物理學(xué)基本概念探討

前言

　　物理學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科，而構(gòu)建物理學(xué)大廈的支柱，則是它的基本概念。人們常說：“概念不牢，基礎(chǔ)動搖”。的確，物理學(xué)的基本概念是物理學(xué)科理論的基礎(chǔ)，是學(xué)科賴以生存、成長的核心，是人類對運動著的客觀世界，進(jìn)行高度抽象、概括和認(rèn)知而獲得的理性成果?！　∥锢韺W(xué)的基本概念，是一個動態(tài)的概念：由于科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及人們在科學(xué)實踐活動中千百次地使用、翻騰、凝煉這些基本概念，從而帶來的對其認(rèn)識的深化，促使這些基本概念不斷演化、發(fā)展、進(jìn)步。它的每一次變革，都意味著給科學(xué)、技術(shù)的進(jìn)步帶來一次巨大的推動，幾乎可以說是一部人類的科學(xué)技術(shù)發(fā)展史，是人類對物理學(xué)基本概念認(rèn)識的深化史！　　當(dāng)今物理學(xué)已發(fā)展得枝繁葉茂，萬紫千紅，臻于完善。但人們往往只陶醉于對欣欣向榮的花、枝、葉的欣賞之中，而不會去關(guān)心那支撐這“萬紫千紅”的“樹干”！實際上這些基本支撐概念在發(fā)展中還存在著許多矛盾和困擾，許多概念還存在著很大爭議。這是物理學(xué)界不應(yīng)忽略的，但又確是一個真實的客觀存在?！　∮腥苏f：科學(xué)的最高成果是概念！實際上學(xué)科的最大生命力也來源于概念。時間、空間、能量、慣性、熵……這些都是物理學(xué)中最基礎(chǔ)的概念，都是讓人不說很清楚，一說就糊涂的“簡單”概念。我們回想一下關(guān)于“時間”的討論：從牛頓的“均勻流逝”到克勞修斯的“時間之矢”；從洛倫茲的“尺縮鐘長”到愛因斯坦的“時空合一”；從普利高津的“內(nèi)部時間”到霍金的“虛時間”……這些天才們都無一不在這些最簡單概念上下足工夫，尋找突破。難怪有人說：考慮著物理學(xué)中最簡單問題的人，是非凡的天才！

內(nèi)容概要

　　有人說：如果你想難倒一位物理學(xué)家，就問他：時間到底是什么？它是一條從過去流向未來的“河”嗎？如果是，那是一條什么河呢？是什么驅(qū)使它流動呢？它的流速又是依據(jù)什么來確定的呢？如果時間是一條河，可以游到河的上游并穿過這條河嗎？我們能完全阻止這條河的流動嗎？……　　實際上現(xiàn)今的物理學(xué)，不僅讓你在時間概念上找不到答案，而且許多物理學(xué)基礎(chǔ)概念，如能量、慣性、力、熵、電……都找不到讓人滿意的答案！《物理學(xué)基本概念探討》就是專門討論這些無最后答案的物理學(xué)基本概念的專著。它從這些基本概念的歷史及其演化人手，側(cè)重對現(xiàn)有概念的描述，并在此基礎(chǔ)上對不同定義進(jìn)行分析、討論，進(jìn)而采百家之長，提出對此概念、定義的新思考。

作者簡介

　　鄧人忠，1949年生于江西奉新，浙江省衢州學(xué)院物理學(xué)教授。從事物理學(xué)教育四十年，發(fā)表論文50佘篇，有專著3部，完成省部級以上科研課題3項。主要從事物理學(xué)及相關(guān)學(xué)科的教學(xué)、研究，以及教育管理工作。

書籍目錄

第一編 物質(zhì)與時空第1章 質(zhì)量1.1 質(zhì)量的定義1.2 質(zhì)量的特性1.3 關(guān)于負(fù)質(zhì)量第2章 物理時間2.1 時間之謎2.2 物理時間2.3 時問的測度第3章 物理空間3.1 物理空間3.2 空間的維度3.3 空間的測度3.4 空間與真空3.5 視覺與空間第二編 力學(xué)第4章 機(jī)械運動4.1 運動的概念4.2 機(jī)械運動的定義4.3 機(jī)械運動的量度4.4 直讀多邊形法則4.5 定點跟蹤法第5章 能量5.1 能量的定義5.2 能量的特性5.3 能量觀研究第6章 動能6.1 關(guān)于動能的定義6.2 動能的系統(tǒng)性6.3 動能表式的理論思考第7章 勢能7.1 關(guān)于勢能的定義7.2 勢能的討論第8章 動量8.1 動量的定義8.2 動量的系統(tǒng)性8.3 動量與慣性8.4 動量守恒定律第9章 慣性9.1 慣性的定義9.2 慣性的起源9.3 慣性的物理特性第10章 力10.1 力的定義10.2 力的起源10.3 引力之謎10.4 重量概念第11章 功11.1 “功”的定義11.2 功的特性11.3 功概念的推廣第12章 牛頓三定律12.1 牛頓第一定律12.2 牛頓第二定律12.3 牛頓第三定律12.4 牛頓三定律問的數(shù)學(xué)關(guān)系第三編 熱學(xué)第13章 溫度13.1 溫度的定義13.2 溫度的特性13.3 溫標(biāo)第14章 熱量14.1 熱量的定義14.2 熱量的特性14.3 熱量的單位第15章 內(nèi)能15.1 內(nèi)能的定義15.2 內(nèi)能的特性第16章 熵16.1 關(guān)于熵的定義16.2 熵與熱寂說16.3 熵的特性16.4 熵概念的推廣第17章 熱力學(xué)四定律17.1 熱力學(xué)第零定律17.2 熱力學(xué)第一定律17.3 熱力學(xué)第二定律17.4 熱力學(xué)第三定律17.5 熱力學(xué)四定律間的關(guān)系第四編 電磁學(xué)第18章 電與磁18.1 “電”的概念18.2 空間電荷18.3 “磁”的概念18.4 “電磁”的概念第19章 電磁場19.1 電磁場概念的產(chǎn)生19.2 電磁場概念的深化19.3 統(tǒng)一場論19.4 終極理論第20章 麥克斯韋方程組20.1 麥克斯韋方程組20.2 的物理意義20.3 規(guī)范20.4 的源與流參考文獻(xiàn)后記

章節(jié)摘錄

　?。?）質(zhì)量是實物或場物質(zhì)的量，質(zhì)量是實物或場物質(zhì)的量度　　“質(zhì)量是實物或場物質(zhì)的量”與“質(zhì)量是實物或場物質(zhì)的量度”這兩個定義只有一字之差，但二者定義是不同的。在質(zhì)量是實物或場物質(zhì)的量中，強(qiáng)調(diào)的是質(zhì)量是物質(zhì)的量。而在質(zhì)量是實物或場物質(zhì)的量度中，強(qiáng)調(diào)質(zhì)量是一種量度。前者把質(zhì)量及物質(zhì)量與物質(zhì)混同起來了；后者又只涉及了質(zhì)量是一種量度，而沒有告訴人們這種物質(zhì)量的計算方法，因為更多的物理學(xué)家們認(rèn)為物理量的定義，應(yīng)該和它的計量方法有關(guān)。　　也許會說：在本節(jié)的開頭，已經(jīng)引用過牛頓的話：物質(zhì)的量是被確定正比于它的密度和體積本身的量度。這里他不但講了質(zhì)量是一種量度，而且告知了其計算方法。其實牛頓在此表述中也犯了循環(huán)論證的邏輯錯誤，他用密度與體積來表示質(zhì)量這種量，但當(dāng)人們問及密度由何而來時他又不得不要用到質(zhì)量，故而牛頓還是沒有給出與質(zhì)量計量有關(guān)的方法。　　我們說定義質(zhì)量是實物、場物質(zhì)的量度是較為正確的。其理由有四：　　其一，我們在對任何概念下定義時，首先注意到的并不是該定義是否與計量方法有關(guān)，而是如何使此概念包含在另外一個更廣泛的定義之中。列寧說：“下定義是什么意思呢？首先就是把某一概念放在另外一個更廣泛的概念里。例如當(dāng)我下定義說驢子是動物的時候，我是把驢放在更廣泛的概念里?！庇纱宋覀冊诮o質(zhì)量下定義時，也就無須過多地去顧及與下定義無關(guān)的物理量的計算方法?！　∑涠?，由此定義可確定自然界存在著的一切實物、場物質(zhì)在量方面的共有特性。如物體和物質(zhì)量的多少，這是實物、場在量方面的共性。我們定義質(zhì)量是實物、場物質(zhì)量的量度，就正是表征了此共性。　　其三，此定義可表示不同類物體物質(zhì)之間量的關(guān)系。如在地面天平上一塊糖與一塊鐵相平衡，即二者物質(zhì)之量相同。將天平放至空中，仍舊平衡，保持不變的還是在地面上表示出來二者物質(zhì)之量，而不是二者所受之重力。

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