近现代物理学史

课程编码：14MGX077H 英文名称：History of Moden Physics 课时：30 学分：1.00 课程属性：公共选修课 主讲教师：鲁大龙

前言：
1. 科学的定义 （移时与历时：近现代科学之前的“科学”为地方性知识，我们可以运用移时的方法用今天的科学回顾梳理，但这样会有一些弊端；历时则以当时的知识看待世界，这样梳理起来会很困难，不方便大家理解。）
2. 物理学与物理学史 （区别与联系，物理学研究方法进路与历史学方法进路）
3. 物理学分期 （参考姜的论文，也是我们大致采用的结构）
4. 物理学史的意义 （通识教育，促进物理学习，了解科学发展）

第一篇：古代物理学（近代科学诞生之前）
（若以人类学文明起源划分，此篇可按四大文明古国或七大文明发源地叙述地方性知识的发展，但若以近现代物理诞生为线索，则主要与古希腊为代表的欧洲密不可分，故以此为线索。另一方面，作为中国人不可不了解本国的历史，因而也单独拿出一章叙述中国古代物理。这样做虽然与早期的物理学史教材是类似的，但这么做的原因却需要加以说明强调：此篇的所有工作都是以今度古，展示一些案例，并非历史发展本身的逻辑，也应避免陷入民族主义的窠臼，盲目比较中国与西方到底哪一边更先进，从而陷入中西二元对立的谬误之中。）
一、中国古代物理学
1. 中国古代自然哲学
1.1物质论（通常教材里会把原子论也纳入进来，但无论墨子还是惠施都没有进一步的发展，而且原子论在西方本身自有其蕴含，如果把中国墨子的思想也算做原子论，则更加是概念误植。）
1.1.1阴阳说
1.1.2五行说
1.1.3元气论
1.2时空观与运动观
1.2.1宇宙概念与论天三说（盖天、浑天、宣夜）
1.2.2运动观的一些零散讨论（以墨子和惠施为例：墨子关于运动与静止的讨论，惠施历物十事、二十一辩）
2. 古代物理知识举例（再三强调中国古代没有诞生现代科学，实际上没有这些分支）
2.1力学
2.1.1物理计量（以长度、时间、重量为主，特别是计时，如天干地支等等）
2.1.2力的概念（墨子，王允外力与内力）
2.1.3力学知识举例（杠杆，墨经经说下25“衡而必正，说在得”；重心与平衡，淮南子“下轻上重，其覆必易”；惯性，考工记“马力既竭，辀犹能一取焉”；浮力，墨经“荆之大，其沈浅也，说在衡”。）
2.2声学（乐器，十二均分律等等）
2.3热学（火药）
2.4光学
2.4.1墨经光学知识举例
2.4.2镜及光学仪器
2.4.3大气光学（霓虹、极光）
2.5电磁学（雷电、静电、地磁偏角与指南针）

参考文献：
李约瑟. 中国科学技术史. 第4卷, 物理学及相关技术.[M]. 科学出版社, 2008.
“中国物理学史大系”系列丛书

二、西方古代物理学（先要给西方下一个定义，希腊罗马化的分期）
1. 古希腊自然哲学
1.1物质论
1.1.1朴素元素论（泰勒斯的水，恩培多克勒的四根说等等）
1.1.2古代原子论（留基伯、德谟克利特，需与近现代科学的原子区分）
1.1.3毕达哥拉斯学派（数）
1.2时空观和运动论
1.2.1芝诺佯谬
1.2.2米利都学派的宇宙模型
1.2.3毕达哥拉斯学派的宇宙模型
1.2.4柏拉图学派的宇宙模型
1.2.5地心说（阿波罗尼）
1.2.6太阳中心说（阿里斯塔克，但与现在的天文学有本质区别）
2. 古希腊的物理学知识举例
2.1亚里士多德
2.2阿基米德
3. 中世纪的物理学知识举例（对中世纪的重新评价，经院哲学，托勒密，罗吉尔•培根，阿拉伯文化等等）

参考文献：
萨顿. 希腊黄金时代的古代科学[M]. 大象出版社, 2010.
萨顿. 希腊化时代的科学与文化[M]. 大象出版社, 2012.
爱德华•格兰特. 中世纪的物理科学思想[M]. 复旦大学出版社, 2000.
林德伯格. 西方科学的起源[M]. 湖南科学技术出版社, 2013.


第二篇：近代物理学（经典物理学，从哥白尼科学革命至爱因斯坦革命之前，大抵是15世纪至20世纪初。）
1. 经典力学（科学革命虽然是从天文学开始，但经典力学与之关系最为密切，诞生最早）
1.1哥白尼科学革命（哥白尼、第谷、开普勒）
1.2伽利略
1.2.1伽利略相对性原理
1.2.2自由落体定律
1.2.3惯性定律
1.3从伽利略到牛顿
1.3.1实验物理学家和科学团体的出现
1.3.2两种方法论（实验：胡克；理论：笛卡尔）
1.3.3惠更斯（碰撞理论，摆的研究）
1.4牛顿与《自然哲学之数学原理》
1.4.1牛顿三定律
1.4.2万有引力定律
1.5牛顿之后
1.5.1力学实验（万有引力常数的测量，行星的预测，流体力学的发展）
1.5.2三大守恒原理（力与动量概念的区分，质心运动守恒、动量守恒、机械能守恒）
1.5.3牛顿绝对时空观与马赫的批判

2. 热学
2.1早期热现象（蒸汽机、温度计、温标）
2.2热力学的建立
2.2.1热力学第一定律与能量守恒
2.2.2热力学第二定律与热寂说
2.2.3热力学第三定律与绝对温标
2.3分子运动论与统计力学的建立
2.3.1克劳修斯（理想气体压强、平均自由程）
2.3.2麦克斯韦（麦克斯韦分布）
2.3.3玻尔兹曼（玻尔兹曼统计）
2.3.4吉布斯与统计物理学大厦的落成

3. 光学
3.1折射与反射定律
3.2光的微粒说与波动说（微粒说：牛顿；波动说：笛卡尔，胡克，惠更斯）
3.3以太与光速测定（光也是电磁波）

4. 电磁学
4.1早期研究
4.1.1吉尔伯特与《论磁》
4.1.2雷电与静电（富兰克林等）
4.1.3伽伐尼电流
4.1.4伏打电池
4.2库伦定律
4.3电磁效应（奥斯特、安培、法拉第）
4.4麦克斯韦电磁理论

参考文献：
剑桥科学史丛书
（主要是《近代科学的建构：机械论与力学》、《19世纪物理学概念的发展：能量、力和物质》、《近代物理科学与数学科学》等等）
伯特. 近代物理科学的形而上学基础[M]. 湖南科学技术出版社, 2012.
科恩. 科学革命的编史学研究[M]. 湖南科学技术出版社, 2012.
科恩. 新物理学的诞生[M]. 湖南科学技术出版社, 2010.
托马斯•库恩. 哥白尼革命[M]. 北京大学出版社, 2003.
托马斯•库恩. 科学革命的结构[M]. 北京大学出版社, 2012.
王福山. 近代物理学史研究[M]. 复旦大学出版社, 1983.
迈克尔•怀特. 最后的炼金术士——牛顿传[M]. 中信出版社, 2004.
库兹涅佐夫. 伽利略传[M]. 商务印书馆, 2001.
马洪. 麦克斯韦[M]. 湖南科学技术出版社, 2011.
马赫. 力学及其发展的批判历史概论[M]. 商务印书馆, 2014.


第三篇 现代物理学（20世纪初至今）
1. 现代物理学的兴起
1.1两朵乌云（紫外灾难与以太漂移）
1.1.1迈克尔逊莫雷实验
1.1.2黑体辐射
1.2物理学新发现
1.2.1X射线的发现
1.2.2电子的发现
1.2.3放射性的发现

2. 相对论
2.1狭义相对论（背景、基本假设、实验验证）
2.2广义相对论（背景、基本假设、实验验证）

3. 量子力学
3.1普朗克量子假说
3.2爱因斯坦光电效应
3.3玻尔原子模型
3.4德布罗意波粒二象性
3.5波动力学与矩阵力学
3.6 EPR佯谬与贝尔不等式

4. 爱因斯坦之后（仿照牛顿革命，这一部分参考科学出版社几卷大书，归纳历史要点即可）
4.1原子核物理和粒子物理
4.2凝聚态物理
4.3现代光学
4.4天体物理学
4.5物理与材料

参考文献：
查默斯. 科学究竟是什么?[M]. 商务印书馆, 2007.
汉斯•波塞尔[德]. 科学——什么是科学[M]. 上海三联出版社, 2002.
吴国盛. 什么是科学[M]. 广东人民出版社, 2016.
姜振寰. 关于物理学史的分期[J]. 哈尔滨工业大学学报:社会科学版, 2006, 8(1): 6-10.

物理学史书籍衍生阅读：
董光璧. 世界物理学史[M]. 吉林教育出版社, 1994.
参考文献：
李约瑟. 中国科学技术史. 第4卷, 物理学及相关技术.[M]. 科学出版社, 2008.
“中国物理学史大系”系列丛书


颜振珏. 物理学史新编[M]. 贵州科技出版社, 2002. （侧重物理教育）
郭奕玲 沈慧君. 物理学史(第2版)[M]. 清华大学出版社, 2010. （近现代物理）
李艳平. 物理学史教程[M]. 科学出版社, 2003.
陈毓芳. 物理学史简明教程（第3版）[M]. 北京师范大学出版社, 2012. （序言也有提及分期问题）
弗•卡约里. 物理学史[M]. 广西师范大学出版社, 2002.
萨顿. 希腊黄金时代的古代科学[M]. 大象出版社, 2010.
萨顿. 希腊化时代的科学与文化[M]. 大象出版社, 2012.
爱德华•格兰特. 中世纪的物理科学思想[M]. 复旦大学出版社, 2000.
林德伯格. 西方科学的起源[M]. 湖南科学技术出版社, 2013.

剑桥科学史丛书
（主要是《近代科学的建构：机械论与力学》、《19世纪物理学概念的发展：能量、力和物质》、《近代物理科学与数学科学》等等）
伯特. 近代物理科学的形而上学基础[M]. 湖南科学技术出版社, 2012.
科恩. 科学革命的编史学研究[M]. 湖南科学技术出版社, 2012.
科恩. 新物理学的诞生[M]. 湖南科学技术出版社, 2010.
托马斯•库恩. 哥白尼革命[M]. 北京大学出版社, 2003.
托马斯•库恩. 科学革命的结构[M]. 北京大学出版社, 2012.
王福山. 近代物理学史研究[M]. 复旦大学出版社, 1983.
迈克尔•怀特. 最后的炼金术士——牛顿传[M]. 中信出版社, 2004.
库兹涅佐夫. 伽利略传[M]. 商务印书馆, 2001.
马洪. 麦克斯韦[M]. 湖南科学技术出版社, 2011.
马赫. 力学及其发展的批判历史概论[M]. 商务印书馆, 2014.
布朗 等.20世纪物理学（3卷）.科学出版社
弗雷泽. 21世纪新物理学[M]. 科学出版社, 2013.
派斯. 基本粒子物理学史[M]. 武汉出版社, 2002.
瑞德尼克. 量子力学史话[M]. 科学出版社, 1979.
卡拉普赖斯. 爱因斯坦年谱[M]. 上海科技教育出版社, 2008.