1 | 实验在物理学中的地位 |
作者： 南澳洲>  > 2008-7-20 20:57 回复此发言> |
| 。。。。。。。。。。。。。。。。（二） 光学是物理学的一个重要分支，当然，光学的发展绝对离不开各门各类的光学实验。回顾一下三百多年的光学发展史可以知道，任何一个光学的重要立论都有极其雄厚的实验基础，无可非议，光学实验是光学发展的策源地和策动力。 1621年，斯涅尔(Snell)通过大量的实际测量，首先以余割的形式发表了光的折射定律表达式。随后由笛卡儿(Descartes)改写成正弦形式。折射定律的发现开辟了建立几何光学系统理论的道路。 1676年，丹麦天文学家Romer通过长期的对木星卫星蚀的仔细观测，得出光飞行日地间距的时间约11分钟，即光速是2.27X10^8米/秒。虽然，这个数值很不准，但是 Romer第一个宣布光速不是无限大。这个宣布不仅在光学史，而且在物理学史，科学史和哲学史上，都有非常重要的价值。 十八世纪，有关光的本性问题存在着很大意见分歧。微粒论者和波动论者各持己见，争论不休。1802年物理学家杨氏（Young）发表了双孔太阳光干涉实验和有关叠加原理的论文，从此光的 波动说在一个时期里占了统治地位。 光既然是波动，到底是纵波还是横波。这要用实验来鉴定。1808年，Malus通过方解石晶体观察窗子反射出来的光，发现了光的偏振现象。光的横波性被人们接受了。 光的波动说需然已经确立，但这并不能丝毫削弱光的电磁理论的确立对光学发展的伟大贡献。在库仑，奥斯特。法拉第和亨利等人有关电荷此之间关系的大量实验探讨的基础上。麦克斯韦1864年建立了著名的麦克斯韦方程组，光的电磁理论就此诞生。 光是电磁波，那么究竟是光的电矢量还是磁矢量能产生测光材料的观测效应？为此维纳（Wiener）在1890年巧妙地设计了光学驻波实验，从而确定了与感光乳胶起作用的是光的电矢量而不是磁矢量。 1887年所完成的迈克尔逊—莫雷实验也许是所有光学实验中最著名的实验了。实验的目的在于观察可能存在的以太漂移，实验经过精心设计，耗资巨大，经过很长时间，在不同地点不同时间，经不同观察者的多次实验，最后得到否定的结论：根本不存在任何以太漂移。这一著名的实验结论成了相对论成立的背景。 由于光的电磁理论在十九世纪时期内的卓越成效，使人们确信光就是一种电磁波。但是，光只具有波动性吗？事实上，那时人们只是认识到光本性的一部分，而并未能对光的本性作全面的认识，特别是在解析光与物质相互作用过程中所表现出来的种种现象时，当时的电磁理论遇到了难以逾越的困难。首先是在解析黑体辐射规律上，经典理论是在是无能为力。许多科学家制造出各种各样不同温度的黑体光源，艰苦地准确地对他们的辐射分布进行测量，正是这些可贵的实验曲线促使人们在认识光的本性的进程中，产生了质的飞跃。1900年普朗克提出了划时代的量子假设，成功地说明了黑体辐射规律。能量子的诞生是人们对光的本性有了更进一步的认识。能量子作为一把小小的钥匙，打开了通向近代物理学的大门，使人们开始探求微观世界的运动规律，洞察微观世界里的奥秘。黑体辐射曲线是孕育能量子的胚胎，它是人们跨向近代物理学的里程碑。 对于光电效应实验所表现出来的种种现象，经典的波动理论同样也难以给出完满的解析。1905年，爱因斯坦站在巨人普朗克的肩上，将能量子假设用到光电效应上，提出了光子学说列出了爱因斯坦方程，完满地解析了光电效应，人们开始认识到光的波粒二象性本质。 光不仅具有能量，而且还有动量，并且在于其他离职相互作用的过程中，遵守能量动量守恒定律。这是1923年康普顿散射实验的重要贡献。 1960年梅曼（Maiman）首先做成红宝石激光器。这种高亮度，方向性和相干性极好的新型光源的出现，使光学技术应用的前景灿烂辉煌，光学面貌焕然一新迈进了现代光学的新时代。全息术，非线性光学，信息光学等新分支学科，像雨后春笋一般，蓬勃发展起来了。 |
作者： 南澳洲>
> 2008-7-20 20:58 回复此发言>
| 。。。。。。。。。。。。。。（三） 说到这里，可以打一个不恰当的比喻，来说明光学实验和光学理论之间的关系。中国有句古话，“皮之不存，毛将焉附！“毛是附着在皮上的，要是没有皮，毛就会在空中飘忽不定。理论要是没有实验为基础，那就成了幻想中的空中楼阁。这里我们只强调了实验的 重要性，可是另一方面，理论对实验的 指导作用也是同样不容忽视的。例如，前面提到weiner（维纳）实验，就是在理论指导下精心设计的。Davisson—Germer电子衍射实验是在波粒二象性理论指导下进行的。这样的例子很多，没有理论指导的实验是盲目的，不会收到预期的效果。 上面仅仅他哦到了为数极少的著名实验，它们只是光学实验里极少极少的 一部分，不过我们也可以从中得到一个必然的规律：不重视光学实验，光学发展就非常缓慢，摒弃光学实验，光学发展必将濒临绝境。 |
作者： 南澳洲>
> 2008-7-20 20:59 回复此发言>
| 。。。。。。。。。。。。（四） 验证相对论的实验相当多。我们在：【相对论验证实验系列】 http://tieba.baidu.com/f?kz=323205530> 中列举了30个验证相对论的实验，这些实验都是著名实验，其中约有1/3实验获得了诺贝尔奖。我们希望通过这些实验介绍： 1） 用实验研究相对论的方法，内容，技巧； 2）相对论与粒子物理的关系； 3）相对论与近代技术的关系； 4）相对论与天体物理的关系。 具体内容，请参阅【相对论验证实验系列】 http://tieba.baidu.com/f?kz=323205530> |
作者： 南澳洲>
> 2008-7-20 20:59 回复此发言>
| 即如物理学，其泽被久远之思想革命，完全由于以下之幸运见解，即当理性必须在自然中探求而非虚构事实时，凡由理性自身之源流所不能知而应仅自自然学习之者，则在其探求中，理性必须以其自身所置之于自然者为其指导。如是，自然研究在救世纪之冥行盲索以后，始进入学问之坚实途径。 (--Immanuel Kant) |
作者： Schrodinger>
> 2008-7-20 23:11 回复此发言>
| 哇~,译<<纯理性批判>>者,其语言功底及对康德哲学的准确理解真是高深莫测,犹如独孤九剑! |
作者： 59.58.74.*
2008-7-20 23:42 回复此发言>
| 老师辛苦！ Schrodinger好文采。 |
作者： fishwoodok>
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2008-7-21 02:02 回复此发言>
| 本文是请老师为参赛贴所作实验部分“引子”，谢谢老师！ |
作者： fishwoodok>
> 2008-7-21 02:03 回复此发言>
| 不是我好文采，是蓝公武先生好文采~ |
作者： Schrodinger>
> 2008-7-21 02:51 回复此发言>
| 核磁共振[转] http://post.baidu.com/f?kz=253898817> 电子衍射[转] http://post.baidu.com/f?kz=251565447> 高温超导电性 http://post.baidu.com/f?kz=251556865> 核乳胶的发明 http://post.baidu.com/f?kz=251236965> 原子钟和离子捕集技术 http://post.baidu.com/f?kz=251034782> 热辐射定律的发现 http://post.baidu.com/f?kz=250607576> 反质子的发现 http://post.baidu.com/f?kz=250461370> 核子的深度非弹性散射 http://post.baidu.com/f?kz=250241364> 激光冷却和陷俘原子 http://post.baidu.com/f?kz=250130930> |
作者： 姑苏寒士>
> 2008-7-21 17:13 回复此发言>
| 11，12楼所列为诺贝尔奖获得者所做的实验，由fishwoodok提供。 |
作者： 姑苏寒士>
> 2008-7-21 17:31 回复此发言>
| 2楼介绍的‘光学发展史’符合实际，基本揭示了科学理论发展的一般途径。 南澳洲老师，您认为‘物理学假设’是什么？ 我认为：‘物理学假设’是‘研究对象’，是‘事件’，是过去曾经发生过的‘事件’。 因为过去曾经发生过的事件，现在和将来都必然可能再发生，所以才要研究探索确定其规律性，以备现在或将来从容应对之。 希望从容应对现在和将来的事件，就是我们探索发展科学的目的和动力。 |
作者： 哲学黑洞>
> 2008-7-22 20:12 回复此发言>
| 试验对物理学的发展是很重要的，这条谁也没有否认。但是有没有注意到，我们认识自然的重要媒介是光线，光线在传递信号过程中由于它自身的速度限制不可避免地会出现传递误差。如果我们只研究看到的现象，会不会出错？相对论的确能解释大多数运动现象，对这些现象有没有其他解释？我们没有接收到某个物体运动的信号，我们能不能说就没有这个物体？ |
作者： 东方已晓>
> 2008-7-22 20:37 回复此发言>
| 哲学黑洞先生：例如几何光学中的光的反射及折射就不称为假设，而称为定律。 1）假设应该是一个等待验证的物理规律。例如F=ma我认为就是假设。 2）物理学不能直接证明假设成了。例如直到现在我还没有看到证明F=ma成立的实验。要求用实验证明假设成立是不现实的。 3）物理学验证假设是否成立的办法是：用实验验证假设的推论，只要发现一个不符合，即可推翻这个假设。 4）一个理论的价值，不在于它能解析多少实验，而在于它能预言新实验，指导新实验。 相对论指导的实验真不少。例如粒子物理学是近代物理的前沿，可以这样说：没有相对论就没有粒子物理。 吴大猷先生甚至认为：没有相对论就提不出德布洛伊波，当然就没有近代的量子力学。没有相对论及量子力学，近代物理也就没有了。你我也不能在网上交流了。 |
作者： 南澳洲>
> 2008-7-22 21:19 回复此发言>
| 东方已晓先生：1951年，一天晚上，敌机突然来袭我的故乡，当时我们没有雷达，事前不能发出预警，敌人晚上来，我们也看不见他，只能任由敌机。。。 后来我们安上雷达，敌人知道我们有准备，就不敢再来了。我们今天能在计算机前交流，是否应该感谢时刻保卫我们的那些无名英雄！ 雷达是保卫我们大家安全的。假设有人这样问：如果荧光屏上没有发现敌机，能否保证一定没有敌机来犯？是否会出现意外的情况？我的回复是：到目前为止还没有出现所说的情况。真的发生了再说吧。我的 回复合理吗？ |
作者： 南澳洲>
> 2008-7-22 21:39 回复此发言>
| 东方已晓以前就是雷达兵，呵呵~~ |
作者： Schrodinger>
> 2008-7-22 21:42 回复此发言>
| 一个实验,只有从设计思想到操作步骤都叙述很清晰与严密时,甚至学习者本人有机会去做时才能称之为实验,走马观花无意义,最低限度应清楚设计原理及操作步骤. |
作者： 简约思维>
> 2008-7-23 07:50 回复此发言>
| 我的体会是：光反射（折射）是事件；反射（折射）定律是光在受到反射（折射）时遵循的客观规律，即光反射（折射）事件的客观规律；反射（折射）定律的主要内容是：入射光线和反射（折射）光线之间的相对位置关系。 通过归纳总结过去的‘光反射（折射）事件’，可发现认识光反射（折射）定律。据此判断：如果（假设）现在或将来再发生‘光反射（折射）事件’，就一定服从反射（折射）定律。 |
作者： 哲学黑洞>
> 2008-7-23 21:08 回复此发言>
| 1）假设应该是一个等待验证的物理规律。例如F=ma我认为就是假设。 ============================= 我认为：这样理解‘物理学假设’，是产生许多固执己见的‘民科’的思想根源。 因为几乎每个人都具有无限的想像力，都能够设想许多条物理规律等待验证；而且每个人都会觉得自己设想的物理规律最美丽、最重要、最急需实验验证。现在人口这么多，先去验证谁的哪一条设想呢？ |
作者： 哲学黑洞>
> 2008-7-23 21:20 回复此发言>
| 2）物理学不能直接证明假设成了。例如直到现在我还没有看到证明F=ma成立的实验。要求用实验证明假设成立是不现实的。 =================================== 我感觉这是《相对论》体现的思想之一，爱因斯坦的《论动体的电动力学》中并没有这种思想，是后来的研习者的理论体现出的。 物理学规律都是客观规律，都是客观实际事件发展变化的规律，都是人类只能发现认识不能改变的。 人类‘发现认识’客观规律的过程，就是‘证明论证确定’的过程。所以不可能是‘先假设出来’，再寻找实验和事实验证。 |
作者： 哲学黑洞>
> 2008-7-23 21:35 回复此发言>
| 伪科学就是依附在伪证实验上的，比如看到了光线弯了确定时空扭了，就可以推出时空，质能一沽脑儿从奇点炸出来。。。 |
作者： 220.231.141.*
2008-7-23 21:46 回复此发言>