上海交通大学胡克想教授
A. 科学家的姿料
张衡——地动仪
祖冲之——圆周率
僧一行——子午线
加利略——力学
牛顿——万有引力
卢瑟福——原子模型
波尔——量子力学
哈勃——宇宙膨胀理论
哥白尼——日心说
达尔文——进化论
少年牛顿
牛顿:1643年1月4日,在英格兰林肯郡小镇沃尔索浦的一个自耕农家庭里,牛顿诞生了。牛顿是一个早产儿,出生时只有三磅重,接生婆和他的亲人都担心他能否活下来。谁也没有料到这个看起来微不足道的小东西会成为了一位震古烁今的科学巨人,并且竟活到了85岁的高龄。
牛顿出生前三个月父亲便去世了。在他两岁时,母亲改嫁给一个牧师,把牛顿留在外祖母身边抚养。11岁时,母亲的后夫去世,母亲带着和后夫所生的一子二女回到牛顿身边。牛顿自幼沉默寡言,性格倔强,这种习性可能来自它的家庭处境。
大约从五岁开始,牛顿被送到公立学校读书。少年时的牛顿并不是神童,他资质平常,成绩一般,但他喜欢读书,喜欢看一些介绍各种简单机械模型制作方法的读物,并从中受到启发,自己动手制作些奇奇怪怪的小玩意,如风车、木钟、折叠式提灯等等。
传说小牛顿把风车的机械原理摸透后,自己制造了一架磨坊的模型,他将老鼠绑在一架有轮子的踏车上,然后在轮子的前面放上一粒玉米,刚好那地方是老鼠可望不可及的位置。老鼠想吃玉米,就不断的跑动,于是轮子不停的转动;又一次他放风筝时,在绳子上悬挂着小灯,夜间村人看去惊疑是彗星出现;他还制造了一个小水钟。每天早晨,小水钟会自动滴水到他的脸上,催他起床。他还喜欢绘画、雕刻,尤其喜欢刻日晷,家里墙角、窗台上到处安放着他刻画的日晷,用以验看日影的移动。
牛顿12岁时进了离家不远的格兰瑟姆中学。牛顿的母亲原希望他成为一个农民,但牛顿本人却无意于此,而酷爱读书。随着年岁的增大,牛顿越发爱好读书,喜欢沉思,做科学小实验。他在格兰瑟姆中学读书时,曾经寄宿在一位药剂师家里,使他受到了化学试验的熏陶。
牛顿在中学时代学习成绩并不出众,只是爱好读书,对自然现象由好奇心,例如颜色、日影四季的移动,尤其是几何学、哥白尼的日心说等等。他还分门别类的记读书笔记,又喜欢别出心裁的作些小工具、小技巧、小发明、小试验。
当时英国社会渗透基督教新思想,牛顿家里有两位都以神父为职业的亲戚,这可能影响牛顿晚年的宗教生活。从这些平凡的环境和活动中,还看不出幼年的牛顿是个才能出众异于常人的儿童。
后来迫于生活,母亲让牛顿停学在家务农,赡养家庭。但牛顿一有机会便埋首书卷,以至经常忘了干活。每次,母亲叫他同佣人一道上市场,熟悉做交易的生意经时,他便恳求佣人一个人上街,自己则躲在树丛后看书。有一次,牛顿的舅父起了疑心,就跟踪牛顿上市镇去,发现他的外甥伸着腿,躺在草地上,正在聚精会神地钻研一个数学问题。牛顿的好学精神感动了舅父,于是舅父劝服了母亲让牛顿复学,并鼓励牛顿上大学读书。牛顿又重新回到了学校,如饥似渴地汲取着书本上的营养。
求学岁月
1661年,19岁的牛顿以减费生的身份进入剑桥大学三一学院,靠为学院做杂务的收入支付学费,1664年成为奖学金获得者,1665年获学士学位。
17世纪中叶,剑桥大学的教育制度还渗透着浓厚的中世纪经院哲学的气味,当牛顿进入剑桥时,哪里还在传授一些经院式课程,如逻辑、古文、语法、古代史、神学等等。两年后三一学院出现了新气象,卢卡斯创设了一个独辟蹊径的讲座,规定讲授自然科学知识,如地理、物理、天文和数学课程。
讲座的第一任教授伊萨克·巴罗是个博学的科学家。这位学者独具慧眼,看出了牛顿具有深邃的观察力、敏锐的理解力。于是将自己的数学知识,包括计算曲线图形面积的方法,全部传授给牛顿,并把牛顿引向了近代自然科学的研究领域。
在这段学习过程中,牛顿掌握了算术、三角,读了开普勒的《光学》,笛卡尔的《几何学》和《哲学原理》,伽利略的《两大世界体系的对话》,胡克的《显微图集》,还有皇家学会的历史和早期的哲学学报等。
牛顿在巴罗门下的这段时间,是他学习的关键时期。巴罗比牛顿大12岁,精于数学和光学,他对牛顿的才华极为赞赏,认为牛顿的数学才超过自己。后来,牛顿在回忆时说道:“巴罗博士当时讲授关于运动学的课程,也许正是这些课程促使我去研究这方面的问题。”
当时,牛顿在数学上很大程度是依靠自学。他学习了欧几里得的《几何原本》、笛卡儿的《几何学》、沃利斯的《无穷算术》、巴罗的《数学讲义》及韦达等许多数学家的著作。其中,对牛顿具有决定性影响的要数笛卡儿的《几何学》和沃利斯的《无穷算术》,它们将牛顿迅速引导到当时数学最前沿~解析几何与微积分。1664年,牛顿被选为巴罗的助手,第二年,剑桥大学评议会通过了授予牛顿大学学士学位的决定。
1665~1666年严重的鼠疫席卷了伦敦,剑桥离伦敦不远,为恐波及,学校因此而停课,牛顿于1665年6月离校返乡。
由于牛顿在剑桥受到数学和自然科学的熏陶和培养,对探索自然现象产生浓厚的兴趣,家乡安静的环境又使得他的思想展翅飞翔。1665~1666年这段短暂的时光成为牛顿科学生涯中的黄金岁月,他在自然科学领域内思潮奔腾,才华迸发,思考前人从未思考过的问题,踏进了前人没有涉及的领域,创建了前所未有的惊人业绩。
1665年初,牛顿创立级数近似法,以及把任意幂的二项式化为一个级数的规则;同年11月,创立正流数法(微分);次年1月,用三棱镜研究颜色理论;5月,开始研究反流数法(积分)。这一年内,牛顿开始想到研究重力问题,并想把重力理论推广到月球的运动轨道上去。他还从开普勒定律中推导出使行星保持在它们的轨道上的力必定与它们到旋转中心的距离平方成反比。牛顿见苹果落地而悟出地球引力的传说,说的也是此时发生的轶事。
总之,在家乡居住的两年中,牛顿以比此后任何时候更为旺盛的精力从事科学创造,并关心自然哲学问题。他的三大成就:微积分、万有引力、光学分析的思想都是在这时孕育成形的。可以说此时的牛顿已经开始着手描绘他一生大多数科学创造的蓝图。
1667年复活节后不久,牛顿返回到剑桥大学,10月1日被选为三一学院的仲院侣(初级院委),翌年3月16日获得硕士学位,同时成为正院侣(高级院委)。1669年10月27日,巴罗为了提携牛顿而辞去了教授之职,26岁的牛顿晋升为数学教授,并担任卢卡斯讲座的教授。巴罗为牛顿的科学生涯打通了道路,如果没有牛顿的舅父和巴罗的帮助,牛顿这匹千里马可能就不会驰骋在科学的大道上。巴罗让贤,这在科学史上一直被传为佳话。
伟大的成就~建立微积分
在牛顿的全部科学贡献中,数学成就占有突出的地位。他数学生涯中的第一项创造性成果就是发现了二项式定理。据牛顿本人回忆,他是在1664年和1665年间的冬天,在研读沃利斯博士的《无穷算术》时,试图修改他的求圆面积的级数时发现这一定理的。
笛卡尔的解析几何把描述运动的函数关系和几何曲线相对应。牛顿在老师巴罗的指导下,在钻研笛卡尔的解析几何的基础上,找到了新的出路。可以把任意时刻的速度看是在微小的时间范围里的速度的平均值,这就是一个微小的路程和时间间隔的比值,当这个微小的时间间隔缩小到无穷小的时候,就是这一点的准确值。这就是微分的概念。
求微分相当于求时间和路程关系得在某点的切线斜率。一个变速的运动物体在一定时间范围里走过的路程,可以看作是在微小时间间隔里所走路程的和,这就是积分的概念。求积分相当于求时间和速度关系的曲线下面的面积。牛顿从这些基本概念出发,建立了微积分。
微积分的创立是牛顿最卓越的数学成就。牛顿为解决运动问题,才创立这种和物理概念直接联系的数学理论的,牛顿称之为"流数术"。它所处理的一些具体问题,如切线问题、求积问题、瞬时速度问题以及函数的极大和极小值问题等,在牛顿前已经得到人们的研究了。但牛顿超越了前人,他站在了更高的角度,对以往分散的努力加以综合,将自古希腊以来求解无限小问题的各种技巧统一为两类普通的算法——微分和积分,并确立了这两类运算的互逆关系,从而完成了微积分发明中最关键的一步,为近代科学发展提供了最有效的工具,开辟了数学上的一个新纪元。
牛顿没有及时发表微积分的研究成果,他研究微积分可能比莱布尼茨早一些,但是莱布尼茨所采取的表达形式更加合理,而且关于微积分的著作出版时间也比牛顿早。
在牛顿和莱布尼茨之间,为争论谁是这门学科的创立者的时候,竟然引起了一场悍然大波,这种争吵在各自的学生、支持者和数学家中持续了相当长的一段时间,造成了欧洲大陆的数学家和英国数学家的长期对立。英国数学在一个时期里闭关锁国,囿于民族偏见,过于拘泥在牛顿的“流数术”中停步不前,因而数学发展整整落后了一百年。
应该说,一门科学的创立决不是某一个人的业绩,它必定是经过多少人的努力后,在积累了大量成果的基础上,最后由某个人或几个人总结完成的。微积分也是这样,是牛顿和莱布尼茨在前人的基础上各自独立的建立起来的。
1707年,牛顿的代数讲义经整理后出版,定名为《普遍算术》。他主要讨论了代数基础及其(通过解方程)在解决各类问题中的应用。书中陈述了代数基本概念与基本运算,用大量实例说明了如何将各类问题化为代数方程,同时对方程的根及其性质进行了深入探讨,引出了方程论方面的丰硕成果,如,他得出了方程的根与其判别式之间的关系,指出可以利用方程系数确定方程根之幂的和数,即“牛顿幂和公式”。
牛顿对解析几何与综合几何都有贡献。他在1736年出版的《解析几何》中引入了曲率中心,给出密切线圆(或称曲线圆)概念,提出曲率公式及计算曲线的曲率方法。并将自己的许多研究成果总结成专论《三次曲线枚举》,于1704年发表。此外,他的数学工作还涉及数值分析、概率论和初等数论等众多领域。
伟大的成就~对光学的三大贡献
在牛顿以前,墨子、培根、达·芬奇等人都研究过光学现象。反射定律是人们很早就认识的光学定律之一。近代科学兴起的时候,伽利略靠望远镜发现了“新宇宙”,震惊了世界。荷兰数学家斯涅尔首先发现了光的折射定律。笛卡尔提出了光的微粒说……
牛顿以及跟他差不多同时代的胡克、惠更斯等人,也象伽利略、笛卡尔等前辈一样,用极大的兴趣和热情对光学进行研究。1666年,牛顿在家休假期间,得到了三棱镜,他用来进行了著名的色散试验。一束太阳光通过三棱镜后,分解成几种颜色的光谱带,牛顿再用一块带狭缝的挡板把其他颜色的光挡住,只让一种颜色的光在通过第二个三棱镜,结果出来的只是同样颜色的光。这样,他就发现了白光是由各种不同颜色的光组成的,这是第一大贡献。
牛顿为了验证这个发现,设法把几种不同的单色光合成白光,并且计算出不同颜色光的折射率,精确地说明了色散现象。揭开了物质的颜色之谜,原来物质的色彩是不同颜色的光在物体上有不同的反射率和折射率造成的。公元1672年,牛顿把自己的研究成果发表在《皇家学会哲学杂志》上,这是他第一次公开发表的论文。
许多人研究光学是为了改进折射望远镜。牛顿由于发现了白光的组成,认为折射望远镜透镜的色散现象是无法消除的(后来有人用具有不同折射率的玻璃组成的透镜消除了色散现象),就设计和制造了反射望远镜。
牛顿不但擅长数学计算,而且能够自己动手制造各种试验设备并且作精细实验。为了制造望远镜,他自己设计了研磨抛光机,实验各种研磨材料。公元1668年,他制成了第一架反射望远镜样机,这是第二大贡献。公元1671年,牛顿把经过改进得反射望远镜献给了皇家学会,牛顿名声大震,并被选为皇家学会会员。反射望远镜的发明奠定了现代大型光学天文望远镜的基础。
同时,牛顿还进行了大量的观察实验和数学计算,比如研究惠更斯发现的冰川石的异常折射现象,胡克发现的肥皂泡的色彩现象,“牛顿环”的光学现象等等。
牛顿还提出了光的“微粒说”,认为光是由微粒形成的,并且走的是最快速的直线运动路径。他的“微粒说”与后来惠更斯的“波动说”构成了关于光的两大基本理论。此外,他还制作了牛顿色盘等多种光学仪器。
伟大的成就~构筑力学大厦
牛顿是经典力学理论的集大成者。他系统的总结了伽利略、开普勒和惠更斯等人的工作,得到了著名的万有引力定律和牛顿运动三定律。
在牛顿以前,天文学是最显赫的学科。但是为什么行星一定按照一定规律围绕太阳运行?天文学家无法圆满解释这个问题。万有引力的发现说明,天上星体运动和地面上物体运动都受到同样的规律——力学规律的支配。
早在牛顿发现万有引力定律以前,已经有许多科学家严肃认真的考虑过这个问题。比如开普勒就认识到,要维持行星沿椭圆轨道运动必定有一种力在起作用,他认为这种力类似磁力,就像磁石吸铁一样。1659年,惠更斯从研究摆的运动中发现,保持物体沿圆周轨道运动需要一种向心力。胡克等人认为是引力,并且试图推到引力和距离的关系。
1664年,胡克发现彗星靠近太阳时轨道弯曲是因为太阳引力作用的结果;1673年,惠更斯推导出向心力定律;1679年,胡克和哈雷从向心力定律和开普勒第三定律,推导出维持行星运动的万有引力和距离的平方成反比。
牛顿自己回忆,1666年前后,他在老家居住的时候已经考虑过万有引力的问题。最有名的一个说法是:在假期里,牛顿常常在花园里小坐片刻。有一次,象以往屡次发生的那样,一个苹果从树上掉了下来……
一个苹果的偶然落地,却是人类思想史的一个转折点,它使那个坐在花园里的人的头脑开了窍,引起他的沉思:究竟是什么原因使一切物体都受到差不多总是朝向地心的吸引呢?牛顿思索着。终于,他发现了对人类具有划时代意义的万有引力。
牛顿高明的地方就在于他解决了胡克等人没有能够解决的数学论证问题。1679年,胡克曾经写信问牛顿,能不能根据向心力定律和引力同距离的平方成反比的定律,来证明行星沿椭圆轨道运动。牛顿没有回答这个问题。1685年,哈雷登门拜访牛顿时,牛顿已经发现了万有引力定律:两个物体之间有引力,引力和距离的平方成反比,和两个物体质量的乘积成正比。
当时已经有了地球半径、日地距离等精确的数据可以供计算使用。牛顿向哈雷证明地球的引力是使月亮围绕地球运动的向心力,也证明了在太阳引力作用下,行星运动符合开普勒运动三定律。
在哈雷的敦促下,1686年底,牛顿写成划时代的伟大著作《自然哲学的数学原理》一书。皇家学会经费不足,出不了这本书,后来靠了哈雷的资助,这部科学史上最伟大的著作之一才能够在1687年出版。
牛顿在这部书中,从力学的基本概念(质量、动量、惯性、力)和基本定律(运动三定律)出发,运用他所发明的微积分这一锐利的数学工具,不但从数学上论证了万有引力定律,而且把经典力学确立为完整而严密的体系,把天体力学和地面上的物体力学统一起来,实现了物理学史上第一次大的综合。
站在巨人的肩上
牛顿的研究领域非常广泛,他除了在数学、光学、力学等方面做出卓越贡献外,他还花费大量精力进行化学实验。他常常六个星期一直留在实验室里,不分昼夜的工作。他在化学上花费的时间并不少,却几乎没有取得什么显著的成就。为什么同样一个伟大的牛顿,在不同的领域取得的成就竟那么不一样呢?
其中一个原因就是各个学科处在不同的发展阶段。在力学和天文学方面,有伽利略、开普勒、胡克、惠更斯等人的努力,牛顿有可能用已经准备好的材料,建立起一座宏伟壮丽的力学大厦。正象他自己所说的那样“如果说我看得远,那是因为我站在巨人的肩上”。而在化学方面,因为正确的道路还没有开辟出来,牛顿没法走到可以砍伐材料的地方。
牛顿在临终前对自己的生活道路是这样总结的:“我不知道在别人看来,我是什么样的人;但在我自己看来,我不过就象是一个在海滨玩耍的小孩,为不时发现比寻常更为光滑的一块卵石或比寻常更为美丽的一片贝壳而沾沾自喜,而对于展现在我面前的浩瀚的真理的海洋,却全然没有发现。”
这当然是牛顿的谦逊。
怪异的牛顿
牛顿并不善于教学,他在讲授新近发现的微积分时,学生都接受不了。但在解决疑难问题方面的能力,他却远远超过了常人。还是学生时,牛顿就发现了一种计算无限量的方法。他用这个秘密的方法,算出了双曲面积到二百五十位数。他曾经高价买下了一个棱镜,并把它作为科学研究的工具,用它试验了白光分解为的有颜色的光。
开始,他并不愿意发表他的观察所得,他的发现都只是一种个人的消遣,为的是使自己在寂静的书斋中解闷,他独自遨游于自己所创造的超级世界里。后来,在好友哈雷的竭力劝说下,才勉强同意出版他的手稿,才有划时代巨著《自然哲学的数学原理》的问世。
作为大学教授,牛顿常常忙得不修边幅,往往领带不结,袜带不系好,马裤也不纽扣,就走进了大学餐厅。有一次,他在向一位姑娘求婚时思想又开了小差,他脑海了只剩下了无穷量的二项式定理。他抓住姑娘的手指,错误的把它当成通烟斗的通条,硬往烟斗里塞,痛得姑娘大叫,离他而去。牛顿也因此终生未娶。
牛顿从容不迫地观察日常生活中的小事,结果作出了科学史上一个个重要的发现。他马虎拖沓,曾经闹过许多的笑话。一次,他边读书,边煮鸡蛋,等他揭开锅想吃鸡蛋时,却发现锅里是一只怀表。还有一次,他请朋友吃饭,当饭菜准备好时,牛顿突然想到一个问题,便独自进了内室,朋友等了他好久还是不见他出来,于是朋友就自己动手把那份鸡全吃了,鸡骨头留在盘子,不告而别了。等牛顿想起,出来后,发现了盘子里的骨头,以为自己已经吃过了,便转身又进了内室,继续研究他的问题。
牛顿晚年
但是由于受时代的限制,牛顿基本上是一个形而上学的机械唯物主义者。他认为运动只是机械力学的运动,是空间位置的变化;宇宙和太阳一样是没有发展变化的;靠了万有引力的作用,恒星永远在一个固定不变的位置上……
随着科学声誉的提高,牛顿的政治地位也得到了提升。1689年,他被当选为国会中的大学代表。作为国会议员,牛顿逐渐开始疏远给他带来巨大成就的科学。他不时表示出对以他为代表的领域的厌恶。同时,他的大量的时间花费在了和同时代的著名科学家如胡克、莱布尼兹等进行科学优先权的争论上。
晚年的牛顿在伦敦过着堂皇的生活,1705年他被安妮女王封为贵族。此时的牛顿非常富有,被普遍认为是生存着的最伟大的科学家。他担任英国皇家学会会长,在他任职的二十四年时间里,他以铁拳统治着学会。没有他的同意,任何人都不能被选举。
晚年的牛顿开始致力于对神学的研究,他否定哲学的指导作用,虔诚地相信上帝,埋头于写以神学为题材的著作。当他遇到难以解释的天体运动时,竟提出了“神的第一推动力”的谬论。他说“上帝统治万物,我们是他的仆人而敬畏他、崇拜他”。
1727年3月20日,伟大艾萨克·牛顿逝世。同其他很多杰出的英国人一样,他被埋葬在了威斯敏斯特教堂。他的墓碑上镌刻着:
让人们欢呼这样一位多么伟大的
人类荣耀曾经在世界上存在。
B. 教育部关于批准第五届高等教育国家级教学成果奖获奖项目的决定的附件
2005年高等教育国家级教学成果奖获奖项目名单
国家级特等奖(3项) 序号 成果名称 主要完成人 主要完成单位 1 工程硕士专业学位教育机制的创新与实践 王大中张文修叶取源陈皓明刘惠琴 清华大学西安交通大学
上海交通大学 2 大学生电子设计竞赛的开展与学生创新能力的培养 王越韩力沈伯弘赵显利俞信胡克旺 北京理工大学北京大学
北京信息工程学院 3 开拓创新,建设一流的物理演示与探索实验室 王玉凤成正维杨苏薛菊梅赵雁 北京交通大学 国家级一等奖(59项) 序号 成果名称 主要完成人 主要完成单位 1 《电磁学》系列课程的改革和建设 赵凯华陈秉乾王稼军陈熙谋舒幼生 北京大学 2 古代汉语系列课程建设的新开拓——以为学生提供全面系统和前沿创新的专业课程训练为核心 北京大学中文系古代汉语教研室 北京大学 3 生命科学创新型基础人才的培养与理科基地建设的实践 许崇任郝福英柴真苏都莫日根赵进东 北京大学 4 北京大学软件与微电子学院——示范性软件学院建设 杨芙清陈钟苏渭珍 北京大学 5 《基于网络环境的教学质量实时监控系统》在高等教育教学质量管理中的研究与实践 王杉周庆环刘帆李红徐燚姜可伟 北京大学 6 构建以素质教育为取向的跨学科通选课体系 迟惠生关海庭牛大勇金顶兵宋鑫 北京大学 7 中国法学教育教学改革实施工程 曾宪义张文显李龙吴汉东韩大元 中国人民大学吉林大学 8 市场营销专业系列教材建设(教材) 纪宝成吕一林苗杰李先国江林 中国人民大学 9 优化理论课程,强化实践环节——电力系统本科专业课改革 孙宏斌孙元章陈永亭姜齐荣童陆园 清华大学 10 环境类专业人才培养方案及教学内容体系改革的研究与实践 钱易郝吉明顾国维张晓健陈文 清华大学
(第三届高等学校环境工程专业教学指导委员会) 11 思想政治理论课研究型教学理念与实践 刘美珣艾四林蔡乐苏吴倬刘书林 清华大学 12 创建研究型本科教学体系提升教学质量 汪劲松汪蕙张文雪张佐宗俊峰 清华大学 13 探索英语网络教学新模式提高学生英语综合应用能力 刘芳闫达远叶云屏宫力杨敏 北京理工大学清华大学 14 研究型学院人才培养模式与体系的研究及实践 李未马殿富刘旭东张莉曹庆华 北京航空航天大学 15 森林资源类本科人才培养模式改革的研究与实践 尹伟伦韩海荣孟宪宇叶建仁胡庭兴 北京林业大学南京林业大学
四川农业大学 16 创新教师教育模式,构建中国特色教师教育体系 钟秉林张健张斌贤刘欣尚丛立新 北京师范大学 17 励耘实验班大理科人才培养模式改革实践 葛岳静管靖何丽平李艳玲张健 北京师范大学 18 21世纪中国金融学专业教育教学改革与发展战略研究 王广谦张亦春姜波克陈雨露史建平 中央财经大学厦门大学
复旦大学中国人民大学 19 联合作战教学体系的创新与实践 张玉良郁树胜张怀璧姚洪喜纪荣仁 国防大学 20 政治经济学(教材) 逄锦聚吴树青洪银兴林岗刘伟 南开大学南京大学
中国人民大学北京大学 21 高等化学资源共建共享平台 程鹏车云霞高占先张新祥刘志广叶汝强李炳瑞马玉龙沈文霞李士雨陈六平裴伟伟孙宏伟张宝申等 南开大学大连理工大学
北京大学华东理工大学
兰州大学武汉大学
南京大学天津大学
中山大学等 22 构建学生科研平台,努力提高学生创新能力 袁满雪程鹏刁虎欣张开显金柏江 南开大学 23 独立办学,紧密合作,创新办学体制和人才培养模式 单平侯自新逄锦聚郁道银葛宝臻沈亚平 南开大学 天津大学(并列) 24 化工类专业创新人才培养模式、教学内容、教学方法和教学技术改革的研究与实施 余国琮李士雨张凤宝徐佩若张泽廷匡国柱黄少烈姚善泾梁斌赵洪余宝乐王保国乐清华陈砺陈纪忠 天津大学华东理工大学
浙江大学北京化工大学
大连理工大学四川大学
华南理工大学清华大学
香港科技大学 25 培养高等技术应用人才的一种新模式——“本科+技师” 孟庆国张兴会黄银忠王健民崔世钢 天津工程师范学院 26 新形势下复合型人才因材施教培养模式研究与实践 杜彦良王锡朝金龙林雅青杜立杰 石家庄铁道学院 27 军队工科院校专业建设的理论与实践 米东李向荣张培林李国璋马海霞 军械工程学院 28 公共事业管理专业课程体系建设研究 娄成武孙萍司晓悦隋永强杜宝贵 东北大学 29 宽口径医学本科教育人才培养模式的研究与实践 孙宝志于晓松路振富乔敏张君邦 中国医科大学 30 创新型IT职业人才培养模式的探索与实践 温涛张伟马君刘文涛张韬 大连东软信息技术职业学院 31 复旦大学哲学系课程体系改革 俞吾金孙承叔王德峰陈学明刘放桐 复旦大学 32 开拓高质量复合型人才培养之路—《物理学与偏微分方程》课程与教材建设 李大潜秦铁虎 复旦大学 33 多校合作、面向西部,创建基于天地网的新型教育资源共享体系 申瑞民郑庆华陈德人王燕昌刘庆慧徐乃庄于德弘 上海交通大学西安交通大学浙江大学宁夏大学
西藏大学 34 坚持特色、适应发展、依托优势、充实内涵——纺织工程大专业的深化改革与实践 郁崇文郭建生王府梅靳向煜晏雄 东华大学 35 土建类专业工程素质和实践能力培养的研究与实践 蒋永生邱洪兴陈以一郭正兴黄晓明单建何敏娟 东南大学同济大学 36 21世纪初药学人才培养模式研究与实践 吴晓明姚文兵徐晓媛朱庆振陆涛 中国药科大学 37 工程图学特色平台的探索实践与教学基地辐射 谭建荣陆国栋张树有施岳定盛奎川 浙江大学 38 拔尖创新人才培养二十年的探索与实践 潘云鹤路甬祥韩祯祥吕维雪吴健 浙江大学 39 生物学本科实验教学体系改革与实践 沈明山庄总来陈美彭宣宪陈小麟 厦门大学 40 全国普通高校体育教育专业人才培养的改革、创新与实践 黄汉升杨贵仁季克异许红峰梅雪雄 福建师范大学教育部 41 创建警察指挥与战术专业教育实战新体系 王勇倪强王翔林廉锐庄海 福建公安高等专科学校 42 植物生产类人才培养方案的研究与实践 董树亭陈雨海邢金亮赵延兵高东升 山东农业大学 43 适应军队信息化建设的需求创建地图学与地理信息工程学科新体系 高俊王家耀刘振尧孙群游雄 解放军信息工程大学 44 高职高专教育试点畜牧专业人才培养方案及课程体系改革与实践 刘太宇郭长华樊树民王春明王曙雅 郑州牧业工程高等专科学校 45 机械类专业创新人才培养教学改革综合实践的研究 杨叔子李培根吴昌林戴同张福润 华中科技大学 46 农学专业复合型人才培养模式的研究与实践 傅廷栋曹凑贵张献龙关桓达孙东发 华中农业大学 47 计算机科学与技术课程体系创新建设与实践 杨学军王志英窦文华宁洪戴葵 国防科学技术大学 48 地方性高职院校办学模式创新体系建设研究 管天球刘平娥刘子秀冯惠先李国春 永州职业技术学院
湖南科技学院 49 高职院校实践教学体系构建与实践教学基地建设的理论研究与实践探索 俞仲文刘守义朱方来谭属春李建求 深圳职业技术学院 50 “全球医学教育最基本要求”的研究与实施 万学红张肇达李甘地周同甫邓洪 四川大学 51 整合优质资源,实施精品化战略,建设高水平国家工科机械基础课程教学基地 吴鹿鸣高明卢存光费从荣田怀文 西南交通大学 52 依托重点实验室建立本科生科研和工程实践体系,培养学生实践和创新能力 周仲荣蒋葛夫朱旻昊张文桂刘启跃 西南交通大学 53 校企合作,实现工程实训基地运行机制创新的探索与实践 陈传伟曹凤张世凭朱晋蜀刘平 成都电子机械高等专科学校 54 新世纪工商管理类学科专业教育教学改革与发展战略研究 席酉民王洪涛赵西萍梁磊万迪昉等 西安交通大学 55 结合学科建设和科学研究构建创新人才培养体系 宋保维崔景元徐德民孙进才张静 西北工业大学 56 改革基础力学,建设一流国家工科力学教学基地 矫桂琼支希哲苟文选张大成刘小洋 西北工业大学 57 《中国历史》(六卷本)教材 张岂之刘宝才钱 逊周苏平王子今方光华张国刚杨树森郭成康王天有成崇德陈振江江沛杨先材 西北大学清华大学
南开大学东北师范大学
中国人民大学
北京大学 58 用“三个代表”重要思想育人的研究与实践 袁有望朱松山刘光斌张中元韩怀仁 第二炮兵工程学院 59 立足西部,改革创新,建设一流国家理科地理学基地 李吉均王乃昂伍光和周尚哲张建明 兰州大学 国家级二等奖(537项,略)

C. 求牛顿和李政道的资料
李政道:Tsung-Dao Lee(1926年11月24日—),美籍华裔物理学家。1957年,他31岁时与杨振宁一起,因发现弱作用中宇称不守恒而获得诺贝尔物理学奖。他们的这项发现,由吴健雄的实验证实。李政道和杨振宁是最早获诺贝尔奖的华人。
简历:
出生日期和地点 1926年11月24日,中国上海
国 籍 美国
目前职务
美国纽约,哥伦比亚大学,全校级教授
学 历
1943-44
中国贵州省,浙江大学
(由于战争,浙江大学从浙江迁往贵州)
1945
中国云南省昆明,西南联合大学
(由从北京南迁的北京大学和清华大学及
从天津南迁的南开大学组成)
1946-49 美国芝加哥大学,1950年获博士学位
荣誉
1957 诺贝尔物理奖
1957 爱因斯坦科学奖
1969 法国国家学院G. Bude奖章
1977 法国国家学院G. Bude奖章
1979 伽利略奖章
1986 意大利最高骑士勋章
1994 和平科学奖
1995 中国国际合作奖
1997 命名3443小行星为李政道星
1997 纽约市科学奖
1999 教皇保罗奖章
1999 意大利政府内政部奖章
2000 纽约科学院奖
2007 日本旭日重光章
名誉学位
1958 普林斯顿大学科学博士
1969 香港中文大学文学博士
1978 纽约市立大学科学博士
1982 意大利比萨,高等师范学院物理学博士
1984 Bard学院科学博士
1985 北京大学科学博士
1986 美国Drexel大学文学博士
1988 意大利Bologna大学科学博士
1990 美国哥伦比亚大学科学博士
1991 美国Adelphi大学科学博士
1992 日本筑波大学科学博士
1994 美国洛克菲勒大学科学博士
2006 英国诺丁汉大学科学博士
工作简历
1950 芝加哥大学天文系助理研究员
1950-51 加利福尼亚大学伯克利分校助理研究员和讲师
1951-53 普林斯顿高等研究院成员
1953-55 哥伦比亚大学助理教授
1955-56 哥伦比亚大学副教授
1956-60 哥伦比亚大学教授
1960-62 哥伦比亚大学兼职教授
1960-63 普林斯顿高等研究院教授
1962-63 哥伦比亚大学访问教授
1963-64 哥伦比亚大学教授
1964-84 哥伦比亚大学费米物理讲座教授
1984- 哥伦比亚大学全校级教授
1986- 中国高等科学技术中心(CCAST, WL)主任
1986- 北京现代物理中心主任(北京大学)
1988- 浙江现代物理中心主任(浙江大学)
1997-2003 RIKEN-BNL研究中心主任
2004- RIKEN-BNL研究中心名誉主任
理事会成员
1985-93 普林斯顿高等研究院理事会成员
1990- 以色列特拉维夫大学董事会成员
名誉教授
1981 中国科学技术大学
1982 暨南大学
1982 复旦大学
1984 清华大学
1985 北京大学
1985 南京大学
1986 南开大学
1987 上海交通大学
1987 苏州大学
1988 浙江大学
1993 西安西北大学
1998 上海大学
2000 兰州大学
2002 厦门大学
2003 西北工业大学
特邀讲座和院士
1957 美国哈佛大学Loeb特邀讲座
1957 中央研究院院士
1959 美国艺术与科学院院士
1961-63 美国Sloan 基金学者(Sloan Fellow)
1962 美国哲学学会院士
1964 美国哈佛大学Loeb特邀讲座
1964 美国国家科学院院士
1966 美国Guggenheim基金学者(Guggenheim Fellow)
1982 意大利 Lincei国家科学院院士
1986 华盛顿大学Jessie与John Danz讲座
1994 中国科学院外籍院士
1995 第三世界科学院院士
1995 麻省理工学院,Herman Feshbach物理学讲座
2003 梵蒂冈Pontifical 科学院院士
2004 澳门特别行政区政府科技委员会顾问
著 作
粒子物理和场论引论
Harwood科学出版社,1981
李政道文选1-3集,G. Feinberg编辑
Birkhauser Boston Inc., 1986
宇称不守恒三十年——李政道六十华诞学术研讨会
Birkhauser Boston Inc., 1988
对称,不对称与粒子的世界,
华盛顿大学出版社,1988
李政道文选,1985-1996,任海沧、庞阳编辑
Gordon and Breach, 1998
科学与艺术,主编:李政道,副主编:柳怀祖
上海科学技术出版社,2000
物理的挑战,李政道著
中国经济出版社,2002
宇称不守恒发现之争论解谜,季承、柳怀祖、滕丽编辑
甘肃科学技术出版社, 2004(简体字本)
香港天地图书有限公司,2004(繁体字本)
生平概述:
李政道出生于中国上海,祖籍江苏苏州,父亲李骏康是金陵大学农化系首届毕业生。李政道曾在东吴附中,江西联合中学等校就读。因抗战,中学未毕业。1943年因以同等学历考入迁至贵州的浙江大学物理系,由此走上物理学之路,师从束星北、王淦昌等教授。1944年因日军入侵贵州,时在贵州的浙江大学被迫停学。1945年他转学到时在昆明的西南联合大学就读二年级,师从吴大猷、叶企孙等教授。1946年赴美进入芝加哥大学,师从费米教授。1950年获得博士学位之后,从事流体力学的湍流、统计物理的相变以及凝聚态物理的极化子的研究。1953年,他任哥伦比亚大学助理教授,主要从事粒子物理和场论领域的研究。三年后,29岁的李政道,成为哥伦比亚大学二百多年历史上最年轻的正教授。他开辟了弱作用中的对称破缺、高能中微子物理以及相对论性重离子对撞物理等科学研究领域。1984年他获得全校级教授(University Professor)这一最高职称,至今仍是哥伦比亚大学在科学研究上最活跃的教授之一。现在,他的兴趣转向高温超导波色子特性,中微子映射矩阵,以及解薛定谔方程的新途径的研究。如今耄耋之年的他仍奋斗在物理研究的第一线,不断发表科学论文。
自20世纪七十年代初,他和夫人开始回国访问,为祖国的科学和教育事业做了很多贡献。他积极建议重视科技人才的培养,重视基础科学研究,促成中美高能物理的合作,建议和协助建造北京正负电子对撞机,建议成立自然科学基金,设立CUSPEA,建议建立博士后制度,成立中国高等科学技术中心和北京大学及浙江大学的近代物理中心等学术机构,设立私人教育基金,对艺术和中国的历史文化有着强烈的兴趣,个人亦喜随笔作画并积极倡导科学和艺术结合。
1926年11月25日,李政道诞生于上海。他自幼酷爱读书,整天手不释卷,连上卫生间都带着书看,有时手纸没带,书却从未忘带。抗战争时期,他辗转到大西南求学,一路上把衣服丢得精光,但书却一本未丢,反而一次比一次多。
1946年,20岁的李政道到美国留学,当时他只有大二的学历,但经过严格的考试,竟然被芝加哥大学研究生院录取。 3年后便以“有特殊见解和成就”通过了博士论文答辨,被誉为“神童博士”,其时年仅23岁。
在科学上早熟的李政道,1956年30岁时便升任著名的哥伦比亚大学教授。他亲自体会到科学人才必须从小培养,因而在1974年 5月30日会见毛泽东主席时,建议在中国科技大学开设少年班,他的建议受到采纳。1979年他去合肥访问时去科大少年班看望了同学们,并题词:“青出于蓝,后继有人。”李政道关心中国科学事业的发展,他建议设立国家自然科学基金,他建议建立博士后制度他建议建造北京正负电子对撞机,他建议成立中国高等科学技术中心和北京近代物理中心,……这些建议都一一得以实现。1985年7月16日,邓小平会见李政道时,对他说:“谢谢你,考虑了这么多重要的问题,提了这么多好的意见。”
1998年1月23日,李政道将其毕生积蓄30万美元,以他和他的已故夫人秦惠(竹君)的名义设立了“中国大学生科研辅助基金”,资助北京大学、复旦大学、兰州大学和苏州大学的本科生从事科研辅助工作。李政道为中国教育事业的发展,为科学事业后继有人,真是用心良苦,竭尽全力。
1957年诺贝尔物理学奖获得者李政道
重要事件年历
1926年 出生于上海
1943年 江西联合中学毕业
1943年 就读于浙江大学物理系
1944年 转入昆明国立西南联大
1946年 就读联大二年级,受吴大猷推荐赴美留学(芝加哥大学物理系)
1950年 获芝加哥大学哲学博士学位,至加拿大担任天文研究员
1951年 受聘于普林斯顿大学高级研究所
1953年 至哥伦比亚大学任教
1956年 与杨振宁共同提出宇称不守恒理论
1957年 与杨振宁同获诺贝尔奖
1958年 与杨振宁、吴健雄同获普林斯顿大学物理学奖,并被授于普林斯顿大学物理荣誉博士学位
1960年 任普林斯顿高级研究所教授
1961年 受推选为美国国家科学院院士
1963年 回哥伦比亚大学,担任第一位「费米讲座」的物理学教授偕夫人返回阔别26年的中国大陆
1964年 和杨振宁受邀参加广州粒子物理理论讨论会,二人还被推选为本次会议的顾问委员会成员
1984年 回国参加第十六届中研院院士会议
1986年 出任中国高等科学技术中心终身主任;并担任北京现代物理学研究中心主任。12月,哥大为李政道举行六十大寿庆典
1988年 在北京主持召开同步辐射应用国际讨论会
艾萨克·牛顿(Isaac Newton 1642.12.25——1727.3.20.)
英国物理学家、数学家、天文学家和自然哲学家。
【简介】
最负盛名的数学家、科学家和哲学家,同时是英国当时炼金术热衷者。他在1687年7月5日发表的《自然哲学的数学原理》里提出的万有引力定律以及他的牛顿运动定律是经典力学的基石。牛顿还和莱布尼茨各自独立地发明了微积分。他总共留下了50多万字的炼金术手稿和100多万字的神学手稿。英国物理学家牛顿的智商:190
少年牛顿
1643年1月4日,在英格兰林肯郡小镇沃尔索浦的一个自耕农家庭里,牛顿诞生了。牛顿是一个早产儿,出生时只有三磅重,接生婆和他的亲人都担心他能否活下来。谁也没有料到这个看起来微不足道的小东西会成为了一位震古烁今的科学巨人,并且竟活到了85岁的高龄。牛顿出生前三个月父亲便去世了。在他两岁时,母亲改嫁给一个牧师,把牛顿留在外祖母身边抚养。11岁时,母亲的后夫去世,母亲带着和后夫所生的一子二女回到牛顿身边。牛顿自幼沉默寡言,性格倔强,这种习性可能来自它的家庭处境。
大约从五岁开始,牛顿被送到公立学校读书。少年时的牛顿并不是神童,他资质平常,成绩一般,但他喜欢读书,喜欢看一些介绍各种简单机械模型制作方法的读物,并从中受到启发,自己动手制作些奇奇怪怪的小玩意,如风车、木钟、折叠式提灯等等。
传说小牛顿把风车的机械原理摸透后,自己制造了一架磨坊的模型,他将老鼠绑在一架有轮子的踏车上,然后在轮子的前面放上一粒玉米,刚好那地方是老鼠可望不可及的位置。老鼠想吃玉米,就不断的跑动,于是轮子不停的转动;又一次他放风筝时,在绳子上悬挂着小灯,夜间村人看去惊疑是彗星出现;他还制造了一个小水钟。每天早晨,小水钟会自动滴水到他的脸上,催他起床。他还喜欢绘画、雕刻,尤其喜欢刻日晷,家里墙角、窗台上到处安放着他刻画的日晷,用以验看日影的移动。
牛顿12岁时进了离家不远的格兰瑟姆中学。牛顿的母亲原希望他成为一个农民,但牛顿本人却无意于此,而酷爱读书。随着年岁的增大,牛顿越发爱好读书,喜欢沉思,做科学小实验。他在格兰瑟姆中学读书时,曾经寄宿在一位药剂师家里,使他受到了化学试验的熏陶。
【牛顿的成就】
力学方面的贡献
牛顿在伽利略等人工作的基础上进行深入研究,总结出了物体运动的三个基本定律(牛顿三定律):①任何物体在不受外力或所受外力的合力为零时,保持原有的运动状态不变,即原来静止的继续静止,原来运动的继续作匀速直线运动。②任何物体在外力作用下,运动状态发生改变,其动量随时间的变化率与所受的合外力成正比。通常可表述为:物体的加速度与所受的合外力成正比,与物体的质量成反比,加速度的方向与合外力的方向一致。③当物体甲给物体乙一个作用力时,物体乙必然同时给物体甲一个反作用力,作用力和反作用力大小相等,方向相反,而且在同一直线上。这三个非常简单的物体运动定律,为力学奠定了坚实的基础,并对其他学科的发展产生了巨大影响。第一定律的内容伽利略曾提出过,后来R.笛卡儿作过形式上的改进,伽利略也曾非正式地提到第二定律的内容。第三定律的内容则是牛顿在总结C·雷恩、J·沃利斯和C·惠更斯等人的结果之后得出的。
牛顿是万有引力定律的发现者。他在1665~1666年开始考虑这个问题。1679年,R·胡克在写给他的信中提出,引力应与距离平方成反比,地球高处抛体的轨道为椭圆,假设地球有缝,抛体将回到原处,而不是像牛顿所设想的轨道是趋向地心的螺旋线。牛顿没有回信,但采用了胡克的见解。在开普勒行星运动定律以及其他人的研究成果上,他用数学方法导出了万有引力定律。
牛顿把地球上物体的力学和天体力学统一到一个基本的力学体系中,创立了经典力学理论体系。正确地反映了宏观物体低速运动的宏观运动规律,实现了自然科学的第一次大统一。这是人类对自然界认识的一次飞跃。
牛顿指出流体粘性阻力与剪切率成正比。他说:流体部分之间由于缺乏润滑性而引起的阻力,如果其他都相同,与流体部分之间分离速度成比例。现在把符合这一规律的流体称为牛顿流体,其中包括最常见的水和空气,不符合这一规律的称为非牛顿流体。
在给出平板在气流中所受阻力时,牛顿对气体采用粒子模型,得到阻力与攻角正弦平方成正比的结论。这个结论一般地说并不正确,但由于牛顿的权威地位,后人曾长期奉为信条。20世纪,T·卡门在总结空气动力学的发展时曾风趣地说,牛顿使飞机晚一个世纪上天。
关于声的速度,牛顿正确地指出,声速与大气压力平方根成正比,与密度平方根成反比。但由于他把声传播当作等温过程,结果与实际不符,后来P.-S.拉普拉斯从绝热过程考虑,修正了牛顿的声速公式。
数学方面的贡献
17世纪以来,原有的几何和代数已难以解决当时生产和自然科学所提出的许多新问题,例如:如何求出物体的瞬时速度与加速度?如何求曲线的切线及曲线长度(行星路程)、矢径扫过的面积、极大极小值(如近日点、远日点、最大射程等)、体积、重心、引力等等;尽管牛顿以前已有对数、解析几何、无穷级数等成就,但还不能圆满或普遍地解决这些问题。当时笛卡儿的《几何学》和瓦里斯的《无穷算术》对牛顿的影响最大。牛顿将古希腊以来求解无穷小问题的种种特殊方法统一为两类算法:正流数术(微分)和反流数术(积分),反映在1669年的《运用无限多项方程》、1671年的《流数术与无穷级数》、1676年的《曲线求积术》三篇论文和《原理》一书中,以及被保存下来的1666年10月他写的在朋友们中间传阅的一篇手稿《论流数》中。所谓“流量”就是随时间而变化的自变量如x、y、s、u等,“流数”就是流量的改变速度即变化率,写作等。他说的“差率”“变率”就是微分。与此同时,他还在1676年首次公布了他发明的二项式展开定理。牛顿利用它还发现了其他无穷级数,并用来计算面积、积分、解方程等等。1684年莱布尼兹从对曲线的切线研究中引入了和拉长的S作为微积分符号,从此牛顿创立的微积分学在大陆各国迅速推广。
微积分的出现,成了数学发展中除几何与代数以外的另一重要分支——数学分析(牛顿称之为“借助于无限多项方程的分析”),并进一步进进发展为微分几何、微分方程、变分法等等,这些又反过来促进了理论物理学的发展。例如瑞士J.伯努利曾征求最速降落曲线的解答,这是变分法的最初始问题,半年内全欧数学家无人能解答。1697年,一天牛顿偶然听说此事,当天晚上一举解出,并匿名刊登在《哲学学报》上。伯努利惊异地说:“从这锋利的爪中我认出了雄狮”。
牛顿在前人工作的基础上,提出“流数(fluxion)法”,建立了二项式定理,并和G.W.莱布尼茨几乎同时创立了微积分学,得出了导数、积分的概念和运算法则,阐明了求导数和求积分是互逆的两种运算,为数学的发展开辟了一个新纪元。
光学方面的贡献
牛顿曾致力于颜色的现象和光的本性的研究。1666年,他用三棱镜研究日光,得出结论:白光是由不同颜色(即不同波长)的光混合而成的,不同波长的光有不同的折射率。在可见光中,红光波长最长,折射率最小;紫光波长最短,折射率最大。牛顿的这一重要发现成为光谱分析的基础,揭示了光色的秘密。牛顿还曾把一个磨得很精、曲率半径较大的凸透镜的凸面,压在一个十分光洁的平面玻璃上,在白光照射下可看到,中心的接触点是一个暗点,周围则是明暗相间的同心圆圈。后人把这一现象称为“牛顿环”。他创立了光的“微粒说”,从一个侧面反映了光的运动性质,但牛顿对光的“波动说”并不持反对态度。1704年,他出版了《光学》一书,系统阐述他在光学方面的研究成果。
热学方面的贡献
牛顿确定了冷却定律,即当物体表面与周围有温差时,单位时间内从单位面积上散失的热量与这一温差成正比。
天文学方面的贡献
牛顿1672年创制了反射望远镜。他用质点间的万有引力证明,密度呈球对称的球体对外的引力都可以用同质量的质点放在中心的位置来代替。他还用万有引力原理说明潮汐的各种现象,指出潮汐的大小不但同月球的位相有关,而且同太阳的方位有关。牛顿预言地球不是正球体。岁差就是由于太阳对赤道突出部分的摄动造成的。
哲学方面的贡献
牛顿的哲学思想基本属于自发的唯物主义,他承认时间、空间的客观存在。如同历史上一切伟大人物一样,牛顿虽然对人类作出了巨大的贡献,但他也不能不受时代的限制。例如,他把时间、空间看作是同运动着的物质相脱离的东西,提出了所谓绝对时间和绝对空间的概念;他对那些暂时无法解释的自然现象归结为上帝的安排,提出一切行星都是在某种外来的“第一推动力”作用下才开始运动的说法。
《自然哲学的数学原理》牛顿最重要的著作,1687年出版。该书总结了他一生中许多重要发现和研究成果,其中包括上述关于物体运动的定律。他说,该书“所研究的主要是关于重、轻流体抵抗力及其他吸引运动的力的状况,所以我们研究的是自然哲学的数学原理。”该书传入中国后,中国数学家李善兰曾译出一部分,但未出版,译稿也遗失了。现有的中译本是数学家郑太朴翻译的,书名为《自然哲学之数学原理》,1931年商务印书馆初版,1957、1958年两次重印。
牛顿对自然的兴趣
由于牛顿在剑桥受到数学和自然科学的熏陶和培养,对探索自然现象产生极为浓厚的兴趣。就在1665~1666年这两年之内,他在自然科学领域内思潮奔腾,才华迸发,思考前人从未思考过的问题,踏进前人没有涉及的领域,创建前所未有的惊人业绩。1665年初他创立级数近似法以及把任何幂的二项式化为一个级数的规则。同年11月,创立正流数法(微分);次年1月,研究颜色理论;5月,开始研究反流数法(积分)。这一年内,牛顿还开始想到研究重力问题,并想把重力理论推广到月球的运行轨道上去。他还从开普勒定律中推导出使行星保持在它们轨道上的力必定与它们到旋转中心的距离平方成反比。牛顿见苹果落地而悟出地球引力的传说,说的也是在此时发生的轶事。总之,在家乡居住的这两年中,牛顿以比此后任何时候更为旺盛的精力从事科学创造,并关心自然哲学问题。由此可见,牛顿一生的重大科学思想是在他青春年华、思想敏锐短短两年期间孕育、萌发和形成的。
1667年牛顿重返剑桥大学,10月1日被选为三一学院的仲院侣,次年3月16日选为正院侣。当时巴罗对牛顿的才能有充分认识。1669年10月27日巴罗便让年仅26岁的牛顿接替他担任卢卡斯讲座的教授。牛顿把他的光学讲稿(1670~1672)、算术和代数讲稿(1673~1683)《自然哲学的数学原理》(以下简称《原理》)的第一部分(1684~1685),还有《宇宙体系》(1687)等手稿送到剑桥大学图书馆收藏。1672年起他被接纳为皇家学会会员,1703年被选为皇家学会主席直到逝世。其间牛顿和国内外科学家通信最多的有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莱布尼兹和J.沃利斯等。牛顿在写作《原理》之后,厌倦大学教授生活,他得到在大学学生时代结识的一位贵族后裔C.蒙塔古的帮助,于1696年谋得造币厂监督职位,1699年升任厂长,1701年辞去剑桥大学工作。当时英国币制混乱,牛顿运用他的冶金知识,制造新币。因改革币制有功,1705年受封为爵士。晚年研究宗教,著有《圣经里两大错讹的历史考证》等文。牛顿于1727年3月31日(儒略历20日)在伦敦郊区肯辛顿寓中逝世,以国葬礼葬于伦敦威斯敏斯特教堂。
《光学》和反射式望远镜的发明,光学和力学一样,在古希腊时代就受到注意。用于天文观测的需要,光学仪器的制作很早就得到了发展,光的反射定律早在欧几里得时代已经闻名,但折射定律直到牛顿出生之前不久才为荷兰科学家W.斯涅耳所发现。玻璃的制作早已从阿拉伯辗转传入西欧。16世纪荷兰磨制透镜的手工业大兴。把透镜适当组合成一个系统就可成为显微镜或望远镜。这两种仪器的发明对科学发展起了重大作用。在牛顿之前,伽利略首先把他所制作的望远镜用在天象观测上。枷利略式的望远镜是以一片会聚透镜为目镜、一片发散透镜为物镜的望远镜。还有当时盛行的由两片会聚透镜组成的开普勒望远镜。两种望远镜都无法消除物镜的色散。牛顿发明以金属磨成的反射镜代替会聚透镜作为物镜,这样就避免了物镜的色散。当时牛顿制成的望远镜长6英寸,直径1英寸,放大率为30~40倍。经过改进,1671年他制作了第二架更大的反射式望远镜,并送到皇家学会评审。这台望远镜被皇家学会作为珍贵科学文物收藏起来。为了制造反射式望远镜,牛顿亲自冶炼合金和研磨镜面。牛顿自幼爱好动手制模型,做试验,这对他在光学实验上的成功有极大帮助。光的颜色问题早在公元前就有人在作猜测,把虹的光色和玻璃片的边缘形成的颜色联系起来。从亚里士多德以来到笛卡儿都认为白光是纯洁的、均匀的,是光的本质,而色光只是光的变种。他们都没像牛顿那样认真做过实验。
【牛顿的发现】
大约在1663年,牛顿即开始热衷于光学研究,磨玻璃、制作望远镜也在这个时期。1666年,他购得一块玻璃三棱镜,开始研究色散现象。为了这个目的,牛顿在他的《光学》一书中写道:“把我的房间弄暗,在我的窗板上开一个小孔,以便适量的太阳光射入室内,就在入口处安置我的棱镜,光通过棱镜折射达到对面的墙上。”牛顿看到墙上有彩色的光带,光带之长数倍于原来的白光点,他意识到这些彩色就是组成白色太阳光的原始光色。为了证明这一点,牛顿进一步做实验。在光带投射的屏上也打一个小孔,让光带中彩色的一部分穿过第二个小孔,经过放在屏后的第二个棱镜折射投到第二个屏上,又让第一棱镜绕它的轴缓慢转动,只见穿出第二个小孔落在第二屏上的像随着第一棱镜转动而上下移动。于是看到,为第一棱镜折射最大的蓝光,经过第二棱镜也是折射得最大;反之,红光被前后两个棱镜折射得最小。于是牛顿作出结论:“经过第一棱镜折射后所得长方形的彩色光带不是别的,正是由不同的彩色光所组成的白色光经折射而形成的。”也就是说:“白光本身是由折射程度不同的各种彩色光所组成的非均匀的混合体。”这就是牛顿的光色理论。它是通过实验建立起来的,牛顿自称这个实验为“关键性实验”。这个实验可说是一个半世纪后J.von夫琅和费建立光谱术的基础。事实上牛顿在他的《光学》第1卷命题4问题1中用过1~2英寸长、宽仅1/10或1/20英寸的长方形的孔代替小圆孔,他说所得结果较前更清晰,但没有夫琅和费线的记载。牛顿在这方面做了大量的实验之后,于1672年把他的结论用书信形式送交皇家学会评审。不料竟引起一场尖锐的论战。当时惠更斯反对他,胡克攻击他尤甚。早在1665年胡克就在英国提出光的波动理论,这只是一个假说。惠更斯则把它完整起来,认为空间的以太是无所不在的,他把以太作为振动的媒质,把媒质的每一个质点都看成一个中心,在中心的周围形成一个波,惠更斯成功地用这个物理图像来解释光的反、折射、还以此来研究冰洲石的双折射(但是光的波动学说的确立还有待于一个半世纪之后由英国的T.杨的干涉实验来证明)。牛顿则持光的微粒说,他认为波动说的最大障碍是不能解释光的直线进行。他提出发光物体发射出以直线运动的微粒子、微粒子流冲击视网膜就引起视觉。它也能解释光的折射与反射,甚至经过修改也能解释F.M.格里马尔迪发现的“衍射”现象。但对薄膜形成的彩色,牛顿则承认微粒说不如波动说解释得明快。微粒说与波动说之争在当时是十分激烈的,双方争论持续多年。当年光的微粒说与波动说之争,现在可以引用E.T.惠特克的话来结束这桩公案:“当A.爱因斯坦以M.普朗克的量子原理来解释光电效应,光的微粒思想经过一个世纪的沉寂而在1905年又获得了新生,并因此而导致光量子存在的基本原理。他的思想为实验所充分肯定,特别是光子与电子碰撞所产生的康普顿效应服从经典的碰撞力学定
D. 【固体力学调剂】力学的师兄师姐帮个忙
固体力学 固体力学是力学中形成较早、理论性较强、应用较广的一个分支,它主要研究可变形固体在外界因素(如载荷、温度、湿度等)作用下,其内部各个质点所产生的位移、运动、应力、应变以及破坏等的规律。
固体力学研究的内容既有弹性问题,又有塑性问题;既有线性问题,又有非线性问题。在固体力学的早期研究中,一般多假设物体是均匀连续介质,但近年来发展起来的复合材料力学和断裂力学扩大了研究范围,它们分别研究非均匀连续体和含有裂纹的非连续体。
自然界中存在着大至天体,小至粒子的固态物体和各种固体力学问题。人所共知的山崩地裂、沧海桑田都与固体力学有关。现代工程中,无论是飞行器、船舶、坦克,还是房屋、桥梁、水坝、原子反应堆以及日用家具,其结构设计和计算都应用了固体力学的原理和计算方法。
由于工程范围的不断扩大和科学技术的迅速发展,固体力学也在发展,一方面要继承传统的有用的经典理论,另一方面为适应各们现代工程的特点而建立新的理论和方法。
固体力学的研究对象按照物体形状可分为杆件、板壳、空间体、薄壁杆件四类。薄壁杆件是指长宽厚尺寸都不是同量级的固体物件。在飞行器、船舶和建筑等工程结构中都广泛采用了薄壁杆件。
固体力学的发展历史
萌芽时期 远在公元前二千多年前,中国和世界其他文明古国就开始建造有力学思想的建筑物、简单的车船和狩猎工具等。中国在隋开皇中期(公元591~599年)建造的赵州石拱桥,已蕴含了近代杆、板、壳体设计的一些基本思想。
随着实践经验的积累和工艺精度的提高,人类在房屋建筑、桥梁和船舶建造方面都不断取得辉煌的成就,但早期的关于强度计算或经验估算等方面的许多资料并没有流传下来。尽管如此,这些成就还是为较早发展起来的固体力学理论,特别是为后来划归材料力学和结构力学那些理论奠定了基础。
发展时期 实践经验的积累和17世纪物理学的成就,为固体力学理论的发展准备了条件。在18世纪,制造大型机器、建造大型桥梁和大型厂房这些社会需要,成为固体力学发展的推动力。
这期间,固体力学理论的发展也经历了四个阶段:基本概念形成的阶段;解决特殊问题的阶段;建立一般理论、原理、方法、数学方程的阶段;探讨复杂问题的阶段。在这一时期,固体力学基本上是沿着研究弹性规律和研究塑性规律,这样两条平行的道路发展的,而弹性规律的研究开始较早。
弹性固体的力学理论是在实践的基础上于17世纪发展起来的。英国的胡克于1678年提出:物体的变形与所受外载荷成正比,后称为胡克定律;瑞士的雅各布第一·伯努利在17世纪末提出关于弹性杆的挠度曲线的概念;而丹尼尔第一·伯努利于18世纪中期,首先导出棱柱杆侧向振动的微分方程;瑞士的欧拉于1744年建立了受压柱体失稳临界值的公式,又于1757年建立了柱体受压的微分方程,从而成为第一个研究稳定性问题的学者;法国的库仑在1773年提出了材料强度理论,他还在1784年研究了扭转问题并提出剪切的概念。这些研究成果为深入研究弹性固体的力学理论奠定了基础。
法国的纳维于1820年研究了薄板弯曲问题,并于次年发表了弹性力学的基本方程;法国的柯西于1822年给出应力和应变的严格定义,并于次年导出矩形六面体微元的平衡微分方程。柯西提出的应力和应变概念,对后来数学弹性理论,乃至整个固体力学的发展产生了深远的影响。
法国的泊阿松于1829年得出了受横向载荷平板的挠度方程;1855年,法国的圣维南用半逆解法解出了柱体扭转和弯曲问题,并提出了有名的圣维南原理;随后,德国的诺伊曼建立了三维弹性理论,并建立了研究圆轴纵向振动的较完善的方法;德国的基尔霍夫提出梁的平截面假设和板壳的直法线假设,他还建立了板壳的准确边界条件并导出了平板弯曲方程;英国的麦克斯韦在19世纪50年代,发展了光测弹性的应力分析技术后,又于1864年对只有两个力的简单情况提出了功的互等定理,随后,意大利的贝蒂于1872年对该定理加以普遍证明;意大利的卡斯蒂利亚诺于1873年提出了卡氏第一和卡氏第二定理;德国的恩盖塞于1884年提出了余能的概念。
德国的普朗特于1903年提出了解扭转问题的薄膜比拟法;铁木辛柯在20世纪初,用能量原理解决了许多杆板、壳的稳定性问题;匈牙利的卡门首先建立了弹性平板非线性的基本微分方程,为以后研究非线性问题开辟了道路。
苏联的穆斯赫利什维利于1933年发表了弹性力学复变函数方法;美国的唐奈于同一年研究了圆柱形壳在扭力作用下的稳定性问题,并在后来建立了唐奈方程;弗吕格于1932年和1934年发表了圆柱形薄壳的稳定性和弯曲的研究成果;苏联的符拉索夫在1940年前后建立了薄壁杆、折板系、扁壳等二维结构的一般理论。
在飞行器、舰艇、原子反应堆和大型建筑等结构的高精度要求下,有很多学者参加了力学研究工作,并解决了大量复杂问题。此外,弹性固体的力学理论还不断渗透到其他领域,如用于纺织纤维、人体骨骼、心脏、血管等方面的研究。
1773年库仑提出土的屈服条件,这是人类定量研究塑性问题的开端。1864年特雷斯卡在对金属材料研究的基础上,提出了最大剪应力屈服条件,它和后来德国的光泽斯于1913年提出的最大形变比能屈服条件,是塑性理论中两个最重要的屈服条件。19世纪60年代末、70年代初,圣维南提出塑性理论的基本假设,并建立了它的基本方程,他还解决了一些简单的塑性变形问题。
现代固体力学时期 指的是第二次世界大战以后的时期,这个时期固体力学的发展有两个特征:一是有限元法和电子计算机在固体力学中得到广泛应用;二是出现了两个新的分支——断裂力学和复合材料力学。
特纳等人于1956年提出有限元法的概念后,有限元法发展很快,在固体力学中大量应用,解决了很多复杂的问题。
结构物体总是存在裂纹,这促使人们去探讨裂纹尖端的应力和应变场以及裂纹的扩展规律。早在20年代,格里菲思首先提出了玻璃的实际强度取决于裂纹的扩展应力这一重要观点。欧文于1957年提出应力强度因子及其临界值概念,用以判别裂纹的扩展,从此诞生了断裂力学。
纤维增强复合材料力学发端于20世纪50年代。复合材料力学研究有宏观、细观和微观三个方向。固体力学各分支所形成的基本概念和力学理论一般仍能应用于复合材料,只是增加了一些新的力学内容,如要考虑非均匀性、各向异性、层间剥离等。复合材料力学是年轻学科,但发展迅速,它解决了大量传统材料难于胜任的结构问题。
固体力学的分支学科
材料力学是固体力学中最早发展起来的一个分支,它研究材料在外力作用下的力学性能、变形状态和破坏规律,为工程设计中选用材料和选择构件尺寸提供依据。它研究的对象主要是杆件,包括直杆、曲杆(如挂钩、拱)和薄壁杆等,但也涉及一些简单的板壳问题。在固体力学各分支中,材料力学的分析和计算方法一般说来最为简单,但材料力学对于其他分支学科的发展起着启蒙和奠基的作用。
弹性力学又称弹性理论,是研究弹性物体在外力作用下的应力场、应变场以及有关的规律。弹性力学首先假设所研究的物体是理想的弹性体,即物体承受外力后发生变形,并且其内部各点的应力和应变之间是一一对应的,外力除去后,物体恢复到原有形态,而不遗留任何痕迹。
弹性力学也可分为数学弹性力学和应用弹性力学。前者是经典的精确理论;后者是在前者各种假设的基础上,根据实际应用的需要,再加上一些补充的简化假设而形成的应用性很强的理论。从数学上看,应用弹性力学粗糙一些;但从应用的角度看,它的方程和计算公式比较简单,并且能满足很多结构设计的要求。
塑性力学又称塑性理论,是研究固体受力后处于塑性变形状态时,塑性变形与外力的关系,以及物体中的应力场、应变场以及有关规律。物体受到足够大外力的作用后,它的一部或全部变形会超出弹性范围而进入塑性状态,外力卸除后,变形的一部分或全部并不消失,物体不能完全恢复到原有的形态。
一般地说,在原来物体形状突变的地方、集中力作用点附近、裂纹尖端附近,都容易产生塑性变形。塑性力学的研究方法同弹性力学一样,也从进行微元体的分析入手。塑性力学也分为数学塑性力学和应用塑性力学,其含义同弹性力学的分类是一样的。
稳定性理论是研究细长杆、杆系结构、薄板壳以及它们的组合体在各种形式的压力作用下产生变形,以至丧失原有平衡状态和承载能力的问题。弹性结构丧失稳定性,是指结构受压力后由和原来外形相近似的稳定平衡形式向新的平衡形式急剧转变或者丧失承载能力,对应的压力载荷即是所谓的临界载荷。
研究稳定性问题的方法一般分为静力学法、动力学法和能量法。静力学法主要用于研究挠度微分方程的积分;动力学法主要用于研究外压力增加时结构系统的自由振动;能量法则以最小势能原理为基础进行研究,它在工程结构,特别是复杂工程结构的研究中被广泛采用。
在工程结构设计中,要进行结构的静力计算、动力计算、稳定性计算和断裂计算等。结构力学就是研究工程结构承受和传递外力的能力,进而从力学的角度研制新型结构,以使结构达到强度高、刚度大、重量轻和经济效益好的综合要求。
振动理论是研究物体的周期性运动或某种随机的规律的学科。最简单、最基本的振动是机械振动,即物体机械运动的周期性变化。振动会使物体变形、磨损或破坏,会使精密仪裹精度降低。但是又可利用振动特性造福于人类。例如机械式钟表、各种乐器、振动传输机械等都是利用振动特性的制品。因此,限制振动的有害方面和利用其有利方面,是研究振动理论的目的。
机械振动有多种分类法,最基本的分为自由振动、受迫振动和自激振动。自由振动是由外界的初干扰引起的;受迫振动是在经常性动载荷(特别是周期性动载荷)作用下的振动;自激振动是振动系统在受系统振动控制的载荷作用下的振动。在工程实践中,对振动系统主要研究它的振型、振幅、固有频率。研究转动系统的转子动力学也属于振动理论的范畴。
断裂力学又称断裂理论,研究工程结构裂纹尖端的应力场和应变场,并由此分析裂纹扩展的条件和规律。它是固体力学最新发展起来的一个分支。
许多固体都含有裂纹,即使没有宏观裂纹,物体内部的微观缺陷(如微孔、晶界、位错、夹杂物等)也会在载荷作用、腐蚀性介质作用,特别是交变载荷作用下,发展成为宏观裂纹。所以,断裂理论也可说是裂纹理论,它所提出的断裂韧度和裂纹扩展速率等,都是预测裂纹的临界尺寸和估算构件寿命的重要指标,在工程结构上得到广泛应用。研究裂纹扩展规律,建立断裂判据,控制和防止断裂破坏是研究断裂力学的目的。
复合材料力学是研究现代复合材料(主要是纤维增强复合材料)构件,在各种外力作用和不同支持条件下的力学性能、变形规律和设计准则,并进而研究材料设计、结构设计和优化设计等。它是20世纪50年代发展起来的固体力学的一个新分支。
复合材料力学的研究必须考虑复合材料的各向异性性质和非均匀性。复合材料的力学性能决定于各组成材料的力学性能以及它们的形状、含量、分布状况以及铺层厚度、方向和顺序等多种因素。
纤维增强复合材料的比强度(强度/密度)和比刚度(刚度/密度)均高于传统的金属材料,而且其力学性能可设计,此外还具有良好的耐高温性能、抗疲劳性能、减振性能以及容易加工成型等一系列优点。这些优点都是力学工作者所追求和研究的。复合材料力学的触角已伸入到材料设计、材料制作工艺过程和结构设计中,并在很多方面得到了广泛的应用。
E. 有哪些物理学家
早期著名物理学家:
阿基米德 - 锡拉库萨 ( 前287年 - 前212年 )
卢克莱修 - 罗马(前98年? - 前55年 )
亚里斯多德 - 古希腊 (前384年—前322年)
沈括 -宋 (1033年~1097年)
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近代著名物理学家
威廉.吉尔伯特 (William Gilbert) - 英格兰 ( 1540年 - 1605年 )
伽利略 - 义大利 (1564年 - 1642年 )
斯涅尔 - 荷兰 (1580年 - 1626年 )
莱昂.笛卡尔 - 法国 (1596年 - 1650年)
伊凡吉利斯坦.托里切利 - 义大利 (1608年 - 1647年)
布莱兹.帕斯卡 (Blaise Pascal) - 法国 (1623年 - 1662年)
罗伯特.波义耳 - 英格兰 (1627年 - 1691年)
基士扬.惠更斯 (Christian Huygens) (1629年 - 1695年)
罗伯特.胡克 (Robert Hooke) - 英格兰 (1635年 - 1703年)
伊萨克.牛顿 - 英格兰 (1642年 - 1727年)
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18世纪著名物理学家:
丹尼尔.加布里埃尔.华伦海特 (1686年 - 1736年)
丹尼尔.柏努利 (Daniel Bernoulli) - 瑞士 (1700年 - 1782年)
班杰明.弗兰克林 - 美国 (1706年 - 1790年)
莱奥哈尔德.欧拉 (Leonhard Euler) - 瑞士 (1707年 - 1783年)
Rudjer Josip Boscovich - Dubrovnik (1711年 - 1787年)
达朗贝尔 - 法国 (1717年 - 1783年)
亨利.卡文迪什 (Henry Cavendish) - 英国 (1731年 - 1810年)
查尔斯.奥古斯丁.德.库伦 (Charles Augustin de Coulomb) (1736年 - 1806年)
约瑟夫.路易斯.拉格朗日 (Joseph Louis Lagrange) (1736年 - 1813年)
詹姆斯.瓦特 苏格兰 (1736年 - 1819年)
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19世纪著名物理学家:
伏打 - 义大利 (1745年 - 1827年)
Ernst Chladni - 德国 (1756年 - 1827年)
约翰.道尔顿 - 英格兰 (1766年 - 1844年)
让.巴蒂斯特.约瑟夫.傅立叶 (Jean Baptiste Joseph Fourier) (1768年 - 1830年)
托马斯.杨 - 英格兰 (1773年 - 1829年)
Jean - Baptist Biot (1774年 - 1862年)
安德烈.玛丽.安培 (Andre Marie Ampere) (1775年 - 1836年)
阿梅德奥.阿伏加德罗(Amedeo Avogadro) - 义大利 (1776年 - 1856年)
卡尔.弗雷德里希.高斯 (Carl Friedrich Gauss) - 德国 (1777年 - 1855年)
汉斯.克里斯蒂安.奥斯特(Hans Christian ?rsted) - 丹麦 (1777年 - 1851年)
盖-吕萨克 - 法国 (1778年 - 1850年)
David Brewster - 苏格兰 (1781年 - 1868年)
William Prout - 英格兰 (1785年 - 1850年)
约瑟夫.夫琅和费 - 德国 (1787年 - 1826年)
奥古斯丁.简.菲涅耳 - 法国 (1788年 - 1827年)
格奥尔格.西蒙.欧姆 - 德国 (1789年 - 1854年)
麦可.法拉第 - 英国 (1791年 - 1867年)
Felix Savart - 法国 (1791年 - 1841年)
尼古拉.莱昂纳尔.萨迪.卡诺 - 法国 (1796年 - 1832年)
约瑟夫.亨利 - 美国 (1797年 - 1878年)
基士扬.都卜勒 - 奥地利 (1803年 - 1853年)
威廉.韦伯 (1804年 - 1891年)
威廉.汉密尔顿 - 爱尔兰 (1805年 - 1865年)
Anders Jonas ?ngstr?m - 瑞典(1814年 - 1874年)
詹姆斯.焦耳 - 英国 (1818年 - 1889年)
Hippolyte Fizeau - 法国 (1819年 - 1896年)
莱昂.傅科(Leon Focault) - 法国 (1819年 - 1868年)
乔治.斯托克斯 - 英国 (1819年 - 1903年)
赫尔曼.路德维希.费迪南德.冯.亥姆霍兹 - 德国 (1821年 - 1894年)
鲁道夫.克劳修斯 - 德国 (1822年 - 1888年)
古斯塔夫.基尔霍夫 (Gustav Robert Kirchhoff) (1824年 - 1887年)
Johann Balmer - 瑞士 (1825年 - 1898年)
威廉.汤姆逊 - (开尔文勋爵) 英格兰 (1824年 - 1907年)
Joseph Wilson Swan (1828年 - 1914年)
詹姆斯.克拉克.麦克斯韦 - 英国 (1831年 - 1879年)
Jožef Stefan - 奥匈帝国,斯洛维尼亚 (1835年 - 1893年)
恩斯特.马赫 - 奥地利 (1838年 - 1916年)
Josiah Gibbs (1839年 - 1903年)
恩斯特.阿贝 - 德国 (1840年 - 1905年)
Marie Alfred Cornu (1841年 - 1902年)
詹姆斯.杜瓦 - 英国 (1842年 - 1923年)
Osborne Reynolds - 英国 (1842年 - 1912年)
路德维希.玻耳兹曼 - 奥地利 (1844年 - 1906年)
Roland E?tv?s - 匈牙利 (1848年 - 1919年)
Oliver Heaviside - 英国 (1850年 - 1925年)
George Francis FitzGerald - 爱尔兰 (1851年 - 1901年)
约翰.玻因廷 - 英国 (1852年 - 1914年)
亨利.庞加莱(Henri Poincare) (1854年 - 1912年)
约翰尼斯.里德堡 - 瑞典 (1854年 - 1919年)
Edwin Hall - 美国 (1855年 - 1938年)
约瑟夫.约翰.汤姆逊 (1856年 - 1940年)
亨利希.鲁道夫.赫兹 - 德国 (1857年 - 1894年)
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20世纪著名物理学家:
Hannes Alfven - 瑞典 (1908年 - 1995年)
亨利.贝克勒尔 - 法国 (1852年 - 1908年)
Felix Bloch - 瑞士 (1905年 - 1983年)
尼尔斯.玻尔 - 丹麦 (1885年 - 1962年)
Satyendra Nath Bose - 印度 (1894年 - 1974年)
路易斯.维克托.德.德布罗意 - 法国 (1892年 - 1987年)
玛丽.居里 - 波兰 (1867年 - 1934年)
Fritjof Capra - 奥地利, 美国 (1939年 - )
保罗.安德列.莫里斯.狄拉克 - 英国 (1902年 - 1984年)
弗里曼.戴森 (Freeman Dyson) - 英国, 美国 (1923年 - )
保罗.厄伦费斯特 - 奥地利 (1880年 - 1933年)
艾伯特.爱因斯坦 - 瑞士, 美国 (1879年 - 1955年)
恩里科.费米 - 义大利 (1901年 - 1954年)
理察.费曼 - 美国 (1918年 - 1988年)
默里.盖尔曼 (Murray Gell-mann) - 美国 (1929年 - )
维尔纳.卡尔.海森堡 (1901年 - 1976年)
史蒂芬.霍金 - 英格兰 (1942年 - )
Edwin Jaynes - 美国 (1922年 - 1998年)
莱夫.达维多维奇.朗道 - 苏联 (1908年 - 1968年)
Irving Langmuir - 美国 (1851年 - 1957年)
约翰.冯.诺伊曼(John von Neumann) - 奥匈帝国, 美国 (1903年 - 1957年)
罗伯特.奥本海默 - 美国 (1904年 - 1967年)
泡利 - 奥地利 (1900年 - 1958年)
马克斯.普朗克 - 德国 (1858年 - 1947年)
John Polkinghorne - 英国 (1930年 - )
威廉.康拉德.伦琴(Wilhelm Conrad R?ntgen) (1845年 - 1923年)
欧内斯特.卢瑟福 - 纽西兰, 英格兰 (1871年 - 1937年)
埃尔温.薛丁格 - 奥地利 (1887年 - 1961年)
尼古拉.特斯拉 - 奥匈帝国, 美国 (1856年 - 1943年)
Steven Weinberg - 美国 (1933年 - )
Arthur Wightman - 英国
Eugene Wigner - 奥匈帝国, 美国 (1902年 - 1993年)
吴有训(Woo YH) - 中国 (1897年-1977年)
赵忠尧(Chao CY) 中国 (1902年-)
吴健雄(Chien-Shiung Wu) - 中国, 美国 (1912年-1997年)
李政道(Tsung Dao Lee ) - 中国, 美国 (1926年-)
杨振宁(Chen Ning Yang) - 中国, 美国 (1922年-)
丁肇中(Samuel Chao Chung Ting) - 中国, 美国 (1936年-)
朱经武 (Paul Ching-wu Chu) - 中国, 美国 (1941年-)
爱德华.威滕 (Edward Witten) - 美国
汤川秀树(Yugawa Hideki) - 日本 (1907年 - 1981年)
朱光亚 - 中国
物理学家介绍——霍金
1942年1月8日,霍金出生于英国牛津。这一天正是伟大的物理学家、天文学家伽利略300年前阖然长逝的日子。伽利略是最先提出了惯性定律原理(一切物体在不受外力作用时都会保持原来的运动状态)的人,后来牛顿系统地归纳了这个定律(因此后人也叫它“牛顿第一定律”),使之成为一切力学定律的基石。爱因斯坦提出狭义相对论和广义相对论,彻底改变了人类的时空观念。霍金的成就与这几位前辈相比又如何呢?他有资格跻身科学名人堂吗?让我们从他在学术界的第一次亮相看起:
1970年,28岁的霍金和彭罗斯(R. Penrose)合作,证明了“奇点定理”:在一定条件下,按照广义相对论,宇宙大爆炸必然从一个“奇点”开始。为此,他们共同获得1988年的沃尔夫物理奖。
霍金的贡献——对黑洞性质的研究和提出量子引力论——论重要程度虽赶不上牛顿的万有引力定律和爱因斯坦的两个相对论,但是足以为他在科学名人堂中留下一席之地。尤其是他的量子引力论,整合了现代物理学的两大领域,自成体系,使他能与创立分子生物学(生物学与量子力学的成功结合)的科学家平起平坐。
在霍金之前,所有的宇宙理论都以广义相对论为基础,但是只有霍金发现并证明了广义相对论只是一个不完全的理论,它不能告诉我们宇宙起源的细节。因为根据广义相对论得出的结论,所有的物理理论(包括它自己在内)都将在宇宙的开端处失效。显然,广义相对论只是一个不完全的“部分”理论,所以奇点定理真正所显示的是,在极早期宇宙中有过一个时刻,那时宇宙是如此之小,以至于人们不得不考虑用20世纪另一个伟大的“部分”理论——专门描述微观世界的量子力学——来研究它。霍金和他的搭档被迫从对极其巨大范围的理论研究转到对极其微小范围的理论研究。
恰好有这样一种可能存在的微型天体可作为研究对象。正如霍金后来回忆的:“研究黑洞的性质,有助于我们同时理解大爆炸奇点,因为他们之间实在是太相似了。”于是他开始潜心研究黑洞问题。
1971年,霍金指出,宇宙大爆炸时间可能产生像质子那么小(半径10-13厘米)的重约十亿吨的“太初黑洞”,它们的寿命大约和宇宙年龄相同。
1973年霍金、卡特尔(B. Carter)等人严格证明了“黑洞无毛定理”:“无论什么样的黑洞,其最终性质仅由几个物理量(质量、角动量、电荷)惟一确定”。即当黑洞形成之后,只剩下这三个不能变为电磁辐射的守恒量,其他一切信息(“毛发”)都丧失了。“黑洞”的命名者惠勒(J.A. Wheeler)戏称这特性为“黑洞无毛”。
华裔著名物理学家介绍
吴有训
吴有训先生于1916年考入南京高等师范学校理化部,受教于留美归来的胡刚复博士。在胡先生的指导下,吴有训在国内即对X射线有了一定的了解。1921年以优异成绩获得赴美留学机会。该年底吴有训赴美,1922年初进入芝加哥大学。其时,著名物理学家A•H•康普顿正以访问学者身份在芝加哥大学从事研究与教学,1923年他正式成为该校教授,该年5月康普顿发表了解释X射线被石墨散射后频率改变现象(后称康普顿效应)的论文。当时也研究这一现象的美国物理界一位重要人物杜安已有所谓“箱子效应”和“三次辐射”的理论,因此他极力反对康普顿的工作。吴有训先后以十几种元素为散射物质进一步做了大量深入研究,通过精心设计实验方案以无法辩驳的事实对康普顿的理论给予了极大支持。这些成果得到了国际物理界的关注和承认。相关数据被一些国际著作引用。吴先生1926年获博士学位。国外有的物理教科书,因尊重吴先生的工作而将康普顿效应称为康普顿—吴有训效应。
钱学森
钱学森(1911—),中国科学家,火箭专家,1911年12月1日生于上海,3岁时随父来到北京,1934年毕业于上海交通大学机械工程系,1935年赴美国研究航空工程和空气动力学,1938年获加利福尼亚理工学院博士学位。后留在美国任讲师、副教授、教授以及超音速实验室主任和古根罕喷气推进研究中心主任。1950年开始争取回归祖国,受到美国政府迫害,失去自由,历经5年于1955年才回到祖国,1958年起长期担任火箭、导弹和航天器研制的技术领导职务。1959年,加入中国共产党。现任中国科技协会名誉主席等职。
杨振宁
杨振宁(1922—),美籍华人,理论物理学家,1922年10月1日生于安徽省合肥县(今合肥市)。
在西南联合大学物理学系吴大猷指导下完成学士论文,1942年毕业后即入研究院深造,在王竹溪指导下研究统计物理学。1945年赴美,入芝加哥大学做研究生,
受E•费米熏陶,在导师E•特勒的指导下完成博士论文,1948年获博士学位。1948—1949年任芝加哥大学教员,1948—1955年在普林斯顿高级研究院工作,1955—1966年任该所教授,1966年任纽约州立大学
邓稼先
邓稼先(1924—1986),中国核物理学家,1924年6月25日生于安徽怀宁,祖父是清代著名书法家和篆刻家,其父是著名的美学家和美术史家。七七事变后,全家滞留北平,16岁随其姐来到四川江津念完高中。1941—1945年在西南联大物理系学习,受业王竹溪、郑华炽等著名教授。1945年抗战胜利后,迁返北平,应聘于北大物理系任教。1948年到美国印第安那州普渡大学念研究生,被选入“留美科协”总会干事会。新中国的诞生促使他决心尽早回到祖国。1950年8月,在他取得学位后的第九天,冲破重重险阻登上了回国轮船。1950年10月在中国科学院近代物理研究所任助理研究员,从事原子核理论研究。1958年8月调到新筹建的核武器研究所任理论部主任,负责领导核武器的理论设计,后历任研究所副所长、所长,核工业部第九研究设计院副院长、院长,核工业部科技委副主任,国防科工委科技委副主任,是我国核武器研制与发展的主要组织者和领导者。
1956年加入中国共产党,曾任中共第十二届中共委员会委员,中国科学院委员。
1985年7月患直肠癌,坚持工作直到生命的最后一刻,1986年7月29日卒于北京,终年62岁。
