淺議：萬(wàn)物原本論（1）

前 言

二零一五年，對(duì)我來(lái)說(shuō)那是一個(gè)特別的年份，那一年開(kāi)啟了我對(duì)物質(zhì)世界興趣的大門(mén)。那年的我，觸摸了霍金的時(shí)間簡(jiǎn)史，繼而又了解了一些有關(guān)多重宇宙、黑洞、奇點(diǎn)，以及物質(zhì)形成和萬(wàn)物起源的點(diǎn)點(diǎn)滴滴。

隨后我一邊在網(wǎng)上學(xué)習(xí)，一邊不斷地思考，思考宇宙從何而來(lái)、向何而去，期間何以演化；思考物質(zhì)怎樣形成、源頭幾何；思考精神何起源、何運(yùn)動(dòng)，物質(zhì)與精神關(guān)系怎樣；思考天體星球的運(yùn)行成因、微觀粒子的運(yùn)動(dòng)機(jī)制，及其它們二者之間有什么必然的聯(lián)系，或相似的規(guī)律；思考……

愚鈍的我想來(lái)想去、幽思冥想，久久不能想出半個(gè)所以然；只有一臺(tái)電腦和幾本普通物理課本的酸苦條件之外，我?guī)缀跏且粺o(wú)所有，不，我還有一個(gè)孜孜不倦的思索。其實(shí)在這學(xué)習(xí)和思索的歲月里，我特別要感謝我那幾本普通，而又偉大的普通物理課本，它們讓我琢磨著愛(ài)因斯坦相對(duì)論的來(lái)龍去脈、辯證取舍，它們還讓我親吻著量子物理的體溫冷熱；毫不夸張地說(shuō)，它們是我在黑暗中通往興趣彼岸的明燈，是我最最最珍寶的財(cái)富。

盡管自身愚鈍、條件也簡(jiǎn)陋，但我日思夜想、不定時(shí)提筆留慧，在此期間，我有過(guò)茫然、有過(guò)興奮、也有過(guò)睡夢(mèng)中求索的奇景；然愚鈍的我始終沒(méi)有走向那廣闊無(wú)垠的彼岸，不過(guò)沒(méi)關(guān)系，在羊腸小道的日月穿梭中，顛簸的我還是在劈荊斬刺的艱苦中，見(jiàn)到了一點(diǎn)點(diǎn)可喜的漣漪。所見(jiàn)之處，只要自己覺(jué)得驚喜，就隨時(shí)提筆烙印，日積月累的我，終于在碎片化的筆記中感受到了一些點(diǎn)滴、一點(diǎn)醒悟。于是乎，從今天開(kāi)始，我要以此整理一下自己的思緒，把我的拙見(jiàn)逐一加工出來(lái)供大家鑒賞。如有不妥，望見(jiàn)者多多指教！

物理研究史

一、古代物理學(xué)

物理學(xué)萌芽于古希臘文明，但真正拉開(kāi)物理學(xué)序幕的是伽利略時(shí)代。伽利略之前的物理研究時(shí)代，被稱為古代物理學(xué)，其中以阿基米德為主要人物。阿基米德確立了，靜力學(xué)和流體靜力學(xué)的基本原理。

比如浮力方面的“阿基米德定律，其內(nèi)容為：浸入靜止流體中的物體，受到的浮力大小等于，該物體所排開(kāi)的流體重量，方向豎直向上；浮力公式為：F浮=ρVg，ρ是流體的密度(液體或氣體密度)，V是物體排開(kāi)流體的體積?！?/p>

再比如杠桿方面的“杠桿原理：要使杠桿平衡，作用在杠桿上的兩個(gè)力矩，必須大小相等。即，動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂；公式為：F?·l?=F?·l??！币源藶閾?jù)，阿基米德有這樣一句久傳的名言：“給我一個(gè)支點(diǎn)，我就能撬起整個(gè)地球！”

另一位有名的人物就是亞里士多德，但他的許多物理觀點(diǎn)是錯(cuò)誤觀點(diǎn)；不過(guò)他的邏輯學(xué)，對(duì)物理的研究有很大的積極作用。

二、經(jīng)典物理學(xué)

進(jìn)入到伽利略時(shí)代，被稱為經(jīng)典物理學(xué)時(shí)代，此階段主要以伽利略的研究成果和貢獻(xiàn)為開(kāi)門(mén)紅，以牛頓的突出貢獻(xiàn)為峰頂，以牛頓力學(xué)和麥克斯韋電磁理論為兩大支柱。

伽利略被稱為“現(xiàn)代科學(xué)之父”，是第一個(gè)把實(shí)驗(yàn)引進(jìn)力學(xué)的科學(xué)家，其中著名的比薩斜塔實(shí)驗(yàn)“兩個(gè)鐵球同時(shí)落地”，改變了幾千年人們的認(rèn)識(shí)觀點(diǎn)。自由落體運(yùn)動(dòng)原理和伽利略望遠(yuǎn)鏡，是伽利略的兩大巨大成果。

另外，伽利略對(duì)加速度概念的提出，在物理學(xué)史上極具有里程碑的意義。有了加速度的概念，力學(xué)中的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，才能建立在科學(xué)的廣袤沃土之上；而在伽利略之前，只有靜力學(xué)方面的研究。

伽利略的另一大突出貢獻(xiàn)，就是相對(duì)性原理，他的相對(duì)性原理是經(jīng)典運(yùn)動(dòng)學(xué)的基石，更是愛(ài)因斯坦相對(duì)論的基礎(chǔ)，被愛(ài)因斯坦稱之為“伽利略相對(duì)性原理”。伽利略相對(duì)性原理，即力學(xué)相對(duì)性原理，其內(nèi)容是：任一相對(duì)于慣性系，作勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系，也是慣性系；在任何慣性系中，力學(xué)定律具有相同的形式。

在伽利略等人的基礎(chǔ)上，牛頓把經(jīng)典力學(xué)推到了峰頂。牛頓的三大力學(xué)定律，即“牛頓第一定律(慣性定律，說(shuō)明了質(zhì)量維持物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，外力改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài))、牛頓第二定律(物體動(dòng)量隨時(shí)間的變化率，與所受的外力成正比；或者說(shuō)，物體的加速度變化與外力成正比，與質(zhì)量成反比。）、牛頓第三定律（兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力，總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。)”，以及萬(wàn)有引力定律 (自然界中任何兩個(gè)物體，都有相互吸引的力，即引力。引力的方向在它們的連線上，引力的大小跟這兩個(gè)物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們距離的平方成反比。)，這四大定律是物理力學(xué)，仍致整個(gè)經(jīng)典物理大廈的基石；而牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀，更是經(jīng)典物理學(xué)的精神支柱。

絕對(duì)時(shí)空觀認(rèn)為：其一，時(shí)間、空間、物質(zhì)，三者是獨(dú)立的，時(shí)間與空間沒(méi)有關(guān)系，時(shí)間和空間與物質(zhì)也沒(méi)有必然的、本質(zhì)的關(guān)系，時(shí)間和空間只是物質(zhì)存在和運(yùn)動(dòng)的環(huán)境；其二，時(shí)間是絕對(duì)的，時(shí)間的流逝是固定的；其三，空間是絕對(duì)的，空間的大小是絕對(duì)的、一成不變的。

除了以上成就，牛頓還提出了光的粒子說(shuō)和微積分等許多理論。微積分雖然是一個(gè)數(shù)學(xué)上的理論，但它同時(shí)也是物理研究方法的一種，重要而廣泛的途徑或方式。

經(jīng)典物理學(xué)的另一大支柱，就是麥克斯韋的電磁理論。電磁理論的要點(diǎn)是：變化的磁場(chǎng)可以產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，電場(chǎng)和磁場(chǎng)互相依存，形成了一個(gè)不可分割的電磁場(chǎng)；電磁場(chǎng)以電磁波的形式向外傳播。它把光、電、磁三者統(tǒng)一起來(lái)，建立了統(tǒng)一的電磁場(chǎng)和電磁波。

電磁理論主要集中體現(xiàn)在，麥克斯韋的四個(gè)方程組中，即

?D·ds=q?，∮E·dl=-?(?B/?t)·ds，

?B·ds=0，∮H·dl=?(J?十?D/?t)·ds，其中D=ε?E，H=B/μ?。

在電磁學(xué)方面，除了麥克斯韋電磁理論之外，還有著名的庫(kù)侖定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、高斯定理、安培環(huán)路定理等，許多著名的理論。

在牛頓力學(xué)和麥克斯韋電磁理論，為兩大支柱的發(fā)展過(guò)程中，熱學(xué)力學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)也蓬勃的發(fā)展起來(lái)。熱力學(xué)以熱力學(xué)四大定律為基礎(chǔ)，即熱力學(xué)第一、第二、第三定律和第零定律；另外還有熱、功等其它知識(shí)和理論。

統(tǒng)計(jì)力學(xué)是用經(jīng)典物理理論為基礎(chǔ)，從統(tǒng)計(jì)方法出發(fā)，研究大量微觀粒子導(dǎo)致的宏觀世界的規(guī)律，其以克勞修斯、麥克斯韋和玻爾茲曼等科學(xué)家，為理論奠基人。

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