上海交通大學胡克想教授
A. 科學家的姿料
張衡——地動儀
祖沖之——圓周率
僧一行——子午線
加利略——力學
牛頓——萬有引力
盧瑟福——原子模型
波爾——量子力學
哈勃——宇宙膨脹理論
哥白尼——日心說
達爾文——進化論
少年牛頓
牛頓:1643年1月4日,在英格蘭林肯郡小鎮沃爾索浦的一個自耕農家庭里,牛頓誕生了。牛頓是一個早產兒,出生時只有三磅重,接生婆和他的親人都擔心他能否活下來。誰也沒有料到這個看起來微不足道的小東西會成為了一位震古爍今的科學巨人,並且竟活到了85歲的高齡。
牛頓出生前三個月父親便去世了。在他兩歲時,母親改嫁給一個牧師,把牛頓留在外祖母身邊撫養。11歲時,母親的後夫去世,母親帶著和後夫所生的一子二女回到牛頓身邊。牛頓自幼沉默寡言,性格倔強,這種習性可能來自它的家庭處境。
大約從五歲開始,牛頓被送到公立學校讀書。少年時的牛頓並不是神童,他資質平常,成績一般,但他喜歡讀書,喜歡看一些介紹各種簡單機械模型製作方法的讀物,並從中受到啟發,自己動手製作些奇奇怪怪的小玩意,如風車、木鍾、折疊式提燈等等。
傳說小牛頓把風車的機械原理摸透後,自己製造了一架磨坊的模型,他將老鼠綁在一架有輪子的踏車上,然後在輪子的前面放上一粒玉米,剛好那地方是老鼠可望不可及的位置。老鼠想吃玉米,就不斷的跑動,於是輪子不停的轉動;又一次他放風箏時,在繩子上懸掛著小燈,夜間村人看去驚疑是彗星出現;他還製造了一個小水鍾。每天早晨,小水鍾會自動滴水到他的臉上,催他起床。他還喜歡繪畫、雕刻,尤其喜歡刻日晷,家裡牆角、窗檯上到處安放著他刻畫的日晷,用以驗看日影的移動。
牛頓12歲時進了離家不遠的格蘭瑟姆中學。牛頓的母親原希望他成為一個農民,但牛頓本人卻無意於此,而酷愛讀書。隨著年歲的增大,牛頓越發愛好讀書,喜歡沉思,做科學小實驗。他在格蘭瑟姆中學讀書時,曾經寄宿在一位葯劑師家裡,使他受到了化學試驗的熏陶。
牛頓在中學時代學習成績並不出眾,只是愛好讀書,對自然現象由好奇心,例如顏色、日影四季的移動,尤其是幾何學、哥白尼的日心說等等。他還分門別類的記讀書筆記,又喜歡別出心裁的作些小工具、小技巧、小發明、小試驗。
當時英國社會滲透基督教新思想,牛頓家裡有兩位都以神父為職業的親戚,這可能影響牛頓晚年的宗教生活。從這些平凡的環境和活動中,還看不出幼年的牛頓是個才能出眾異於常人的兒童。
後來迫於生活,母親讓牛頓停學在家務農,贍養家庭。但牛頓一有機會便埋首書卷,以至經常忘了幹活。每次,母親叫他同傭人一道上市場,熟悉做交易的生意經時,他便懇求傭人一個人上街,自己則躲在樹叢後看書。有一次,牛頓的舅父起了疑心,就跟蹤牛頓上市鎮去,發現他的外甥伸著腿,躺在草地上,正在聚精會神地鑽研一個數學問題。牛頓的好學精神感動了舅父,於是舅父勸服了母親讓牛頓復學,並鼓勵牛頓上大學讀書。牛頓又重新回到了學校,如飢似渴地汲取著書本上的營養。
求學歲月
1661年,19歲的牛頓以減費生的身份進入劍橋大學三一學院,靠為學院做雜務的收入支付學費,1664年成為獎學金獲得者,1665年獲學士學位。
17世紀中葉,劍橋大學的教育制度還滲透著濃厚的中世紀經院哲學的氣味,當牛頓進入劍橋時,哪裡還在傳授一些經院式課程,如邏輯、古文、語法、古代史、神學等等。兩年後三一學院出現了新氣象,盧卡斯創設了一個獨辟蹊徑的講座,規定講授自然科學知識,如地理、物理、天文和數學課程。
講座的第一任教授伊薩克·巴羅是個博學的科學家。這位學者獨具慧眼,看出了牛頓具有深邃的觀察力、敏銳的理解力。於是將自己的數學知識,包括計算曲線圖形面積的方法,全部傳授給牛頓,並把牛頓引向了近代自然科學的研究領域。
在這段學習過程中,牛頓掌握了算術、三角,讀了開普勒的《光學》,笛卡爾的《幾何學》和《哲學原理》,伽利略的《兩大世界體系的對話》,胡克的《顯微圖集》,還有皇家學會的歷史和早期的哲學學報等。
牛頓在巴羅門下的這段時間,是他學習的關鍵時期。巴羅比牛頓大12歲,精於數學和光學,他對牛頓的才華極為贊賞,認為牛頓的數學才超過自己。後來,牛頓在回憶時說道:「巴羅博士當時講授關於運動學的課程,也許正是這些課程促使我去研究這方面的問題。」
當時,牛頓在數學上很大程度是依靠自學。他學習了歐幾里得的《幾何原本》、笛卡兒的《幾何學》、沃利斯的《無窮算術》、巴羅的《數學講義》及韋達等許多數學家的著作。其中,對牛頓具有決定性影響的要數笛卡兒的《幾何學》和沃利斯的《無窮算術》,它們將牛頓迅速引導到當時數學最前沿~解析幾何與微積分。1664年,牛頓被選為巴羅的助手,第二年,劍橋大學評議會通過了授予牛頓大學學士學位的決定。
1665~1666年嚴重的鼠疫席捲了倫敦,劍橋離倫敦不遠,為恐波及,學校因此而停課,牛頓於1665年6月離校返鄉。
由於牛頓在劍橋受到數學和自然科學的熏陶和培養,對探索自然現象產生濃厚的興趣,家鄉安靜的環境又使得他的思想展翅飛翔。1665~1666年這段短暫的時光成為牛頓科學生涯中的黃金歲月,他在自然科學領域內思潮奔騰,才華迸發,思考前人從未思考過的問題,踏進了前人沒有涉及的領域,創建了前所未有的驚人業績。
1665年初,牛頓創立級數近似法,以及把任意冪的二項式化為一個級數的規則;同年11月,創立正流數法(微分);次年1月,用三棱鏡研究顏色理論;5月,開始研究反流數法(積分)。這一年內,牛頓開始想到研究重力問題,並想把重力理論推廣到月球的運動軌道上去。他還從開普勒定律中推導出使行星保持在它們的軌道上的力必定與它們到旋轉中心的距離平方成反比。牛頓見蘋果落地而悟出地球引力的傳說,說的也是此時發生的軼事。
總之,在家鄉居住的兩年中,牛頓以比此後任何時候更為旺盛的精力從事科學創造,並關心自然哲學問題。他的三大成就:微積分、萬有引力、光學分析的思想都是在這時孕育成形的。可以說此時的牛頓已經開始著手描繪他一生大多數科學創造的藍圖。
1667年復活節後不久,牛頓返回到劍橋大學,10月1日被選為三一學院的仲院侶(初級院委),翌年3月16日獲得碩士學位,同時成為正院侶(高級院委)。1669年10月27日,巴羅為了提攜牛頓而辭去了教授之職,26歲的牛頓晉升為數學教授,並擔任盧卡斯講座的教授。巴羅為牛頓的科學生涯打通了道路,如果沒有牛頓的舅父和巴羅的幫助,牛頓這匹千里馬可能就不會馳騁在科學的大道上。巴羅讓賢,這在科學史上一直被傳為佳話。
偉大的成就~建立微積分
在牛頓的全部科學貢獻中,數學成就佔有突出的地位。他數學生涯中的第一項創造性成果就是發現了二項式定理。據牛頓本人回憶,他是在1664年和1665年間的冬天,在研讀沃利斯博士的《無窮算術》時,試圖修改他的求圓面積的級數時發現這一定理的。
笛卡爾的解析幾何把描述運動的函數關系和幾何曲線相對應。牛頓在老師巴羅的指導下,在鑽研笛卡爾的解析幾何的基礎上,找到了新的出路。可以把任意時刻的速度看是在微小的時間范圍里的速度的平均值,這就是一個微小的路程和時間間隔的比值,當這個微小的時間間隔縮小到無窮小的時候,就是這一點的准確值。這就是微分的概念。
求微分相當於求時間和路程關系得在某點的切線斜率。一個變速的運動物體在一定時間范圍里走過的路程,可以看作是在微小時間間隔里所走路程的和,這就是積分的概念。求積分相當於求時間和速度關系的曲線下面的面積。牛頓從這些基本概念出發,建立了微積分。
微積分的創立是牛頓最卓越的數學成就。牛頓為解決運動問題,才創立這種和物理概念直接聯系的數學理論的,牛頓稱之為"流數術"。它所處理的一些具體問題,如切線問題、求積問題、瞬時速度問題以及函數的極大和極小值問題等,在牛頓前已經得到人們的研究了。但牛頓超越了前人,他站在了更高的角度,對以往分散的努力加以綜合,將自古希臘以來求解無限小問題的各種技巧統一為兩類普通的演算法——微分和積分,並確立了這兩類運算的互逆關系,從而完成了微積分發明中最關鍵的一步,為近代科學發展提供了最有效的工具,開辟了數學上的一個新紀元。
牛頓沒有及時發表微積分的研究成果,他研究微積分可能比萊布尼茨早一些,但是萊布尼茨所採取的表達形式更加合理,而且關於微積分的著作出版時間也比牛頓早。
在牛頓和萊布尼茨之間,為爭論誰是這門學科的創立者的時候,竟然引起了一場悍然大波,這種爭吵在各自的學生、支持者和數學家中持續了相當長的一段時間,造成了歐洲大陸的數學家和英國數學家的長期對立。英國數學在一個時期里閉關鎖國,囿於民族偏見,過於拘泥在牛頓的「流數術」中停步不前,因而數學發展整整落後了一百年。
應該說,一門科學的創立決不是某一個人的業績,它必定是經過多少人的努力後,在積累了大量成果的基礎上,最後由某個人或幾個人總結完成的。微積分也是這樣,是牛頓和萊布尼茨在前人的基礎上各自獨立的建立起來的。
1707年,牛頓的代數講義經整理後出版,定名為《普遍算術》。他主要討論了代數基礎及其(通過解方程)在解決各類問題中的應用。書中陳述了代數基本概念與基本運算,用大量實例說明了如何將各類問題化為代數方程,同時對方程的根及其性質進行了深入探討,引出了方程論方面的豐碩成果,如,他得出了方程的根與其判別式之間的關系,指出可以利用方程系數確定方程根之冪的和數,即「牛頓冪和公式」。
牛頓對解析幾何與綜合幾何都有貢獻。他在1736年出版的《解析幾何》中引入了曲率中心,給出密切線圓(或稱曲線圓)概念,提出曲率公式及計算曲線的曲率方法。並將自己的許多研究成果總結成專論《三次曲線枚舉》,於1704年發表。此外,他的數學工作還涉及數值分析、概率論和初等數論等眾多領域。
偉大的成就~對光學的三大貢獻
在牛頓以前,墨子、培根、達·芬奇等人都研究過光學現象。反射定律是人們很早就認識的光學定律之一。近代科學興起的時候,伽利略靠望遠鏡發現了「新宇宙」,震驚了世界。荷蘭數學家斯涅爾首先發現了光的折射定律。笛卡爾提出了光的微粒說……
牛頓以及跟他差不多同時代的胡克、惠更斯等人,也象伽利略、笛卡爾等前輩一樣,用極大的興趣和熱情對光學進行研究。1666年,牛頓在家休假期間,得到了三棱鏡,他用來進行了著名的色散試驗。一束太陽光通過三棱鏡後,分解成幾種顏色的光譜帶,牛頓再用一塊帶狹縫的擋板把其他顏色的光擋住,只讓一種顏色的光在通過第二個三棱鏡,結果出來的只是同樣顏色的光。這樣,他就發現了白光是由各種不同顏色的光組成的,這是第一大貢獻。
牛頓為了驗證這個發現,設法把幾種不同的單色光合成白光,並且計算出不同顏色光的折射率,精確地說明了色散現象。揭開了物質的顏色之謎,原來物質的色彩是不同顏色的光在物體上有不同的反射率和折射率造成的。公元1672年,牛頓把自己的研究成果發表在《皇家學會哲學雜志》上,這是他第一次公開發表的論文。
許多人研究光學是為了改進折射望遠鏡。牛頓由於發現了白光的組成,認為折射望遠鏡透鏡的色散現象是無法消除的(後來有人用具有不同折射率的玻璃組成的透鏡消除了色散現象),就設計和製造了反射望遠鏡。
牛頓不但擅長數學計算,而且能夠自己動手製造各種試驗設備並且作精細實驗。為了製造望遠鏡,他自己設計了研磨拋光機,實驗各種研磨材料。公元1668年,他製成了第一架反射望遠鏡樣機,這是第二大貢獻。公元1671年,牛頓把經過改進得反射望遠鏡獻給了皇家學會,牛頓名聲大震,並被選為皇家學會會員。反射望遠鏡的發明奠定了現代大型光學天文望遠鏡的基礎。
同時,牛頓還進行了大量的觀察實驗和數學計算,比如研究惠更斯發現的冰川石的異常折射現象,胡克發現的肥皂泡的色彩現象,「牛頓環」的光學現象等等。
牛頓還提出了光的「微粒說」,認為光是由微粒形成的,並且走的是最快速的直線運動路徑。他的「微粒說」與後來惠更斯的「波動說」構成了關於光的兩大基本理論。此外,他還製作了牛頓色盤等多種光學儀器。
偉大的成就~構築力學大廈
牛頓是經典力學理論的集大成者。他系統的總結了伽利略、開普勒和惠更斯等人的工作,得到了著名的萬有引力定律和牛頓運動三定律。
在牛頓以前,天文學是最顯赫的學科。但是為什麼行星一定按照一定規律圍繞太陽運行?天文學家無法圓滿解釋這個問題。萬有引力的發現說明,天上星體運動和地面上物體運動都受到同樣的規律——力學規律的支配。
早在牛頓發現萬有引力定律以前,已經有許多科學家嚴肅認真的考慮過這個問題。比如開普勒就認識到,要維持行星沿橢圓軌道運動必定有一種力在起作用,他認為這種力類似磁力,就像磁石吸鐵一樣。1659年,惠更斯從研究擺的運動中發現,保持物體沿圓周軌道運動需要一種向心力。胡克等人認為是引力,並且試圖推到引力和距離的關系。
1664年,胡克發現彗星靠近太陽時軌道彎曲是因為太陽引力作用的結果;1673年,惠更斯推導出向心力定律;1679年,胡克和哈雷從向心力定律和開普勒第三定律,推導出維持行星運動的萬有引力和距離的平方成反比。
牛頓自己回憶,1666年前後,他在老家居住的時候已經考慮過萬有引力的問題。最有名的一個說法是:在假期里,牛頓常常在花園里小坐片刻。有一次,象以往屢次發生的那樣,一個蘋果從樹上掉了下來……
一個蘋果的偶然落地,卻是人類思想史的一個轉折點,它使那個坐在花園里的人的頭腦開了竅,引起他的沉思:究竟是什麼原因使一切物體都受到差不多總是朝向地心的吸引呢?牛頓思索著。終於,他發現了對人類具有劃時代意義的萬有引力。
牛頓高明的地方就在於他解決了胡克等人沒有能夠解決的數學論證問題。1679年,胡克曾經寫信問牛頓,能不能根據向心力定律和引力同距離的平方成反比的定律,來證明行星沿橢圓軌道運動。牛頓沒有回答這個問題。1685年,哈雷登門拜訪牛頓時,牛頓已經發現了萬有引力定律:兩個物體之間有引力,引力和距離的平方成反比,和兩個物體質量的乘積成正比。
當時已經有了地球半徑、日地距離等精確的數據可以供計算使用。牛頓向哈雷證明地球的引力是使月亮圍繞地球運動的向心力,也證明了在太陽引力作用下,行星運動符合開普勒運動三定律。
在哈雷的敦促下,1686年底,牛頓寫成劃時代的偉大著作《自然哲學的數學原理》一書。皇家學會經費不足,出不了這本書,後來靠了哈雷的資助,這部科學史上最偉大的著作之一才能夠在1687年出版。
牛頓在這部書中,從力學的基本概念(質量、動量、慣性、力)和基本定律(運動三定律)出發,運用他所發明的微積分這一銳利的數學工具,不但從數學上論證了萬有引力定律,而且把經典力學確立為完整而嚴密的體系,把天體力學和地面上的物體力學統一起來,實現了物理學史上第一次大的綜合。
站在巨人的肩上
牛頓的研究領域非常廣泛,他除了在數學、光學、力學等方面做出卓越貢獻外,他還花費大量精力進行化學實驗。他常常六個星期一直留在實驗室里,不分晝夜的工作。他在化學上花費的時間並不少,卻幾乎沒有取得什麼顯著的成就。為什麼同樣一個偉大的牛頓,在不同的領域取得的成就竟那麼不一樣呢?
其中一個原因就是各個學科處在不同的發展階段。在力學和天文學方面,有伽利略、開普勒、胡克、惠更斯等人的努力,牛頓有可能用已經准備好的材料,建立起一座宏偉壯麗的力學大廈。正象他自己所說的那樣「如果說我看得遠,那是因為我站在巨人的肩上」。而在化學方面,因為正確的道路還沒有開辟出來,牛頓沒法走到可以砍伐材料的地方。
牛頓在臨終前對自己的生活道路是這樣總結的:「我不知道在別人看來,我是什麼樣的人;但在我自己看來,我不過就象是一個在海濱玩耍的小孩,為不時發現比尋常更為光滑的一塊卵石或比尋常更為美麗的一片貝殼而沾沾自喜,而對於展現在我面前的浩瀚的真理的海洋,卻全然沒有發現。」
這當然是牛頓的謙遜。
怪異的牛頓
牛頓並不善於教學,他在講授新近發現的微積分時,學生都接受不了。但在解決疑難問題方面的能力,他卻遠遠超過了常人。還是學生時,牛頓就發現了一種計算無限量的方法。他用這個秘密的方法,算出了雙曲面積到二百五十位數。他曾經高價買下了一個棱鏡,並把它作為科學研究的工具,用它試驗了白光分解為的有顏色的光。
開始,他並不願意發表他的觀察所得,他的發現都只是一種個人的消遣,為的是使自己在寂靜的書齋中解悶,他獨自遨遊於自己所創造的超級世界裡。後來,在好友哈雷的竭力勸說下,才勉強同意出版他的手稿,才有劃時代巨著《自然哲學的數學原理》的問世。
作為大學教授,牛頓常常忙得不修邊幅,往往領帶不結,襪帶不系好,馬褲也不紐扣,就走進了大學餐廳。有一次,他在向一位姑娘求婚時思想又開了小差,他腦海了只剩下了無窮量的二項式定理。他抓住姑娘的手指,錯誤的把它當成通煙斗的通條,硬往煙斗里塞,痛得姑娘大叫,離他而去。牛頓也因此終生未娶。
牛頓從容不迫地觀察日常生活中的小事,結果作出了科學史上一個個重要的發現。他馬虎拖沓,曾經鬧過許多的笑話。一次,他邊讀書,邊煮雞蛋,等他揭開鍋想吃雞蛋時,卻發現鍋里是一隻懷表。還有一次,他請朋友吃飯,當飯菜准備好時,牛頓突然想到一個問題,便獨自進了內室,朋友等了他好久還是不見他出來,於是朋友就自己動手把那份雞全吃了,雞骨頭留在盤子,不告而別了。等牛頓想起,出來後,發現了盤子里的骨頭,以為自己已經吃過了,便轉身又進了內室,繼續研究他的問題。
牛頓晚年
但是由於受時代的限制,牛頓基本上是一個形而上學的機械唯物主義者。他認為運動只是機械力學的運動,是空間位置的變化;宇宙和太陽一樣是沒有發展變化的;靠了萬有引力的作用,恆星永遠在一個固定不變的位置上……
隨著科學聲譽的提高,牛頓的政治地位也得到了提升。1689年,他被當選為國會中的大學代表。作為國會議員,牛頓逐漸開始疏遠給他帶來巨大成就的科學。他不時表示出對以他為代表的領域的厭惡。同時,他的大量的時間花費在了和同時代的著名科學家如胡克、萊布尼茲等進行科學優先權的爭論上。
晚年的牛頓在倫敦過著堂皇的生活,1705年他被安妮女王封為貴族。此時的牛頓非常富有,被普遍認為是生存著的最偉大的科學家。他擔任英國皇家學會會長,在他任職的二十四年時間里,他以鐵拳統治著學會。沒有他的同意,任何人都不能被選舉。
晚年的牛頓開始致力於對神學的研究,他否定哲學的指導作用,虔誠地相信上帝,埋頭於寫以神學為題材的著作。當他遇到難以解釋的天體運動時,竟提出了「神的第一推動力」的謬論。他說「上帝統治萬物,我們是他的僕人而敬畏他、崇拜他」。
1727年3月20日,偉大艾薩克·牛頓逝世。同其他很多傑出的英國人一樣,他被埋葬在了威斯敏斯特教堂。他的墓碑上鐫刻著:
讓人們歡呼這樣一位多麼偉大的
人類榮耀曾經在世界上存在。
B. 教育部關於批准第五屆高等教育國家級教學成果獎獲獎項目的決定的附件
2005年高等教育國家級教學成果獎獲獎項目名單
國家級特等獎(3項) 序號 成果名稱 主要完成人 主要完成單位 1 工程碩士專業學位教育機制的創新與實踐 王大中張文修葉取源陳皓明劉惠琴 清華大學西安交通大學
上海交通大學 2 大學生電子設計競賽的開展與學生創新能力的培養 王越韓力沈伯弘趙顯利俞信胡克旺 北京理工大學北京大學
北京信息工程學院 3 開拓創新,建設一流的物理演示與探索實驗室 王玉鳳成正維楊蘇薛菊梅趙雁 北京交通大學 國家級一等獎(59項) 序號 成果名稱 主要完成人 主要完成單位 1 《電磁學》系列課程的改革和建設 趙凱華陳秉乾王稼軍陳熙謀舒幼生 北京大學 2 古代漢語系列課程建設的新開拓——以為學生提供全面系統和前沿創新的專業課程訓練為核心 北京大學中文系古代漢語教研室 北京大學 3 生命科學創新型基礎人才的培養與理科基地建設的實踐 許崇任郝福英柴真蘇都莫日根趙進東 北京大學 4 北京大學軟體與微電子學院——示範性軟體學院建設 楊芙清陳鍾蘇渭珍 北京大學 5 《基於網路環境的教學質量實時監控系統》在高等教育教學質量管理中的研究與實踐 王杉周慶環劉帆李紅徐燚姜可偉 北京大學 6 構建以素質教育為取向的跨學科通選課體系 遲惠生關海庭牛大勇金頂兵宋鑫 北京大學 7 中國法學教育教學改革實施工程 曾憲義張文顯李龍吳漢東韓大元 中國人民大學吉林大學 8 市場營銷專業系列教材建設(教材) 紀寶成呂一林苗傑李先國江林 中國人民大學 9 優化理論課程,強化實踐環節——電力系統本科專業課改革 孫宏斌孫元章陳永亭姜齊榮童陸園 清華大學 10 環境類專業人才培養方案及教學內容體系改革的研究與實踐 錢易郝吉明顧國維張曉健陳文 清華大學
(第三屆高等學校環境工程專業教學指導委員會) 11 思想政治理論課研究型教學理念與實踐 劉美珣艾四林蔡樂蘇吳倬劉書林 清華大學 12 創建研究型本科教學體系提升教學質量 汪勁松汪蕙張文雪張佐宗俊峰 清華大學 13 探索英語網路教學新模式提高學生英語綜合應用能力 劉芳閆達遠葉雲屏宮力楊敏 北京理工大學清華大學 14 研究型學院人才培養模式與體系的研究及實踐 李未馬殿富劉旭東張莉曹慶華 北京航空航天大學 15 森林資源類本科人才培養模式改革的研究與實踐 尹偉倫韓海榮孟憲宇葉建仁胡庭興 北京林業大學南京林業大學
四川農業大學 16 創新教師教育模式,構建中國特色教師教育體系 鍾秉林張健張斌賢劉欣尚叢立新 北京師范大學 17 勵耘實驗班大理科人才培養模式改革實踐 葛岳靜管靖何麗平李艷玲張健 北京師范大學 18 21世紀中國金融學專業教育教學改革與發展戰略研究 王廣謙張亦春姜波克陳雨露史建平 中央財經大學廈門大學
復旦大學中國人民大學 19 聯合作戰教學體系的創新與實踐 張玉良郁樹勝張懷璧姚洪喜紀榮仁 國防大學 20 政治經濟學(教材) 逄錦聚吳樹青洪銀興林崗劉偉 南開大學南京大學
中國人民大學北京大學 21 高等化學資源共建共享平台 程鵬車雲霞高佔先張新祥劉志廣葉汝強李炳瑞馬玉龍沈文霞李士雨陳六平裴偉偉孫宏偉張寶申等 南開大學大連理工大學
北京大學華東理工大學
蘭州大學武漢大學
南京大學天津大學
中山大學等 22 構建學生科研平台,努力提高學生創新能力 袁滿雪程鵬刁虎欣張開顯金柏江 南開大學 23 獨立辦學,緊密合作,創新辦學體制和人才培養模式 單平侯自新逄錦聚郁道銀葛寶臻沈亞平 南開大學 天津大學(並列) 24 化工類專業創新人才培養模式、教學內容、教學方法和教學技術改革的研究與實施 余國琮李士雨張鳳寶徐佩若張澤廷匡國柱黃少烈姚善涇梁斌趙洪余寶樂王保國樂清華陳礪陳紀忠 天津大學華東理工大學
浙江大學北京化工大學
大連理工大學四川大學
華南理工大學清華大學
香港科技大學 25 培養高等技術應用人才的一種新模式——「本科+技師」 孟慶國張興會黃銀忠王健民崔世鋼 天津工程師范學院 26 新形勢下復合型人才因材施教培養模式研究與實踐 杜彥良王錫朝金龍林雅青杜立傑 石家莊鐵道學院 27 軍隊工科院校專業建設的理論與實踐 米東李向榮張培林李國璋馬海霞 軍械工程學院 28 公共事業管理專業課程體系建設研究 婁成武孫萍司曉悅隋永強杜寶貴 東北大學 29 寬口徑醫學本科教育人才培養模式的研究與實踐 孫寶志於曉松路振富喬敏張君邦 中國醫科大學 30 創新型IT職業人才培養模式的探索與實踐 溫濤張偉馬君劉文濤張韜 大連東軟信息技術職業學院 31 復旦大學哲學系課程體系改革 俞吾金孫承叔王德峰陳學明劉放桐 復旦大學 32 開拓高質量復合型人才培養之路—《物理學與偏微分方程》課程與教材建設 李大潛秦鐵虎 復旦大學 33 多校合作、面向西部,創建基於天地網的新型教育資源共享體系 申瑞民鄭慶華陳德人王燕昌劉慶慧徐乃庄於德弘 上海交通大學西安交通大學浙江大學寧夏大學
西藏大學 34 堅持特色、適應發展、依託優勢、充實內涵——紡織工程大專業的深化改革與實踐 郁崇文郭建生王府梅靳向煜晏雄 東華大學 35 土建類專業工程素質和實踐能力培養的研究與實踐 蔣永生邱洪興陳以一郭正興黃曉明單建何敏娟 東南大學同濟大學 36 21世紀初葯學人才培養模式研究與實踐 吳曉明姚文兵徐曉媛朱慶振陸濤 中國葯科大學 37 工程圖學特色平台的探索實踐與教學基地輻射 譚建榮陸國棟張樹有施岳定盛奎川 浙江大學 38 拔尖創新人才培養二十年的探索與實踐 潘雲鶴路甬祥韓禎祥呂維雪吳健 浙江大學 39 生物學本科實驗教學體系改革與實踐 沈明山莊總來陳美彭宣憲陳小麟 廈門大學 40 全國普通高校體育教育專業人才培養的改革、創新與實踐 黃漢升楊貴仁季克異許紅峰梅雪雄 福建師范大學教育部 41 創建警察指揮與戰術專業教育實戰新體系 王勇倪強王翔林廉銳庄海 福建公安高等專科學校 42 植物生產類人才培養方案的研究與實踐 董樹亭陳雨海邢金亮趙延兵高東升 山東農業大學 43 適應軍隊信息化建設的需求創建地圖學與地理信息工程學科新體系 高俊王家耀劉振堯孫群游雄 解放軍信息工程大學 44 高職高專教育試點畜牧專業人才培養方案及課程體系改革與實踐 劉太宇郭長華樊樹民王春明王曙雅 鄭州牧業工程高等專科學校 45 機械類專業創新人才培養教學改革綜合實踐的研究 楊叔子李培根吳昌林戴同張福潤 華中科技大學 46 農學專業復合型人才培養模式的研究與實踐 傅廷棟曹湊貴張獻龍關桓達孫東發 華中農業大學 47 計算機科學與技術課程體系創新建設與實踐 楊學軍王志英竇文華寧洪戴葵 國防科學技術大學 48 地方性高職院校辦學模式創新體系建設研究 管天球劉平娥劉子秀馮惠先李國春 永州職業技術學院
湖南科技學院 49 高職院校實踐教學體系構建與實踐教學基地建設的理論研究與實踐探索 俞仲文劉守義朱方來譚屬春李建求 深圳職業技術學院 50 「全球醫學教育最基本要求」的研究與實施 萬學紅張肇達李甘地周同甫鄧洪 四川大學 51 整合優質資源,實施精品化戰略,建設高水平國家工科機械基礎課程教學基地 吳鹿鳴高明盧存光費從榮田懷文 西南交通大學 52 依託重點實驗室建立本科生科研和工程實踐體系,培養學生實踐和創新能力 周仲榮蔣葛夫朱旻昊張文桂劉啟躍 西南交通大學 53 校企合作,實現工程實訓基地運行機制創新的探索與實踐 陳傳偉曹鳳張世憑朱晉蜀劉平 成都電子機械高等專科學校 54 新世紀工商管理類學科專業教育教學改革與發展戰略研究 席酉民王洪濤趙西萍梁磊萬迪昉等 西安交通大學 55 結合學科建設和科學研究構建創新人才培養體系 宋保維崔景元徐德民孫進才張靜 西北工業大學 56 改革基礎力學,建設一流國家工科力學教學基地 矯桂瓊支希哲苟文選張大成劉小洋 西北工業大學 57 《中國歷史》(六卷本)教材 張豈之劉寶才錢 遜周蘇平王子今方光華張國剛楊樹森郭成康王天有成崇德陳振江江沛楊先材 西北大學清華大學
南開大學東北師范大學
中國人民大學
北京大學 58 用「三個代表」重要思想育人的研究與實踐 袁有望朱松山劉光斌張中元韓懷仁 第二炮兵工程學院 59 立足西部,改革創新,建設一流國家理科地理學基地 李吉均王乃昂伍光和周尚哲張建明 蘭州大學 國家級二等獎(537項,略)

C. 求牛頓和李政道的資料
李政道:Tsung-Dao Lee(1926年11月24日—),美籍華裔物理學家。1957年,他31歲時與楊振寧一起,因發現弱作用中宇稱不守恆而獲得諾貝爾物理學獎。他們的這項發現,由吳健雄的實驗證實。李政道和楊振寧是最早獲諾貝爾獎的華人。
簡歷:
出生日期和地點 1926年11月24日,中國上海
國 籍 美國
目前職務
美國紐約,哥倫比亞大學,全校級教授
學 歷
1943-44
中國貴州省,浙江大學
(由於戰爭,浙江大學從浙江遷往貴州)
1945
中國雲南省昆明,西南聯合大學
(由從北京南遷的北京大學和清華大學及
從天津南遷的南開大學組成)
1946-49 美國芝加哥大學,1950年獲博士學位
榮譽
1957 諾貝爾物理獎
1957 愛因斯坦科學獎
1969 法國國家學院G. Bude獎章
1977 法國國家學院G. Bude獎章
1979 伽利略獎章
1986 義大利最高騎士勛章
1994 和平科學獎
1995 中國國際合作獎
1997 命名3443小行星為李政道星
1997 紐約市科學獎
1999 教皇保羅獎章
1999 義大利政府內政部獎章
2000 紐約科學院獎
2007 日本旭日重光章
名譽學位
1958 普林斯頓大學科學博士
1969 香港中文大學文學博士
1978 紐約市立大學科學博士
1982 義大利比薩,高等師范學院物理學博士
1984 Bard學院科學博士
1985 北京大學科學博士
1986 美國Drexel大學文學博士
1988 義大利Bologna大學科學博士
1990 美國哥倫比亞大學科學博士
1991 美國Adelphi大學科學博士
1992 日本築波大學科學博士
1994 美國洛克菲勒大學科學博士
2006 英國諾丁漢大學科學博士
工作簡歷
1950 芝加哥大學天文系助理研究員
1950-51 加利福尼亞大學伯克利分校助理研究員和講師
1951-53 普林斯頓高等研究院成員
1953-55 哥倫比亞大學助理教授
1955-56 哥倫比亞大學副教授
1956-60 哥倫比亞大學教授
1960-62 哥倫比亞大學兼職教授
1960-63 普林斯頓高等研究院教授
1962-63 哥倫比亞大學訪問教授
1963-64 哥倫比亞大學教授
1964-84 哥倫比亞大學費米物理講座教授
1984- 哥倫比亞大學全校級教授
1986- 中國高等科學技術中心(CCAST, WL)主任
1986- 北京現代物理中心主任(北京大學)
1988- 浙江現代物理中心主任(浙江大學)
1997-2003 RIKEN-BNL研究中心主任
2004- RIKEN-BNL研究中心名譽主任
理事會成員
1985-93 普林斯頓高等研究院理事會成員
1990- 以色列特拉維夫大學董事會成員
名譽教授
1981 中國科學技術大學
1982 暨南大學
1982 復旦大學
1984 清華大學
1985 北京大學
1985 南京大學
1986 南開大學
1987 上海交通大學
1987 蘇州大學
1988 浙江大學
1993 西安西北大學
1998 上海大學
2000 蘭州大學
2002 廈門大學
2003 西北工業大學
特邀講座和院士
1957 美國哈佛大學Loeb特邀講座
1957 中央研究院院士
1959 美國藝術與科學院院士
1961-63 美國Sloan 基金學者(Sloan Fellow)
1962 美國哲學學會院士
1964 美國哈佛大學Loeb特邀講座
1964 美國國家科學院院士
1966 美國Guggenheim基金學者(Guggenheim Fellow)
1982 義大利 Lincei國家科學院院士
1986 華盛頓大學Jessie與John Danz講座
1994 中國科學院外籍院士
1995 第三世界科學院院士
1995 麻省理工學院,Herman Feshbach物理學講座
2003 梵蒂岡Pontifical 科學院院士
2004 澳門特別行政區政府科技委員會顧問
著 作
粒子物理和場論引論
Harwood科學出版社,1981
李政道文選1-3集,G. Feinberg編輯
Birkhauser Boston Inc., 1986
宇稱不守恆三十年——李政道六十華誕學術研討會
Birkhauser Boston Inc., 1988
對稱,不對稱與粒子的世界,
華盛頓大學出版社,1988
李政道文選,1985-1996,任海滄、龐陽編輯
Gordon and Breach, 1998
科學與藝術,主編:李政道,副主編:柳懷祖
上海科學技術出版社,2000
物理的挑戰,李政道著
中國經濟出版社,2002
宇稱不守恆發現之爭論解謎,季承、柳懷祖、滕麗編輯
甘肅科學技術出版社, 2004(簡體字本)
香港天地圖書有限公司,2004(繁體字本)
生平概述:
李政道出生於中國上海,祖籍江蘇蘇州,父親李駿康是金陵大學農化系首屆畢業生。李政道曾在東吳附中,江西聯合中學等校就讀。因抗戰,中學未畢業。1943年因以同等學歷考入遷至貴州的浙江大學物理系,由此走上物理學之路,師從束星北、王淦昌等教授。1944年因日軍入侵貴州,時在貴州的浙江大學被迫停學。1945年他轉學到時在昆明的西南聯合大學就讀二年級,師從吳大猷、葉企孫等教授。1946年赴美進入芝加哥大學,師從費米教授。1950年獲得博士學位之後,從事流體力學的湍流、統計物理的相變以及凝聚態物理的極化子的研究。1953年,他任哥倫比亞大學助理教授,主要從事粒子物理和場論領域的研究。三年後,29歲的李政道,成為哥倫比亞大學二百多年歷史上最年輕的正教授。他開辟了弱作用中的對稱破缺、高能中微子物理以及相對論性重離子對撞物理等科學研究領域。1984年他獲得全校級教授(University Professor)這一最高職稱,至今仍是哥倫比亞大學在科學研究上最活躍的教授之一。現在,他的興趣轉向高溫超導波色子特性,中微子映射矩陣,以及解薛定諤方程的新途徑的研究。如今耄耋之年的他仍奮斗在物理研究的第一線,不斷發表科學論文。
自20世紀七十年代初,他和夫人開始回國訪問,為祖國的科學和教育事業做了很多貢獻。他積極建議重視科技人才的培養,重視基礎科學研究,促成中美高能物理的合作,建議和協助建造北京正負電子對撞機,建議成立自然科學基金,設立CUSPEA,建議建立博士後制度,成立中國高等科學技術中心和北京大學及浙江大學的近代物理中心等學術機構,設立私人教育基金,對藝術和中國的歷史文化有著強烈的興趣,個人亦喜隨筆作畫並積極倡導科學和藝術結合。
1926年11月25日,李政道誕生於上海。他自幼酷愛讀書,整天手不釋卷,連上衛生間都帶著書看,有時手紙沒帶,書卻從未忘帶。抗戰爭時期,他輾轉到大西南求學,一路上把衣服丟得精光,但書卻一本未丟,反而一次比一次多。
1946年,20歲的李政道到美國留學,當時他只有大二的學歷,但經過嚴格的考試,竟然被芝加哥大學研究生院錄取。 3年後便以「有特殊見解和成就」通過了博士論文答辨,被譽為「神童博士」,其時年僅23歲。
在科學上早熟的李政道,1956年30歲時便升任著名的哥倫比亞大學教授。他親自體會到科學人才必須從小培養,因而在1974年 5月30日會見毛澤東主席時,建議在中國科技大學開設少年班,他的建議受到採納。1979年他去合肥訪問時去科大少年班看望了同學們,並題詞:「青出於藍,後繼有人。」李政道關心中國科學事業的發展,他建議設立國家自然科學基金,他建議建立博士後制度他建議建造北京正負電子對撞機,他建議成立中國高等科學技術中心和北京近代物理中心,……這些建議都一一得以實現。1985年7月16日,鄧小平會見李政道時,對他說:「謝謝你,考慮了這么多重要的問題,提了這么多好的意見。」
1998年1月23日,李政道將其畢生積蓄30萬美元,以他和他的已故夫人秦惠(竹君)的名義設立了「中國大學生科研輔助基金」,資助北京大學、復旦大學、蘭州大學和蘇州大學的本科生從事科研輔助工作。李政道為中國教育事業的發展,為科學事業後繼有人,真是用心良苦,竭盡全力。
1957年諾貝爾物理學獎獲得者李政道
重要事件年歷
1926年 出生於上海
1943年 江西聯合中學畢業
1943年 就讀於浙江大學物理系
1944年 轉入昆明國立西南聯大
1946年 就讀聯大二年級,受吳大猷推薦赴美留學(芝加哥大學物理系)
1950年 獲芝加哥大學哲學博士學位,至加拿大擔任天文研究員
1951年 受聘於普林斯頓大學高級研究所
1953年 至哥倫比亞大學任教
1956年 與楊振寧共同提出宇稱不守恆理論
1957年 與楊振寧同獲諾貝爾獎
1958年 與楊振寧、吳健雄同獲普林斯頓大學物理學獎,並被授於普林斯頓大學物理榮譽博士學位
1960年 任普林斯頓高級研究所教授
1961年 受推選為美國國家科學院院士
1963年 回哥倫比亞大學,擔任第一位「費米講座」的物理學教授偕夫人返回闊別26年的中國大陸
1964年 和楊振寧受邀參加廣州粒子物理理論討論會,二人還被推選為本次會議的顧問委員會成員
1984年 回國參加第十六屆中研院院士會議
1986年 出任中國高等科學技術中心終身主任;並擔任北京現代物理學研究中心主任。12月,哥大為李政道舉行六十大壽慶典
1988年 在北京主持召開同步輻射應用國際討論會
艾薩克·牛頓(Isaac Newton 1642.12.25——1727.3.20.)
英國物理學家、數學家、天文學家和自然哲學家。
【簡介】
最負盛名的數學家、科學家和哲學家,同時是英國當時煉金術熱衷者。他在1687年7月5日發表的《自然哲學的數學原理》里提出的萬有引力定律以及他的牛頓運動定律是經典力學的基石。牛頓還和萊布尼茨各自獨立地發明了微積分。他總共留下了50多萬字的煉金術手稿和100多萬字的神學手稿。英國物理學家牛頓的智商:190
少年牛頓
1643年1月4日,在英格蘭林肯郡小鎮沃爾索浦的一個自耕農家庭里,牛頓誕生了。牛頓是一個早產兒,出生時只有三磅重,接生婆和他的親人都擔心他能否活下來。誰也沒有料到這個看起來微不足道的小東西會成為了一位震古爍今的科學巨人,並且竟活到了85歲的高齡。牛頓出生前三個月父親便去世了。在他兩歲時,母親改嫁給一個牧師,把牛頓留在外祖母身邊撫養。11歲時,母親的後夫去世,母親帶著和後夫所生的一子二女回到牛頓身邊。牛頓自幼沉默寡言,性格倔強,這種習性可能來自它的家庭處境。
大約從五歲開始,牛頓被送到公立學校讀書。少年時的牛頓並不是神童,他資質平常,成績一般,但他喜歡讀書,喜歡看一些介紹各種簡單機械模型製作方法的讀物,並從中受到啟發,自己動手製作些奇奇怪怪的小玩意,如風車、木鍾、折疊式提燈等等。
傳說小牛頓把風車的機械原理摸透後,自己製造了一架磨坊的模型,他將老鼠綁在一架有輪子的踏車上,然後在輪子的前面放上一粒玉米,剛好那地方是老鼠可望不可及的位置。老鼠想吃玉米,就不斷的跑動,於是輪子不停的轉動;又一次他放風箏時,在繩子上懸掛著小燈,夜間村人看去驚疑是彗星出現;他還製造了一個小水鍾。每天早晨,小水鍾會自動滴水到他的臉上,催他起床。他還喜歡繪畫、雕刻,尤其喜歡刻日晷,家裡牆角、窗檯上到處安放著他刻畫的日晷,用以驗看日影的移動。
牛頓12歲時進了離家不遠的格蘭瑟姆中學。牛頓的母親原希望他成為一個農民,但牛頓本人卻無意於此,而酷愛讀書。隨著年歲的增大,牛頓越發愛好讀書,喜歡沉思,做科學小實驗。他在格蘭瑟姆中學讀書時,曾經寄宿在一位葯劑師家裡,使他受到了化學試驗的熏陶。
【牛頓的成就】
力學方面的貢獻
牛頓在伽利略等人工作的基礎上進行深入研究,總結出了物體運動的三個基本定律(牛頓三定律):①任何物體在不受外力或所受外力的合力為零時,保持原有的運動狀態不變,即原來靜止的繼續靜止,原來運動的繼續作勻速直線運動。②任何物體在外力作用下,運動狀態發生改變,其動量隨時間的變化率與所受的合外力成正比。通常可表述為:物體的加速度與所受的合外力成正比,與物體的質量成反比,加速度的方向與合外力的方向一致。③當物體甲給物體乙一個作用力時,物體乙必然同時給物體甲一個反作用力,作用力和反作用力大小相等,方向相反,而且在同一直線上。這三個非常簡單的物體運動定律,為力學奠定了堅實的基礎,並對其他學科的發展產生了巨大影響。第一定律的內容伽利略曾提出過,後來R.笛卡兒作過形式上的改進,伽利略也曾非正式地提到第二定律的內容。第三定律的內容則是牛頓在總結C·雷恩、J·沃利斯和C·惠更斯等人的結果之後得出的。
牛頓是萬有引力定律的發現者。他在1665~1666年開始考慮這個問題。1679年,R·胡克在寫給他的信中提出,引力應與距離平方成反比,地球高處拋體的軌道為橢圓,假設地球有縫,拋體將回到原處,而不是像牛頓所設想的軌道是趨向地心的螺旋線。牛頓沒有回信,但採用了胡克的見解。在開普勒行星運動定律以及其他人的研究成果上,他用數學方法導出了萬有引力定律。
牛頓把地球上物體的力學和天體力學統一到一個基本的力學體系中,創立了經典力學理論體系。正確地反映了宏觀物體低速運動的宏觀運動規律,實現了自然科學的第一次大統一。這是人類對自然界認識的一次飛躍。
牛頓指出流體粘性阻力與剪切率成正比。他說:流體部分之間由於缺乏潤滑性而引起的阻力,如果其他都相同,與流體部分之間分離速度成比例。現在把符合這一規律的流體稱為牛頓流體,其中包括最常見的水和空氣,不符合這一規律的稱為非牛頓流體。
在給出平板在氣流中所受阻力時,牛頓對氣體採用粒子模型,得到阻力與攻角正弦平方成正比的結論。這個結論一般地說並不正確,但由於牛頓的權威地位,後人曾長期奉為信條。20世紀,T·卡門在總結空氣動力學的發展時曾風趣地說,牛頓使飛機晚一個世紀上天。
關於聲的速度,牛頓正確地指出,聲速與大氣壓力平方根成正比,與密度平方根成反比。但由於他把聲傳播當作等溫過程,結果與實際不符,後來P.-S.拉普拉斯從絕熱過程考慮,修正了牛頓的聲速公式。
數學方面的貢獻
17世紀以來,原有的幾何和代數已難以解決當時生產和自然科學所提出的許多新問題,例如:如何求出物體的瞬時速度與加速度?如何求曲線的切線及曲線長度(行星路程)、矢徑掃過的面積、極大極小值(如近日點、遠日點、最大射程等)、體積、重心、引力等等;盡管牛頓以前已有對數、解析幾何、無窮級數等成就,但還不能圓滿或普遍地解決這些問題。當時笛卡兒的《幾何學》和瓦里斯的《無窮算術》對牛頓的影響最大。牛頓將古希臘以來求解無窮小問題的種種特殊方法統一為兩類演算法:正流數術(微分)和反流數術(積分),反映在1669年的《運用無限多項方程》、1671年的《流數術與無窮級數》、1676年的《曲線求積術》三篇論文和《原理》一書中,以及被保存下來的1666年10月他寫的在朋友們中間傳閱的一篇手稿《論流數》中。所謂「流量」就是隨時間而變化的自變數如x、y、s、u等,「流數」就是流量的改變速度即變化率,寫作等。他說的「差率」「變率」就是微分。與此同時,他還在1676年首次公布了他發明的二項式展開定理。牛頓利用它還發現了其他無窮級數,並用來計算面積、積分、解方程等等。1684年萊布尼茲從對曲線的切線研究中引入了和拉長的S作為微積分符號,從此牛頓創立的微積分學在大陸各國迅速推廣。
微積分的出現,成了數學發展中除幾何與代數以外的另一重要分支——數學分析(牛頓稱之為「藉助於無限多項方程的分析」),並進一步進進發展為微分幾何、微分方程、變分法等等,這些又反過來促進了理論物理學的發展。例如瑞士J.伯努利曾徵求最速降落曲線的解答,這是變分法的最初始問題,半年內全歐數學家無人能解答。1697年,一天牛頓偶然聽說此事,當天晚上一舉解出,並匿名刊登在《哲學學報》上。伯努利驚異地說:「從這鋒利的爪中我認出了雄獅」。
牛頓在前人工作的基礎上,提出「流數(fluxion)法」,建立了二項式定理,並和G.W.萊布尼茨幾乎同時創立了微積分學,得出了導數、積分的概念和運演算法則,闡明了求導數和求積分是互逆的兩種運算,為數學的發展開辟了一個新紀元。
光學方面的貢獻
牛頓曾致力於顏色的現象和光的本性的研究。1666年,他用三棱鏡研究日光,得出結論:白光是由不同顏色(即不同波長)的光混合而成的,不同波長的光有不同的折射率。在可見光中,紅光波長最長,折射率最小;紫光波長最短,折射率最大。牛頓的這一重要發現成為光譜分析的基礎,揭示了光色的秘密。牛頓還曾把一個磨得很精、曲率半徑較大的凸透鏡的凸面,壓在一個十分光潔的平面玻璃上,在白光照射下可看到,中心的接觸點是一個暗點,周圍則是明暗相間的同心圓圈。後人把這一現象稱為「牛頓環」。他創立了光的「微粒說」,從一個側面反映了光的運動性質,但牛頓對光的「波動說」並不持反對態度。1704年,他出版了《光學》一書,系統闡述他在光學方面的研究成果。
熱學方面的貢獻
牛頓確定了冷卻定律,即當物體表面與周圍有溫差時,單位時間內從單位面積上散失的熱量與這一溫差成正比。
天文學方面的貢獻
牛頓1672年創制了反射望遠鏡。他用質點間的萬有引力證明,密度呈球對稱的球體對外的引力都可以用同質量的質點放在中心的位置來代替。他還用萬有引力原理說明潮汐的各種現象,指出潮汐的大小不但同月球的位相有關,而且同太陽的方位有關。牛頓預言地球不是正球體。歲差就是由於太陽對赤道突出部分的攝動造成的。
哲學方面的貢獻
牛頓的哲學思想基本屬於自發的唯物主義,他承認時間、空間的客觀存在。如同歷史上一切偉大人物一樣,牛頓雖然對人類作出了巨大的貢獻,但他也不能不受時代的限制。例如,他把時間、空間看作是同運動著的物質相脫離的東西,提出了所謂絕對時間和絕對空間的概念;他對那些暫時無法解釋的自然現象歸結為上帝的安排,提出一切行星都是在某種外來的「第一推動力」作用下才開始運動的說法。
《自然哲學的數學原理》牛頓最重要的著作,1687年出版。該書總結了他一生中許多重要發現和研究成果,其中包括上述關於物體運動的定律。他說,該書「所研究的主要是關於重、輕流體抵抗力及其他吸引運動的力的狀況,所以我們研究的是自然哲學的數學原理。」該書傳入中國後,中國數學家李善蘭曾譯出一部分,但未出版,譯稿也遺失了。現有的中譯本是數學家鄭太朴翻譯的,書名為《自然哲學之數學原理》,1931年商務印書館初版,1957、1958年兩次重印。
牛頓對自然的興趣
由於牛頓在劍橋受到數學和自然科學的熏陶和培養,對探索自然現象產生極為濃厚的興趣。就在1665~1666年這兩年之內,他在自然科學領域內思潮奔騰,才華迸發,思考前人從未思考過的問題,踏進前人沒有涉及的領域,創建前所未有的驚人業績。1665年初他創立級數近似法以及把任何冪的二項式化為一個級數的規則。同年11月,創立正流數法(微分);次年1月,研究顏色理論;5月,開始研究反流數法(積分)。這一年內,牛頓還開始想到研究重力問題,並想把重力理論推廣到月球的運行軌道上去。他還從開普勒定律中推導出使行星保持在它們軌道上的力必定與它們到旋轉中心的距離平方成反比。牛頓見蘋果落地而悟出地球引力的傳說,說的也是在此時發生的軼事。總之,在家鄉居住的這兩年中,牛頓以比此後任何時候更為旺盛的精力從事科學創造,並關心自然哲學問題。由此可見,牛頓一生的重大科學思想是在他青春年華、思想敏銳短短兩年期間孕育、萌發和形成的。
1667年牛頓重返劍橋大學,10月1日被選為三一學院的仲院侶,次年3月16日選為正院侶。當時巴羅對牛頓的才能有充分認識。1669年10月27日巴羅便讓年僅26歲的牛頓接替他擔任盧卡斯講座的教授。牛頓把他的光學講稿(1670~1672)、算術和代數講稿(1673~1683)《自然哲學的數學原理》(以下簡稱《原理》)的第一部分(1684~1685),還有《宇宙體系》(1687)等手稿送到劍橋大學圖書館收藏。1672年起他被接納為皇家學會會員,1703年被選為皇家學會主席直到逝世。其間牛頓和國內外科學家通信最多的有R.玻意耳、J.柯林斯、J.夫拉姆斯蒂德、D.格雷果理、E.哈雷、胡克、C.惠更斯、G.W.F.von萊布尼茲和J.沃利斯等。牛頓在寫作《原理》之後,厭倦大學教授生活,他得到在大學學生時代結識的一位貴族後裔C.蒙塔古的幫助,於1696年謀得造幣廠監督職位,1699年升任廠長,1701年辭去劍橋大學工作。當時英國幣制混亂,牛頓運用他的冶金知識,製造新幣。因改革幣制有功,1705年受封為爵士。晚年研究宗教,著有《聖經里兩大錯訛的歷史考證》等文。牛頓於1727年3月31日(儒略歷20日)在倫敦郊區肯辛頓寓中逝世,以國葬禮葬於倫敦威斯敏斯特教堂。
《光學》和反射式望遠鏡的發明,光學和力學一樣,在古希臘時代就受到注意。用於天文觀測的需要,光學儀器的製作很早就得到了發展,光的反射定律早在歐幾里得時代已經聞名,但折射定律直到牛頓出生之前不久才為荷蘭科學家W.斯涅耳所發現。玻璃的製作早已從阿拉伯輾轉傳入西歐。16世紀荷蘭磨製透鏡的手工業大興。把透鏡適當組合成一個系統就可成為顯微鏡或望遠鏡。這兩種儀器的發明對科學發展起了重大作用。在牛頓之前,伽利略首先把他所製作的望遠鏡用在天象觀測上。枷利略式的望遠鏡是以一片會聚透鏡為目鏡、一片發散透鏡為物鏡的望遠鏡。還有當時盛行的由兩片會聚透鏡組成的開普勒望遠鏡。兩種望遠鏡都無法消除物鏡的色散。牛頓發明以金屬磨成的反射鏡代替會聚透鏡作為物鏡,這樣就避免了物鏡的色散。當時牛頓製成的望遠鏡長6英寸,直徑1英寸,放大率為30~40倍。經過改進,1671年他製作了第二架更大的反射式望遠鏡,並送到皇家學會評審。這台望遠鏡被皇家學會作為珍貴科學文物收藏起來。為了製造反射式望遠鏡,牛頓親自冶煉合金和研磨鏡面。牛頓自幼愛好動手制模型,做試驗,這對他在光學實驗上的成功有極大幫助。光的顏色問題早在公元前就有人在作猜測,把虹的光色和玻璃片的邊緣形成的顏色聯系起來。從亞里士多德以來到笛卡兒都認為白光是純潔的、均勻的,是光的本質,而色光只是光的變種。他們都沒像牛頓那樣認真做過實驗。
【牛頓的發現】
大約在1663年,牛頓即開始熱衷於光學研究,磨玻璃、製作望遠鏡也在這個時期。1666年,他購得一塊玻璃三棱鏡,開始研究色散現象。為了這個目的,牛頓在他的《光學》一書中寫道:「把我的房間弄暗,在我的窗板上開一個小孔,以便適量的太陽光射入室內,就在入口處安置我的棱鏡,光通過棱鏡折射達到對面的牆上。」牛頓看到牆上有彩色的光帶,光帶之長數倍於原來的白光點,他意識到這些彩色就是組成白色太陽光的原始光色。為了證明這一點,牛頓進一步做實驗。在光帶投射的屏上也打一個小孔,讓光帶中彩色的一部分穿過第二個小孔,經過放在屏後的第二個棱鏡折射投到第二個屏上,又讓第一棱鏡繞它的軸緩慢轉動,只見穿出第二個小孔落在第二屏上的像隨著第一棱鏡轉動而上下移動。於是看到,為第一棱鏡折射最大的藍光,經過第二棱鏡也是折射得最大;反之,紅光被前後兩個棱鏡折射得最小。於是牛頓作出結論:「經過第一棱鏡折射後所得長方形的彩色光帶不是別的,正是由不同的彩色光所組成的白色光經折射而形成的。」也就是說:「白光本身是由折射程度不同的各種彩色光所組成的非均勻的混合體。」這就是牛頓的光色理論。它是通過實驗建立起來的,牛頓自稱這個實驗為「關鍵性實驗」。這個實驗可說是一個半世紀後J.von夫琅和費建立光譜術的基礎。事實上牛頓在他的《光學》第1卷命題4問題1中用過1~2英寸長、寬僅1/10或1/20英寸的長方形的孔代替小圓孔,他說所得結果較前更清晰,但沒有夫琅和費線的記載。牛頓在這方面做了大量的實驗之後,於1672年把他的結論用書信形式送交皇家學會評審。不料竟引起一場尖銳的論戰。當時惠更斯反對他,胡克攻擊他尤甚。早在1665年胡克就在英國提出光的波動理論,這只是一個假說。惠更斯則把它完整起來,認為空間的以太是無所不在的,他把以太作為振動的媒質,把媒質的每一個質點都看成一個中心,在中心的周圍形成一個波,惠更斯成功地用這個物理圖像來解釋光的反、折射、還以此來研究冰洲石的雙折射(但是光的波動學說的確立還有待於一個半世紀之後由英國的T.楊的干涉實驗來證明)。牛頓則持光的微粒說,他認為波動說的最大障礙是不能解釋光的直線進行。他提出發光物體發射出以直線運動的微粒子、微粒子流沖擊視網膜就引起視覺。它也能解釋光的折射與反射,甚至經過修改也能解釋F.M.格里馬爾迪發現的「衍射」現象。但對薄膜形成的彩色,牛頓則承認微粒說不如波動說解釋得明快。微粒說與波動說之爭在當時是十分激烈的,雙方爭論持續多年。當年光的微粒說與波動說之爭,現在可以引用E.T.惠特克的話來結束這樁公案:「當A.愛因斯坦以M.普朗克的量子原理來解釋光電效應,光的微粒思想經過一個世紀的沉寂而在1905年又獲得了新生,並因此而導致光量子存在的基本原理。他的思想為實驗所充分肯定,特別是光子與電子碰撞所產生的康普頓效應服從經典的碰撞力學定
D. 【固體力學調劑】力學的師兄師姐幫個忙
固體力學 固體力學是力學中形成較早、理論性較強、應用較廣的一個分支,它主要研究可變形固體在外界因素(如載荷、溫度、濕度等)作用下,其內部各個質點所產生的位移、運動、應力、應變以及破壞等的規律。
固體力學研究的內容既有彈性問題,又有塑性問題;既有線性問題,又有非線性問題。在固體力學的早期研究中,一般多假設物體是均勻連續介質,但近年來發展起來的復合材料力學和斷裂力學擴大了研究范圍,它們分別研究非均勻連續體和含有裂紋的非連續體。
自然界中存在著大至天體,小至粒子的固態物體和各種固體力學問題。人所共知的山崩地裂、滄海桑田都與固體力學有關。現代工程中,無論是飛行器、船舶、坦克,還是房屋、橋梁、水壩、原子反應堆以及日用傢具,其結構設計和計算都應用了固體力學的原理和計算方法。
由於工程范圍的不斷擴大和科學技術的迅速發展,固體力學也在發展,一方面要繼承傳統的有用的經典理論,另一方面為適應各們現代工程的特點而建立新的理論和方法。
固體力學的研究對象按照物體形狀可分為桿件、板殼、空間體、薄壁桿件四類。薄壁桿件是指長寬厚尺寸都不是同量級的固體物件。在飛行器、船舶和建築等工程結構中都廣泛採用了薄壁桿件。
固體力學的發展歷史
萌芽時期 遠在公元前二千多年前,中國和世界其他文明古國就開始建造有力學思想的建築物、簡單的車船和狩獵工具等。中國在隋開皇中期(公元591~599年)建造的趙州石拱橋,已蘊含了近代桿、板、殼體設計的一些基本思想。
隨著實踐經驗的積累和工藝精度的提高,人類在房屋建築、橋梁和船舶建造方面都不斷取得輝煌的成就,但早期的關於強度計算或經驗估算等方面的許多資料並沒有流傳下來。盡管如此,這些成就還是為較早發展起來的固體力學理論,特別是為後來劃歸材料力學和結構力學那些理論奠定了基礎。
發展時期 實踐經驗的積累和17世紀物理學的成就,為固體力學理論的發展准備了條件。在18世紀,製造大型機器、建造大型橋梁和大型廠房這些社會需要,成為固體力學發展的推動力。
這期間,固體力學理論的發展也經歷了四個階段:基本概念形成的階段;解決特殊問題的階段;建立一般理論、原理、方法、數學方程的階段;探討復雜問題的階段。在這一時期,固體力學基本上是沿著研究彈性規律和研究塑性規律,這樣兩條平行的道路發展的,而彈性規律的研究開始較早。
彈性固體的力學理論是在實踐的基礎上於17世紀發展起來的。英國的胡克於1678年提出:物體的變形與所受外載荷成正比,後稱為胡克定律;瑞士的雅各布第一·伯努利在17世紀末提出關於彈性桿的撓度曲線的概念;而丹尼爾第一·伯努利於18世紀中期,首先導出稜柱桿側向振動的微分方程;瑞士的歐拉於1744年建立了受壓柱體失穩臨界值的公式,又於1757年建立了柱體受壓的微分方程,從而成為第一個研究穩定性問題的學者;法國的庫侖在1773年提出了材料強度理論,他還在1784年研究了扭轉問題並提出剪切的概念。這些研究成果為深入研究彈性固體的力學理論奠定了基礎。
法國的納維於1820年研究了薄板彎曲問題,並於次年發表了彈性力學的基本方程;法國的柯西於1822年給出應力和應變的嚴格定義,並於次年導出矩形六面體微元的平衡微分方程。柯西提出的應力和應變概念,對後來數學彈性理論,乃至整個固體力學的發展產生了深遠的影響。
法國的泊阿松於1829年得出了受橫向載荷平板的撓度方程;1855年,法國的聖維南用半逆解法解出了柱體扭轉和彎曲問題,並提出了有名的聖維南原理;隨後,德國的諾伊曼建立了三維彈性理論,並建立了研究圓軸縱向振動的較完善的方法;德國的基爾霍夫提出梁的平截面假設和板殼的直法線假設,他還建立了板殼的准確邊界條件並導出了平板彎曲方程;英國的麥克斯韋在19世紀50年代,發展了光測彈性的應力分析技術後,又於1864年對只有兩個力的簡單情況提出了功的互等定理,隨後,義大利的貝蒂於1872年對該定理加以普遍證明;義大利的卡斯蒂利亞諾於1873年提出了卡氏第一和卡氏第二定理;德國的恩蓋塞於1884年提出了余能的概念。
德國的普朗特於1903年提出了解扭轉問題的薄膜比擬法;鐵木辛柯在20世紀初,用能量原理解決了許多桿板、殼的穩定性問題;匈牙利的卡門首先建立了彈性平板非線性的基本微分方程,為以後研究非線性問題開辟了道路。
蘇聯的穆斯赫利什維利於1933年發表了彈性力學復變函數方法;美國的唐奈於同一年研究了圓柱形殼在扭力作用下的穩定性問題,並在後來建立了唐奈方程;弗呂格於1932年和1934年發表了圓柱形薄殼的穩定性和彎曲的研究成果;蘇聯的符拉索夫在1940年前後建立了薄壁桿、折板系、扁殼等二維結構的一般理論。
在飛行器、艦艇、原子反應堆和大型建築等結構的高精度要求下,有很多學者參加了力學研究工作,並解決了大量復雜問題。此外,彈性固體的力學理論還不斷滲透到其他領域,如用於紡織纖維、人體骨骼、心臟、血管等方面的研究。
1773年庫侖提出土的屈服條件,這是人類定量研究塑性問題的開端。1864年特雷斯卡在對金屬材料研究的基礎上,提出了最大剪應力屈服條件,它和後來德國的光澤斯於1913年提出的最大形變比能屈服條件,是塑性理論中兩個最重要的屈服條件。19世紀60年代末、70年代初,聖維南提出塑性理論的基本假設,並建立了它的基本方程,他還解決了一些簡單的塑性變形問題。
現代固體力學時期 指的是第二次世界大戰以後的時期,這個時期固體力學的發展有兩個特徵:一是有限元法和電子計算機在固體力學中得到廣泛應用;二是出現了兩個新的分支——斷裂力學和復合材料力學。
特納等人於1956年提出有限元法的概念後,有限元法發展很快,在固體力學中大量應用,解決了很多復雜的問題。
結構物體總是存在裂紋,這促使人們去探討裂紋尖端的應力和應變場以及裂紋的擴展規律。早在20年代,格里菲思首先提出了玻璃的實際強度取決於裂紋的擴展應力這一重要觀點。歐文於1957年提出應力強度因子及其臨界值概念,用以判別裂紋的擴展,從此誕生了斷裂力學。
纖維增強復合材料力學發端於20世紀50年代。復合材料力學研究有宏觀、細觀和微觀三個方向。固體力學各分支所形成的基本概念和力學理論一般仍能應用於復合材料,只是增加了一些新的力學內容,如要考慮非均勻性、各向異性、層間剝離等。復合材料力學是年輕學科,但發展迅速,它解決了大量傳統材料難於勝任的結構問題。
固體力學的分支學科
材料力學是固體力學中最早發展起來的一個分支,它研究材料在外力作用下的力學性能、變形狀態和破壞規律,為工程設計中選用材料和選擇構件尺寸提供依據。它研究的對象主要是桿件,包括直桿、曲桿(如掛鉤、拱)和薄壁桿等,但也涉及一些簡單的板殼問題。在固體力學各分支中,材料力學的分析和計算方法一般說來最為簡單,但材料力學對於其他分支學科的發展起著啟蒙和奠基的作用。
彈性力學又稱彈性理論,是研究彈性物體在外力作用下的應力場、應變場以及有關的規律。彈性力學首先假設所研究的物體是理想的彈性體,即物體承受外力後發生變形,並且其內部各點的應力和應變之間是一一對應的,外力除去後,物體恢復到原有形態,而不遺留任何痕跡。
彈性力學也可分為數學彈性力學和應用彈性力學。前者是經典的精確理論;後者是在前者各種假設的基礎上,根據實際應用的需要,再加上一些補充的簡化假設而形成的應用性很強的理論。從數學上看,應用彈性力學粗糙一些;但從應用的角度看,它的方程和計算公式比較簡單,並且能滿足很多結構設計的要求。
塑性力學又稱塑性理論,是研究固體受力後處於塑性變形狀態時,塑性變形與外力的關系,以及物體中的應力場、應變場以及有關規律。物體受到足夠大外力的作用後,它的一部或全部變形會超出彈性范圍而進入塑性狀態,外力卸除後,變形的一部分或全部並不消失,物體不能完全恢復到原有的形態。
一般地說,在原來物體形狀突變的地方、集中力作用點附近、裂紋尖端附近,都容易產生塑性變形。塑性力學的研究方法同彈性力學一樣,也從進行微元體的分析入手。塑性力學也分為數學塑性力學和應用塑性力學,其含義同彈性力學的分類是一樣的。
穩定性理論是研究細長桿、桿系結構、薄板殼以及它們的組合體在各種形式的壓力作用下產生變形,以至喪失原有平衡狀態和承載能力的問題。彈性結構喪失穩定性,是指結構受壓力後由和原來外形相近似的穩定平衡形式向新的平衡形式急劇轉變或者喪失承載能力,對應的壓力載荷即是所謂的臨界載荷。
研究穩定性問題的方法一般分為靜力學法、動力學法和能量法。靜力學法主要用於研究撓度微分方程的積分;動力學法主要用於研究外壓力增加時結構系統的自由振動;能量法則以最小勢能原理為基礎進行研究,它在工程結構,特別是復雜工程結構的研究中被廣泛採用。
在工程結構設計中,要進行結構的靜力計算、動力計算、穩定性計算和斷裂計算等。結構力學就是研究工程結構承受和傳遞外力的能力,進而從力學的角度研製新型結構,以使結構達到強度高、剛度大、重量輕和經濟效益好的綜合要求。
振動理論是研究物體的周期性運動或某種隨機的規律的學科。最簡單、最基本的振動是機械振動,即物體機械運動的周期性變化。振動會使物體變形、磨損或破壞,會使精密儀裹精度降低。但是又可利用振動特性造福於人類。例如機械式鍾表、各種樂器、振動傳輸機械等都是利用振動特性的製品。因此,限制振動的有害方面和利用其有利方面,是研究振動理論的目的。
機械振動有多種分類法,最基本的分為自由振動、受迫振動和自激振動。自由振動是由外界的初干擾引起的;受迫振動是在經常性動載荷(特別是周期性動載荷)作用下的振動;自激振動是振動系統在受系統振動控制的載荷作用下的振動。在工程實踐中,對振動系統主要研究它的振型、振幅、固有頻率。研究轉動系統的轉子動力學也屬於振動理論的范疇。
斷裂力學又稱斷裂理論,研究工程結構裂紋尖端的應力場和應變場,並由此分析裂紋擴展的條件和規律。它是固體力學最新發展起來的一個分支。
許多固體都含有裂紋,即使沒有宏觀裂紋,物體內部的微觀缺陷(如微孔、晶界、位錯、夾雜物等)也會在載荷作用、腐蝕性介質作用,特別是交變載荷作用下,發展成為宏觀裂紋。所以,斷裂理論也可說是裂紋理論,它所提出的斷裂韌度和裂紋擴展速率等,都是預測裂紋的臨界尺寸和估算構件壽命的重要指標,在工程結構上得到廣泛應用。研究裂紋擴展規律,建立斷裂判據,控制和防止斷裂破壞是研究斷裂力學的目的。
復合材料力學是研究現代復合材料(主要是纖維增強復合材料)構件,在各種外力作用和不同支持條件下的力學性能、變形規律和設計准則,並進而研究材料設計、結構設計和優化設計等。它是20世紀50年代發展起來的固體力學的一個新分支。
復合材料力學的研究必須考慮復合材料的各向異性性質和非均勻性。復合材料的力學性能決定於各組成材料的力學性能以及它們的形狀、含量、分布狀況以及鋪層厚度、方向和順序等多種因素。
纖維增強復合材料的比強度(強度/密度)和比剛度(剛度/密度)均高於傳統的金屬材料,而且其力學性能可設計,此外還具有良好的耐高溫性能、抗疲勞性能、減振性能以及容易加工成型等一系列優點。這些優點都是力學工作者所追求和研究的。復合材料力學的觸角已伸入到材料設計、材料製作工藝過程和結構設計中,並在很多方面得到了廣泛的應用。
E. 有哪些物理學家
早期著名物理學家:
阿基米德 - 錫拉庫薩 ( 前287年 - 前212年 )
盧克萊修 - 羅馬(前98年? - 前55年 )
亞里斯多德 - 古希臘 (前384年—前322年)
沈括 -宋 (1033年~1097年)
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近代著名物理學家
威廉.吉爾伯特 (William Gilbert) - 英格蘭 ( 1540年 - 1605年 )
伽利略 - 義大利 (1564年 - 1642年 )
斯涅爾 - 荷蘭 (1580年 - 1626年 )
萊昂.笛卡爾 - 法國 (1596年 - 1650年)
伊凡吉利斯坦.托里切利 - 義大利 (1608年 - 1647年)
布萊茲.帕斯卡 (Blaise Pascal) - 法國 (1623年 - 1662年)
羅伯特.波義耳 - 英格蘭 (1627年 - 1691年)
基士揚.惠更斯 (Christian Huygens) (1629年 - 1695年)
羅伯特.胡克 (Robert Hooke) - 英格蘭 (1635年 - 1703年)
伊薩克.牛頓 - 英格蘭 (1642年 - 1727年)
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18世紀著名物理學家:
丹尼爾.加布里埃爾.華倫海特 (1686年 - 1736年)
丹尼爾.柏努利 (Daniel Bernoulli) - 瑞士 (1700年 - 1782年)
班傑明.弗蘭克林 - 美國 (1706年 - 1790年)
萊奧哈爾德.歐拉 (Leonhard Euler) - 瑞士 (1707年 - 1783年)
Rudjer Josip Boscovich - Dubrovnik (1711年 - 1787年)
達朗貝爾 - 法國 (1717年 - 1783年)
亨利.卡文迪什 (Henry Cavendish) - 英國 (1731年 - 1810年)
查爾斯.奧古斯丁.德.庫倫 (Charles Augustin de Coulomb) (1736年 - 1806年)
約瑟夫.路易斯.拉格朗日 (Joseph Louis Lagrange) (1736年 - 1813年)
詹姆斯.瓦特 蘇格蘭 (1736年 - 1819年)
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19世紀著名物理學家:
伏打 - 義大利 (1745年 - 1827年)
Ernst Chladni - 德國 (1756年 - 1827年)
約翰.道爾頓 - 英格蘭 (1766年 - 1844年)
讓.巴蒂斯特.約瑟夫.傅立葉 (Jean Baptiste Joseph Fourier) (1768年 - 1830年)
托馬斯.楊 - 英格蘭 (1773年 - 1829年)
Jean - Baptist Biot (1774年 - 1862年)
安德烈.瑪麗.安培 (Andre Marie Ampere) (1775年 - 1836年)
阿梅德奧.阿伏加德羅(Amedeo Avogadro) - 義大利 (1776年 - 1856年)
卡爾.弗雷德里希.高斯 (Carl Friedrich Gauss) - 德國 (1777年 - 1855年)
漢斯.克里斯蒂安.奧斯特(Hans Christian ?rsted) - 丹麥 (1777年 - 1851年)
蓋-呂薩克 - 法國 (1778年 - 1850年)
David Brewster - 蘇格蘭 (1781年 - 1868年)
William Prout - 英格蘭 (1785年 - 1850年)
約瑟夫.夫琅和費 - 德國 (1787年 - 1826年)
奧古斯丁.簡.菲涅耳 - 法國 (1788年 - 1827年)
格奧爾格.西蒙.歐姆 - 德國 (1789年 - 1854年)
麥可.法拉第 - 英國 (1791年 - 1867年)
Felix Savart - 法國 (1791年 - 1841年)
尼古拉.萊昂納爾.薩迪.卡諾 - 法國 (1796年 - 1832年)
約瑟夫.亨利 - 美國 (1797年 - 1878年)
基士揚.都卜勒 - 奧地利 (1803年 - 1853年)
威廉.韋伯 (1804年 - 1891年)
威廉.漢密爾頓 - 愛爾蘭 (1805年 - 1865年)
Anders Jonas ?ngstr?m - 瑞典(1814年 - 1874年)
詹姆斯.焦耳 - 英國 (1818年 - 1889年)
Hippolyte Fizeau - 法國 (1819年 - 1896年)
萊昂.傅科(Leon Focault) - 法國 (1819年 - 1868年)
喬治.斯托克斯 - 英國 (1819年 - 1903年)
赫爾曼.路德維希.費迪南德.馮.亥姆霍茲 - 德國 (1821年 - 1894年)
魯道夫.克勞修斯 - 德國 (1822年 - 1888年)
古斯塔夫.基爾霍夫 (Gustav Robert Kirchhoff) (1824年 - 1887年)
Johann Balmer - 瑞士 (1825年 - 1898年)
威廉.湯姆遜 - (開爾文勛爵) 英格蘭 (1824年 - 1907年)
Joseph Wilson Swan (1828年 - 1914年)
詹姆斯.克拉克.麥克斯韋 - 英國 (1831年 - 1879年)
Jožef Stefan - 奧匈帝國,斯洛維尼亞 (1835年 - 1893年)
恩斯特.馬赫 - 奧地利 (1838年 - 1916年)
Josiah Gibbs (1839年 - 1903年)
恩斯特.阿貝 - 德國 (1840年 - 1905年)
Marie Alfred Cornu (1841年 - 1902年)
詹姆斯.杜瓦 - 英國 (1842年 - 1923年)
Osborne Reynolds - 英國 (1842年 - 1912年)
路德維希.玻耳茲曼 - 奧地利 (1844年 - 1906年)
Roland E?tv?s - 匈牙利 (1848年 - 1919年)
Oliver Heaviside - 英國 (1850年 - 1925年)
George Francis FitzGerald - 愛爾蘭 (1851年 - 1901年)
約翰.玻因廷 - 英國 (1852年 - 1914年)
亨利.龐加萊(Henri Poincare) (1854年 - 1912年)
約翰尼斯.里德堡 - 瑞典 (1854年 - 1919年)
Edwin Hall - 美國 (1855年 - 1938年)
約瑟夫.約翰.湯姆遜 (1856年 - 1940年)
亨利希.魯道夫.赫茲 - 德國 (1857年 - 1894年)
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20世紀著名物理學家:
Hannes Alfven - 瑞典 (1908年 - 1995年)
亨利.貝克勒爾 - 法國 (1852年 - 1908年)
Felix Bloch - 瑞士 (1905年 - 1983年)
尼爾斯.玻爾 - 丹麥 (1885年 - 1962年)
Satyendra Nath Bose - 印度 (1894年 - 1974年)
路易斯.維克托.德.德布羅意 - 法國 (1892年 - 1987年)
瑪麗.居里 - 波蘭 (1867年 - 1934年)
Fritjof Capra - 奧地利, 美國 (1939年 - )
保羅.安德列.莫里斯.狄拉克 - 英國 (1902年 - 1984年)
弗里曼.戴森 (Freeman Dyson) - 英國, 美國 (1923年 - )
保羅.厄倫費斯特 - 奧地利 (1880年 - 1933年)
艾伯特.愛因斯坦 - 瑞士, 美國 (1879年 - 1955年)
恩里科.費米 - 義大利 (1901年 - 1954年)
理察.費曼 - 美國 (1918年 - 1988年)
默里.蓋爾曼 (Murray Gell-mann) - 美國 (1929年 - )
維爾納.卡爾.海森堡 (1901年 - 1976年)
史蒂芬.霍金 - 英格蘭 (1942年 - )
Edwin Jaynes - 美國 (1922年 - 1998年)
萊夫.達維多維奇.朗道 - 蘇聯 (1908年 - 1968年)
Irving Langmuir - 美國 (1851年 - 1957年)
約翰.馮.諾伊曼(John von Neumann) - 奧匈帝國, 美國 (1903年 - 1957年)
羅伯特.奧本海默 - 美國 (1904年 - 1967年)
泡利 - 奧地利 (1900年 - 1958年)
馬克斯.普朗克 - 德國 (1858年 - 1947年)
John Polkinghorne - 英國 (1930年 - )
威廉.康拉德.倫琴(Wilhelm Conrad R?ntgen) (1845年 - 1923年)
歐內斯特.盧瑟福 - 紐西蘭, 英格蘭 (1871年 - 1937年)
埃爾溫.薛丁格 - 奧地利 (1887年 - 1961年)
尼古拉.特斯拉 - 奧匈帝國, 美國 (1856年 - 1943年)
Steven Weinberg - 美國 (1933年 - )
Arthur Wightman - 英國
Eugene Wigner - 奧匈帝國, 美國 (1902年 - 1993年)
吳有訓(Woo YH) - 中國 (1897年-1977年)
趙忠堯(Chao CY) 中國 (1902年-)
吳健雄(Chien-Shiung Wu) - 中國, 美國 (1912年-1997年)
李政道(Tsung Dao Lee ) - 中國, 美國 (1926年-)
楊振寧(Chen Ning Yang) - 中國, 美國 (1922年-)
丁肇中(Samuel Chao Chung Ting) - 中國, 美國 (1936年-)
朱經武 (Paul Ching-wu Chu) - 中國, 美國 (1941年-)
愛德華.威滕 (Edward Witten) - 美國
湯川秀樹(Yugawa Hideki) - 日本 (1907年 - 1981年)
朱光亞 - 中國
物理學家介紹——霍金
1942年1月8日,霍金出生於英國牛津。這一天正是偉大的物理學家、天文學家伽利略300年前闔然長逝的日子。伽利略是最先提出了慣性定律原理(一切物體在不受外力作用時都會保持原來的運動狀態)的人,後來牛頓系統地歸納了這個定律(因此後人也叫它「牛頓第一定律」),使之成為一切力學定律的基石。愛因斯坦提出狹義相對論和廣義相對論,徹底改變了人類的時空觀念。霍金的成就與這幾位前輩相比又如何呢?他有資格躋身科學名人堂嗎?讓我們從他在學術界的第一次亮相看起:
1970年,28歲的霍金和彭羅斯(R. Penrose)合作,證明了「奇點定理」:在一定條件下,按照廣義相對論,宇宙大爆炸必然從一個「奇點」開始。為此,他們共同獲得1988年的沃爾夫物理獎。
霍金的貢獻——對黑洞性質的研究和提出量子引力論——論重要程度雖趕不上牛頓的萬有引力定律和愛因斯坦的兩個相對論,但是足以為他在科學名人堂中留下一席之地。尤其是他的量子引力論,整合了現代物理學的兩大領域,自成體系,使他能與創立分子生物學(生物學與量子力學的成功結合)的科學家平起平坐。
在霍金之前,所有的宇宙理論都以廣義相對論為基礎,但是只有霍金發現並證明了廣義相對論只是一個不完全的理論,它不能告訴我們宇宙起源的細節。因為根據廣義相對論得出的結論,所有的物理理論(包括它自己在內)都將在宇宙的開端處失效。顯然,廣義相對論只是一個不完全的「部分」理論,所以奇點定理真正所顯示的是,在極早期宇宙中有過一個時刻,那時宇宙是如此之小,以至於人們不得不考慮用20世紀另一個偉大的「部分」理論——專門描述微觀世界的量子力學——來研究它。霍金和他的搭檔被迫從對極其巨大范圍的理論研究轉到對極其微小范圍的理論研究。
恰好有這樣一種可能存在的微型天體可作為研究對象。正如霍金後來回憶的:「研究黑洞的性質,有助於我們同時理解大爆炸奇點,因為他們之間實在是太相似了。」於是他開始潛心研究黑洞問題。
1971年,霍金指出,宇宙大爆炸時間可能產生像質子那麼小(半徑10-13厘米)的重約十億噸的「太初黑洞」,它們的壽命大約和宇宙年齡相同。
1973年霍金、卡特爾(B. Carter)等人嚴格證明了「黑洞無毛定理」:「無論什麼樣的黑洞,其最終性質僅由幾個物理量(質量、角動量、電荷)惟一確定」。即當黑洞形成之後,只剩下這三個不能變為電磁輻射的守恆量,其他一切信息(「毛發」)都喪失了。「黑洞」的命名者惠勒(J.A. Wheeler)戲稱這特性為「黑洞無毛」。
華裔著名物理學家介紹
吳有訓
吳有訓先生於1916年考入南京高等師范學校理化部,受教於留美歸來的胡剛復博士。在胡先生的指導下,吳有訓在國內即對X射線有了一定的了解。1921年以優異成績獲得赴美留學機會。該年底吳有訓赴美,1922年初進入芝加哥大學。其時,著名物理學家A•H•康普頓正以訪問學者身份在芝加哥大學從事研究與教學,1923年他正式成為該校教授,該年5月康普頓發表了解釋X射線被石墨散射後頻率改變現象(後稱康普頓效應)的論文。當時也研究這一現象的美國物理界一位重要人物杜安已有所謂「箱子效應」和「三次輻射」的理論,因此他極力反對康普頓的工作。吳有訓先後以十幾種元素為散射物質進一步做了大量深入研究,通過精心設計實驗方案以無法辯駁的事實對康普頓的理論給予了極大支持。這些成果得到了國際物理界的關注和承認。相關數據被一些國際著作引用。吳先生1926年獲博士學位。國外有的物理教科書,因尊重吳先生的工作而將康普頓效應稱為康普頓—吳有訓效應。
錢學森
錢學森(1911—),中國科學家,火箭專家,1911年12月1日生於上海,3歲時隨父來到北京,1934年畢業於上海交通大學機械工程系,1935年赴美國研究航空工程和空氣動力學,1938年獲加利福尼亞理工學院博士學位。後留在美國任講師、副教授、教授以及超音速實驗室主任和古根罕噴氣推進研究中心主任。1950年開始爭取回歸祖國,受到美國政府迫害,失去自由,歷經5年於1955年才回到祖國,1958年起長期擔任火箭、導彈和航天器研製的技術領導職務。1959年,加入中國共產黨。現任中國科技協會名譽主席等職。
楊振寧
楊振寧(1922—),美籍華人,理論物理學家,1922年10月1日生於安徽省合肥縣(今合肥市)。
在西南聯合大學物理學系吳大猷指導下完成學士論文,1942年畢業後即入研究院深造,在王竹溪指導下研究統計物理學。1945年赴美,入芝加哥大學做研究生,
受E•費米熏陶,在導師E•特勒的指導下完成博士論文,1948年獲博士學位。1948—1949年任芝加哥大學教員,1948—1955年在普林斯頓高級研究院工作,1955—1966年任該所教授,1966年任紐約州立大學
鄧稼先
鄧稼先(1924—1986),中國核物理學家,1924年6月25日生於安徽懷寧,祖父是清代著名書法家和篆刻家,其父是著名的美學家和美術史家。七七事變後,全家滯留北平,16歲隨其姐來到四川江津念完高中。1941—1945年在西南聯大物理系學習,受業王竹溪、鄭華熾等著名教授。1945年抗戰勝利後,遷返北平,應聘於北大物理系任教。1948年到美國印第安那州普渡大學念研究生,被選入「留美科協」總會幹事會。新中國的誕生促使他決心盡早回到祖國。1950年8月,在他取得學位後的第九天,沖破重重險阻登上了回國輪船。1950年10月在中國科學院近代物理研究所任助理研究員,從事原子核理論研究。1958年8月調到新籌建的核武器研究所任理論部主任,負責領導核武器的理論設計,後歷任研究所副所長、所長,核工業部第九研究設計院副院長、院長,核工業部科技委副主任,國防科工委科技委副主任,是我國核武器研製與發展的主要組織者和領導者。
1956年加入中國共產黨,曾任中共第十二屆中共委員會委員,中國科學院委員。
1985年7月患直腸癌,堅持工作直到生命的最後一刻,1986年7月29日卒於北京,終年62歲。
