為什麼這10個物理學家值得被所有人記住

不說了

要去學習了

按照慣例,又到超模君「不講數學」的日子了。

既然不講數學,那今天我們就來講講那幾個愛玩物理的老頭:

物理無處不在。最開始「物理」二字出現在中國,是取「格物致理」四字的簡稱,即考察事物的形態和變化,總結研究它們的規律的意思。

正是憑藉「格物致理」的追求,我們看到遙遠的宇宙邊緣,發現了巨大的黑洞;探索微觀世界的粒子成分,驚嘆於原子力量的強大。

物理改變了世人對世界的認識,而物理學家則用行動探索物理的世界,從比薩斜塔上掉落的羽毛與鐵球,從砸在頭頂的蘋果,從電與磁隨意轉換,到量子力學的發現,到相對論的誕生,到薛定諤的那隻貓,每一次都在刷新人類的認知。

某一天我們會突然發現,原來我們對世界、對地球、對宇宙的了解越來越多,而這一切都跟這幾個愛物理的老頭,都是因為他們的想法和發現,讓我們深深地陷入了物理這個玄妙的世界。

△ 伽利略(Galileo Galilei, 1564 - 1642)是第一個把實驗引進力學的科學家,最著名的實驗便是比薩斜塔上自由落體實驗。

1590年,出生在比薩城的義大利物理學家伽利略,在比薩斜塔上進行自由落體實驗,將兩個重量不同的鐵球從相同的高度同時扔下,結果兩個鉛球同時落地,由此發現了自由落體定律,推翻了此前亞里士多德認為的重的物體會先到達地面,落體的速度同它的質量成正比的觀點。

他證明了所有在做自由落體運動的物體都有相同的加速度。換句話說,如有沒有空氣阻力的影響,羽毛和鐵球將會同時到達地面。霍金說:自然科學的誕生要歸功於伽利略。

△ 牛頓(Isaac Newton, 1643 - 1727)是萬有引力定律的發現者,在1687年發表了《自然哲學的數學原理》,闡述了三大運動定律和萬有引力。

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。

△ 法拉第(Michael Faraday, 1791 - 1867)最著名的工作。1831年10月17日,法拉第首次發現電磁感應現象,永遠改變了人類文明,他的發現奠定了電磁學的基礎,是麥克思韋的先導;1839年,他提出了電學和磁學之間存在著基本關係,向世人建立起「磁場的改變產生電場」的觀念。

法拉第的一生是偉大的,而法拉第其人又是平凡的,他非常熱心科學普及工作,在他任皇家研究所實驗室主任後不久,即發起舉行星期五晚間討論會和聖誕節少年科學講座。法拉第還熱心公眾事業,長期為英國許多公司機構服務。他為人質樸、不善交際、不圖名利、喜歡幫助親友。為了專心從事科學研究,他放棄了一切有豐厚報酬的商業性工作。他在1857年謝絕了皇家學會擬選他為會長的提名,他甘願以平民的身份實現獻身科學的諾言,終身在皇家學院實驗室工作一輩子,當一個平凡的邁克爾·法拉第。

麥克斯韋—法拉第方程

△ 麥克斯韋(James Clerk Maxwell, 1831 - 1879)在1873出版了科學名著《電磁理論》。系統、全面、完美地闡述了電磁場理論,他提出了將電、磁和光統歸為電磁場中的現象。麥克斯韋指出電場和磁場以波的形式在空間中以光速傳播,同時從理論上預測了電磁波的存在。這一理論成為經典物理學的重要支柱之一。

麥克斯韋—法拉第方程更是被稱為上帝之眼中看到的光。

△ 湯姆遜(J. J. Thomson, 1856 - 1940)在1897年研究稀薄氣體放電的實驗中,證明了電子的存在,測定了電子的荷質比,轟動了整個物理學界。這是第一個被發現的亞原子粒子。

電子的發現打破了原子不可分的經典的物質觀,向人們宣告原子不是構成物質的最小單元,它具有內部結構,是可分的。這一發現也直接引導電子技術時代的到來。

△普朗克(Max Planck, 1858 - 1947)是量子力學的創始人。1900年他提出了一個大膽的假說:E=hν,其中E是能量,ν是頻率,並引入了一個對量子力學非常重要的物理常數h——普朗克常數,在科學界一鳴驚人。

這一假說認為輻射能(即光波能)不是一種連續不斷的流的形式,而是由小微粒組成的,他把這種小微粒叫做量子。普朗克的假說與經典的光學說和電磁學說相對立,使物理學發生了一場革命,使人們對物質性和放射性有了更為深刻的了解。

量子力學的發展被認為是20世紀最重要的科學發展,其重要性可以同愛因斯坦的相對論相媲美。

△ 愛因斯坦(Albert Einstein , 1879 -1955)於1905年在德國《物理學年鑒》發表論文《論動體的電動力學》,首次闡述了狹義相對論的基本思想和基本內容:相對性原理和光速不變原理(認為真空中的光速沿任何方向、對任何慣性系都一樣)。

1916年,愛因斯坦完成了長篇論文《廣義相對論的基礎》,在這篇文章中,愛因斯坦首先將以前適用於慣性系的相對論稱為狹義相對論,將只對於慣性系物理規律同樣成立的原理稱為狹義相對性原理,並進一步表述了廣義相對性原理,將時空和引力連接了起來,他認為引力是彎曲的時空引起的。

△玻爾(Neils Bohr, 1885 - 1962)在1913年發表的長篇論文《論原子構造和分子構造》中創立了原子結構理論。玻爾認為原子是由原子核和圍繞著核運動的電子構成的。他在量子力學的創建和發展中扮演了主要的角色。

玻爾和愛因斯坦是在1920年相識的。那一年,年輕的玻爾第一次到柏林講學,和愛因斯坦結下了長達35年的友誼。但也就是在他們初次見面之後,兩人即在認識上發生分歧,隨之展開了終身論戰。他們只要見面,就會唇槍舌劍,辯論不已。

△ 薛定諤(Erwin Schr?dinger, 1887 - 1961)於1926年提出薛定諤方程(該方程描述了物理系統的量子態怎樣隨時間演化的偏微分方程),為量子力學奠定了堅實的基礎。他想出薛定諤貓思想實驗,試圖證明量子力學在宏觀條件下的不完備性。

1935年,他提出史上非常有名的思想實驗:「薛定諤的貓」。內容是這樣的:薛定諤的貓被關在一個盒子里,這隻貓有50/50的概率是活或死,也就是說在對系統進行觀測之前,這隻貓同時處於死和活的狀態,即疊加態。

△ 霍金(Stephen William Hawking, 1942-)於1973年考察黑洞附近的量子效應,發現黑洞會像天體一樣發出輻射,其輻射的溫度和黑洞質量成反比,這樣黑洞就會因為輻射而慢慢變小,而溫度卻越變越高,最後以爆炸而告終。霍金輻射的發現具有極其基本的意義,它將廣義相對論、量子場論和熱力學統一在一起。而其本人在公眾評價中,被譽為是繼阿爾伯特·愛因斯坦之後最傑出的理論物理學家。

斯蒂芬·霍金的研究為今天我們理解黑洞和宇宙本源奠定了基礎,不過據他本人指出,他在動畫片《辛普森一家》(The Simpsons)和科幻劇集 《星際迷航:下一代》(Star Trek: The Next Generation)中的演出也同樣精彩。

霍金在《大設計》中強調,宇宙不需要一個造物主上帝和哲學已死,這意味著人類將從愚昧的自我奴役超脫出來。

看完這十位大神級人物,再回頭看看正在碼字的自己,想想如果自己也這麼牛逼,那該多好,說不定我也能像薛定諤有很多紅顏知己。

生命真美好,依然假裝明天會暴富。

本文由超級數學建模編輯整理


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