【物理名人】物理史上的八大名人

2021-02-28 環球物理

Outstanding physicists in the world.

物理學(physics)是研究物質最一般的運動規律和物質基本結構的學科。作為自然科學的帶頭學科,物理學研究大至宇宙,小至基本粒子等一切物質最基本的運動形式和規律,因此成為其他各自然科學學科的研究基礎。

物理學起始於伽利略和牛頓的年代,它已經成為一門有眾多分支的基礎科學。物理學是一門實驗科學,也是一門崇尚理性、重視邏輯推理的科學。物理學充分用數學作為自己的工作語言,它是當今最精密的一門自然科學學科。

就讓我們來看看這些站在物理界頂端的牛人們,為了物理這門學科的發展做出了怎麼樣的貢獻。

阿爾伯特·愛因斯坦(1879.3.14-1955.4.18)猶太裔物理學家。他於1879年出生於德國烏爾姆市的一個猶太人家庭(父母均為猶太人),1900年畢業於蘇黎世聯邦理工學院,入瑞士國籍。1905年,獲蘇黎世大學哲學博士學位,愛因斯坦提出光子假設,成功解釋了光電效應,因此獲得1921年諾貝爾物理獎,同年,創立狹義相對論。1915年創立廣義相對論

1905年(26歲)3月,發表量子論,提出光量子假說,解決了光電效應問題。4月向蘇黎世大學提出論文《分子大小的新測定法》,取得博士學位。5月完成論文《論動體的電動力學》,獨立而完整地提出狹義相對性原理,開創物理學的新紀元。這一年因此被稱為「愛因斯坦奇蹟年」。

1906年(27歲)4月,晉升為專利局二級技術員。11月完成固體比熱的論文,這是關於固體的量子論的第一篇論文。

1915年(36歲)11月,提出《廣義相對論》引力方程的完整形式,並且成功地解釋了水星近日點運動。

1916年(37歲)3月,完成總結性論文《廣義相對論的基礎》。5月,提出宇宙空間有限無界的假說。8月,完成《關於輻射的量子理論》,總結量子論的發展,提出受激輻射理論。

1924年(45歲)12月,取得最後一個重大發現,從統計漲落的分析中得出一個波和物質締合的獨立的論證。此時,還發現了玻色—愛因斯坦凝聚態

1929年(50歲)2月,發表《統一場論》

愛因斯坦為核能開發奠定了理論基礎,在現代科學技術和他的深刻影響下與廣泛應用等方面開創了現代科學新紀元,被公認為是繼伽利略、牛頓以來最偉大的物理學家。1999年12月26日,愛因斯坦被美國《時代周刊》評選為「世紀偉人」。

愛因斯坦常對人說:學習時間是個常數,它的效率卻是個變數,單獨追求學習時間是不明智的,最重要的是提高學習效率。他認為必須通過文體活動,才能獲得充沛的精力,保持清醒的頭腦,愛因斯坦還根據自己的親身體會,總結出一個公式,即A=X+Y+Z。A代表成功,X代表正確的方法,Y代表努力工作,Z代表少說廢話。他把這個公式的內容,概括成兩句話:工作和休息是走向成功之路的階梯,珍惜時間是有所建樹的重要條件。

艾薩克·牛頓(1643年1月4日—1727年3月31日)爵士,英國皇家學會會長,英國著名的物理學家,百科全書式的「全才」,著有《自然哲學的數學原理》、《光學》。

他在1687年發表的論文《自然定律》裡,對萬有引力和三大運動定律進行了描述。這些描述奠定了此後三個世紀裡物理世界的科學觀點,並成為了現代工程學的基礎,並推動了科學革命。

在力學上,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):

第一定律(即慣性定律)

任何一個物體在不受任何外力或受到的力平衡時(Fnet=0),總保持勻速直線運動或靜止狀態,直到有作用在它上面的外力迫使它改變這種狀態為止。

第二定律

①牛頓第二定律是力的瞬時作用規律。力和加速度同時產生、同時變化、同時消逝。②F=ma是一個矢量方程,應用時應規定正方向,凡與正方向相同的力或加速度均取正值,反之取負值,一般常取加速度的方向為正方向。③根據力的獨立作用原理,用牛頓第二定律處理物體在一個平面內運動的問題時,可將物體所受各力正交分解,在兩個互相垂直的方向上分別應用牛頓第二定律的分量形式:Fx=max,Fy=may列方程。

在光學上,他發明了反射望遠鏡,並基於對三稜鏡將白光發散成可見光譜的觀察,發展出了顏色理論。

第三定律

表達式 F=-F' (F表示作用力,F'表示反作用力,負號表示反作用力F'與作用力F的方向相反)。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。

在數學上,牛頓與戈特弗裡德·威廉·萊布尼茨分享了發展出微積分學的榮譽。他也證明了廣義二項式定理,提出了「牛頓法」以趨近函數的零點,並為冪級數的研究做出了貢獻。

在經濟學上,牛頓提出金本位制度。曾經有人問牛頓:「你獲得成功的秘訣是什麼?」牛頓回答說:「假如我有一點微小成就的話,沒有其它秘訣,唯有勤奮而已。」

詹姆斯·克拉克·麥克斯韋(James Clerk Maxwell,1831年6月13日〜1879年11月5日),出生於蘇格蘭愛丁堡,英國物理學家、數學家。經典電動力學的創始人,統計物理學的奠基人之一。1831年6月13日生於蘇格蘭愛丁堡,1879年11月5日卒於劍橋。

1847年進入愛丁堡大學學習數學和物理,畢業於劍橋大學。他成年時期的大部分時光是在大學裡當教授,最後是在劍橋大學任教。1873年出版的《論電和磁》,也被尊為繼牛頓《自然哲學的數學原理》之後的一部最重要的物理學經典。麥克斯韋被普遍認為是對物理學最有影響力的物理學家之一。沒有電磁學就沒有現代電工學,也就不可能有現代文明。

麥克斯韋主要從事電磁理論、分子物理學、統計物理學、光學、力學、彈性理論方面的研究。尤其是他建立的電磁場理論,將電學、磁學、光學統一起來,是19世紀物理學發展的最光輝的成果,是科學史上最偉大的綜合之一。

尼爾斯·亨利克·戴維·玻爾(丹麥文:Niels Henrik David Bohr,1885年10月7日—1962年11月18日),男,丹麥物理學家,哥本哈根大學碩士/博士,丹麥皇家科學院院士,曾獲丹麥皇家科學文學院金質獎章,英國曼徹斯特大學和劍橋大學名譽博士學位,1922年獲得諾貝爾物理學獎。

玻爾通過引入量子化條件,提出了玻爾模型來解釋氫原子光譜;提出互補原理和哥本哈根詮釋來解釋量子力學,他還是哥本哈根學派的創始人,對二十世紀物理學的發展有深遠的影響。

亨利·卡文迪許(Henry Cavendish),又譯開文迪許、卡文迪什,1731年10月10日—1810年2月24日,英國化學家、物理學家。

亨利·卡文迪許首次對氫氣的性質進行了細緻的研究,證明了水並非單質,預言了空氣中稀有氣體的存在。將電勢概念廣泛應用於電學,並精確測量了地球的密度,被認為是牛頓之後英國最偉大的科學家之一。在卡文迪許漫長的一生中,他取得了一系列重大發現——其中,他是分離氫的第一人,把氫和氧化合成水的第一人。

伽利略·伽利雷(1564年2月15日~1642年1月8日)原名(Galileo di Vincenzo Bonaulti de Galilei)是義大利天文學家,物理學家和工程師。伽利略被稱為「觀測天文學之父」、「現代物理學之父」、「科學方法之父」、「現代科學之父 」。

伽利略研究了速度和加速度,重力和自由落體,相對論,慣性,彈丸運動原理,並從事應用科學和技術的研究,描述了擺的性質和「 靜水平衡」,發明了溫度計和各種軍事羅盤,並使用於天體科學觀測的望遠鏡。他對觀測天文學的貢獻包括對金星相的望遠鏡確認,對金星的觀測。木星的四顆最大衛星,土星環的觀測和黑子的分析。

保羅·狄拉克(Paul Adrien Maurice Dirac,1902.8.8-1984.10.20)——英國理論物理學家,量子力學的奠基者之一,並對量子電動力學早期的發展作出重要貢獻。曾經主持劍橋大學的盧卡斯數學教授席位,並在佛羅裡達州立大學度過他人生的最後十四個年頭。

他給出的狄拉克方程可以描述費米子的物理行為,並且預測了反物質的存在。

1933年,因為「發現了在原子理論裡很有用的新形式」(即量子力學的基本方程——薛丁格方程和狄拉克方程),狄拉克和埃爾溫·薛丁格共同獲得了諾貝爾物理學獎。

馬克斯·卡爾·恩斯特·路德維希·普朗克(德語:Max Karl Ernst Ludwig Planck,1858年4月23日~1947年10月4日),出生於德國荷爾施泰因,德國著名物理學家、量子力學的重要創始人之一。

普朗克和愛因斯坦並稱為二十世紀最重要的兩大物理學家。他因發現能量量子化而對物理學的又一次飛躍做出了重要貢獻,並在1918年榮獲諾貝爾物理學獎。

從博士論文開始,普朗克一直關注並研究熱力學第二定律,發表諸多論文。大約1894年起,開始研究黑體輻射問題,發現普朗克輻射定律,並在論證過程中提出能量子概念和常數h(後稱為普朗克常數,也是國際單位制千克的標準定義),成為此後微觀物理學中最基本的概念和極為重要的普適常量。

1900年12月14日,普朗克在德國物理學會上報告這一結果,成為量子論誕生和新物理學革命宣告開始的偉大時刻。由於這一發現,普朗克獲得了1918年諾貝爾物理學獎。

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