力:我是谁?我从哪儿来?怎么到处都有我?

作者: 孙正凡

来源: 果壳少年

发布日期: 2018-02-28

本文探讨了力的概念从古代巫师到现代物理学的发展历程,介绍了亚里士多德、阿基米德、伽利略、牛顿等科学家对力学的贡献,以及力在物理学中的重要性和不断发展的现状。

是什么导致了事物的变化?不同的思想会给出不同的解释。比如古代的巫师企图借助祭祀仪式获得大自然的“魔力”,或者平息“上天愤怒”而降下的灾难,但无论巫师祈祷得多么起劲,显然也是无济于事的。当哲学家们开始认真思考究竟是什么导致事物的变化时,力这个词就从生活里“使劲儿”转变成了物理学上的“作用力”。最直观的力:直接接触产生的力。图片来源:NASA早期力学研究的代表人物就是古希腊伟大的哲学家亚里士多德。

在哲学巨著《物理学》里,亚里士多德讨论了各种自然现象及其背后可能的规律,只是他对力的解释更贴近直觉和经验,认为“力”仅限于直接推动或拉动物体的情形,把力视为运动发生的原因,从而犯了一些幼稚的错误,但他的讨论开启了“力”这个科学概念。另一位对“力”概念形成有重大贡献的古希腊科学家阿基米德,他曾经师从《几何原本》作者欧几里得,从而精通数学,对于静力学、机械学的基本原理给出了严格的数学证明。

作为叙拉古国王的亲戚,他有充足的时间从事科学研究,在数学、力学、机械有很多贡献,比如浮力定律、杠杆原理。他曾经设计出精巧的机械,让一个人可以在陆地上拉动一艘大船。阿基米德曾留下一句名言“只要给我一个支点,我就可以撬起地球。”实际上,“力学 mechanics”这个词就来源于古希腊科学里的“机械 mechanism”。

17世纪初,伽利略、开普勒等科学家通过发展定量、实验等科学方法,逐渐发现了亚里士多德理论中的错误,比如发现了摩擦力和惯性,指出天体运动也需要力的作用,从而大大推广了力的概念范围。1689年牛顿《数学原理》中“牛顿三大定律”和引力的发现,建立了独立、系统、精密的力学,开启了“牛顿力学”对物理学的统治。

在接下来200多年里发展起来的“经典力学”,从宏观角度解释了力、热、声、光、电等许多现象,成为物理学的代名词。牛顿经典力学的发展,使人们第一次真正掌握了物质的秘密,从而拥有了改天换地的力量,为大工业时代层出不穷的科技发明奠定了科学基础。各种各样的力。图片汉化自:123rf。“力”和物理学的发展还在继续。

20世纪初,量子力学的诞生使力的概念拓展到了微观世界,增加了强力、弱力这两种只作用在原子核范围内的基本作用力。至此,人们已经发现了万有引力、电磁力、强力、弱力,这四种力后被称为自然界的四种基本力。现代天文学中暗物质、暗能量现象的发现,也许预示着力的概念还需要进一步拓展。随着力学研究范围的拓展,对于力的本质认识也不断深入而得到统一。

比如英国物理学家詹姆斯·麦克斯韦在19世纪写出的电磁学方程组,统一了电和磁,并且预言了电磁波的存在、光也是电磁波;随着对原子、分子和基本粒子认识的深入,人们发现物质之间的接触力(比如推拉作用),本质上是电磁力或电磁力的残余。1967年,物理学家又发现电磁力和弱力是同种作用的不同表现形式,从而发展出了电弱统一理论。

今天仍有许多物理学家致力于发展进一步的理论,统一物理学上所有的“作用力”,这一天会到来吗?

力可以很抽象,也可以很具体。今天我们走路时,会感受到亚里士多德、伽利略、牛顿等科学家讨论的力,特别是爬山、上楼时感受到的引力;我们能够看到缤纷多彩的世界,是电磁力帮我们俘获了光线;构成我们身体的一切原子、分子,随时都得需要强力、弱力作用才能存在。无论是否能感受到,这些力都对我们的世界产生了至关重要的影响。

UUID: 90627f2c-04be-403c-ba9a-54db9a5a3cac

原始文件名: /home/andie/dev/tudou/annot/AI语料库-20240917-V2/AI语料库/果壳少年公众号-pdf2txt/2018-2019/2018-02-28_力:我是谁?我从哪儿来?怎么到处都有我?.txt

是否为广告: 否

处理费用: 0.0036 元