除了偉大的牛頓和偉大的愛因斯坦,沒有人像阿基米德那樣為人類進步做出如此巨大的貢獻。就連牛頓和愛因斯坦也從他那裏汲取了智慧和靈感。他是 "集理論和實驗天才於壹身的理想化身",文藝復興時期的達芬奇和伽利略等人都以他為榜樣。
從洗澡的故事說起
關於阿基米德有壹個有趣的故事。相傳,錫拉庫紮的國王赫農讓工匠為他做了壹頂純金的王冠,做好後,國王懷疑工匠在王冠裏摻了假,但這頂王冠的金子和原來交給金匠的純金壹樣,到底工匠有沒有耍花招呢?既要檢驗真偽,又不能毀壞王冠,這個難題不僅難住了國王,也讓大臣們面面相覷。
於是,國王請阿基米德來檢驗。起初,阿基米德也冥思苦想,不得要領。有壹天,他去澡堂洗澡,當他坐在浴缸裏時,看到水向外溢,同時感到自己的身體被輕輕地拖了起來。他突然意識到,可以通過測量固體在水中的排水量來確定金冠的比重。他興奮地跳出浴缸,連衣服都顧不上穿就跑了出去,壹邊跑壹邊大喊:"尤裏卡!尤裏卡!"(Fureka,意思是 "我找到了")。
經過進壹步的實驗,他來到王宮,把王冠和同等重量的純金放在兩個盛滿水的盆子裏,比較兩個盆子裏溢出的水,發現盛有王冠的盆子比另壹個盆子溢出的水多。這表明王冠的體積大於相同重量的純金,從而證明王冠中摻雜了其他金屬。
這個實驗的意義遠遠超過發現金匠欺騙了國王,阿基米德從中發現了浮力定律:物體在液體中受到的浮力等於它排出的液體的重量。直到現代,人們仍然利用這壹原理來計算物體的比重、確定船只的載重量等。
"如果給我壹個支點,我就能撬動地球。"
阿基米德不僅是壹位理論家,也是壹位實踐家,他把兩者結合起來,把自己的科學發現熱情地運用到實踐中。在公元前1500年左右的埃及,杠桿被用來提升重物,但人們並不知道其中的道理。阿基米德仔細研究了這壹現象,發現了杠桿的原理。阿基米德曾經說過:"如果給我壹個支點,我就可以推動地球"。
後來,埃爾農國王為埃及國王建造了壹艘船,這艘船又大又重,由於無法移動,在岸邊擱淺了許多天。阿基米德設計了壹套復雜的杠桿滑輪系統安裝在船上,並把繩子的壹端遞給埃爾農國王。埃爾農國王輕輕拉動繩子,奇跡出現了,船慢慢地向上移動,最後落到了海面上。國王大吃壹驚,十分佩服阿基米德,並派人貼出告示 "以後不管阿基米德說什麽,妳都要相信他。"牛頓
.牛頓
年輕時,他曾壹面放牛上山,壹面看書,到家後才發現手裏只有壹根繩子;看書時定時煮雞蛋結果將桌上的雞蛋和鍋裏的雞蛋都煮在了壹起;有壹次,他請朋友到家裏吃飯,自己卻在實驗室裏睡了又睡工作了又工作,再三催促仍不出來,當朋友吃完壹只雞,在盤子裏留下壹堆骨頭走後,牛頓才想起 當朋友吃完壹只雞,在盤子裏留下壹堆骨頭時,牛頓才想起這件事,但這時他看到盤子裏的骨頭,恍然大悟地說:"我不是沒吃東西嗎?"我還以為我沒吃呢,原來我已經吃過了。
牛頓不僅在力學方面做出了巨大貢獻,在其他領域也有建樹。在數學上,他發現了二項式定理,創立了微積分;在光學上,進行了太陽光的色散實驗,證明了白光是由單色光復合而成的研究了顏色理論,還發明了反射望遠鏡。
2.愛因斯坦
3.愛因斯坦
愛因斯坦小時候,老師讓同學們做手工,大家都做得很好,只有愛因斯坦拿出了壹個很醜的小板凳。老師和同學們都笑他,說世界上還有比這更醜的板凳嗎?愛因斯坦說有,他真的拿出了兩條更醜的。他說,第壹條板凳雖然醜,但比後來的兩條好得多。
愛因斯坦除了在光電效應、相對論等方面有舉世皆知的傑出貢獻外,他對布朗運動的研究,由於對大量無序因素規律性的把握,奠定了當今最熱門的金融數學的基礎;他提出的激光激發輻射的概念,幾十年後的今天,已被廣泛應用;他與玻爾在論戰中提出的EPR佯謬,至今仍是理論物理學和科學哲學中不斷討論的話題......。
3.阿基米德
關於阿基米德,流傳著壹個有趣的故事。相傳,錫拉庫紮的國王赫農讓工匠為他做壹頂純金的王冠,做好後,國王懷疑工匠在金冠裏摻了假,但這頂王冠確實和原來交給金匠的金冠壹模壹樣,到底工匠有沒有耍花招呢?既要檢驗真偽,又不能毀壞王冠,這個難題不僅難住了國王,也讓大臣們面面相覷。
於是,國王請阿基米德來檢驗。起初,阿基米德也冥思苦想,不得要領。有壹天,他去澡堂洗澡,當他坐在浴缸裏時,看到水向外溢,同時感到自己的身體被輕輕地拖了起來。他突然意識到,可以通過測量固體在水中的排水量來確定金冠的比重。他興奮地跳出浴缸,連衣服都顧不上穿就跑了出去,壹邊跑壹邊大喊:"尤裏卡!尤裏卡!"(Fureka,意思是 "我找到了")。
經過進壹步的實驗,他來到王宮,把王冠和同等重量的純金放在兩個盛滿水的盆子裏,比較兩個盆子裏溢出的水,發現盛有王冠的盆子比另壹個盆子溢出的水多。這表明王冠的體積大於相同重量的純金,從而證明王冠中摻雜了其他金屬。
他是物理學家、數學家,也是靜力學和流體力學的創始人。
4.錢學森
錢學森提出回國後,美國人勃然大怒,對他嚴加防範,甚至施以刑罰。
美國人曾給錢學森壹個莫須有的罪名,把他送到壹個荒無人煙的小島上,用各種刑罰折磨他,據說他半年瘦了50斤。但錢學森回國的決心始終沒有動搖,美國人放出話來,只要錢學森願意留在美國不回國,他們馬上給他最優越的設施,比原來更好更美的生活,給他更大的榮譽。錢學森沒有放棄。他仍然決心回國。
錢學森(1911.12.11--)應用力學、航天技術和系統工程學家。生於上海,祖籍浙江杭州,1934年畢業於上海交通大學,1936年獲美國麻省理工學院碩士學位,1938年獲美國加州理工學院博士學位,1955年回國。曾任中國力學學會、中國自動化學會、中國系統工程學會、中國航空學會理事長和名譽理事長。現任國防科學技術工業委員會研究員。早年,他在應用力學、火箭和導彈技術等多個領域從事開創性工作。他早年在應用力學和火箭與導彈技術的許多領域做了開創性的工作。他獨立研究和與馮-卡門合作提出的許多理論,為應用力學、航空工程和火箭導彈技術的發展奠定了基礎。回國後,他長期從事火箭、導彈和衛星研制的技術領導工作,為我國導彈和航天事業的建立和發展做出了突出貢獻。他在工程控制論、系統工程與系統科學、思維科學與人文科學以及馬克思主義哲學等諸多理論領域進行了創造性的研究,做出了重要貢獻。1956 年獲中國科學院自然科學獎壹等獎,1985 年獲國家科技進步獎特等獎,1991 年被國務院、中央軍委授予國家有突出貢獻科學家榮譽稱號。1991 年被國務院和中央軍委授予 "國家有突出貢獻的科學家 "榮譽稱號和壹級英模獎章。他是中國科學院院士,1994年當選為中國工程院院士。
5.麥克斯韋
麥克斯韋從小就有強烈的求知欲和豐富的想象力,愛思考,好提問。據說,在他兩歲多的時候
,父親帶他上街,看到路邊停著壹輛馬車,他問:"爸爸,那輛馬車為什麽不動
?"父親說:"它在休息。"麥克斯韋又問:"它為什麽在休息?"父親突然說
:"可能是累了吧?""不,"麥克斯韋認真地說,"它肚子疼!"還有壹次,姑媽
給麥克斯韋爾帶來壹籃子蘋果,他反復問:"這些蘋果為什麽是紅的?"姑媽不知道該怎麽回答
於是她讓他去玩吹肥皂泡的遊戲。當他吹肥皂泡時,看到泡泡上五顏六色的顏色,就問了更多的問題
。上中學時,他還提到過 "死甲蟲為什麽不導電"、"活貓和活狗摩擦
會發電 "等問題。父親在麥克斯韋很小的時候就教他幾何和代數。高中畢業後,麥克斯韋對課本上的數學知識幾乎了如指掌,於是父親經常給他 "小恩小惠",讓他帶壹些問題到學校做
。當同學們蹦蹦跳跳地玩耍時,麥克斯韋爾卻沈浸在數學的天堂裏,他常常躲在教室的壹角,或者獨自坐在樹蔭下,為自己思考和計算的數學問題而著迷。
麥克斯韋主要從事電磁理論、分子物理學、統計物理學、光學、力學、彈性理論等方面的研究。特別是他建立的電磁場理論,把電、磁、光學統壹起來,是19世紀物理學發展最輝煌的成果,是科學史上最偉大的綜合之壹
6.法拉第
1791年9月22日,法拉第出生於薩裏郡紐寧頓的壹個鐵匠家庭。13歲時,他在壹家書店當學徒,送報紙和裝訂書籍。他有著強烈的求知欲,擠出所有的休息時間,貪婪地試圖從頭開始閱讀他裝訂的書籍的所有內容。讀完後,他抄寫插圖,工工整整地做筆記;他用壹些簡單的器具照著書本做實驗,仔細觀察和分析實驗結果,把自己的閣樓變成了壹個小實驗室。他在這個書店壹呆就是八年,廢寢忘食,如饑似渴地學習。他後來回憶這段生活時說:"正是在這些書中,我開始找到了工作之余的哲學。其中有兩本書對我的幫助特別大,壹本是《大英百科全書》,我從這本書中第壹次有了電的概念,另壹本是馬塞夫人的《化學對話》,它給了我這門學科的科學基礎"。
法拉第主要從事電學、磁學、磁光學、電化學的研究,並在這些領域取得了壹系列重大發現。1820 年奧斯特發現了電流的磁效應,法拉第於 1821 年提出了 "電由磁產生 "的大膽設想,並開始了艱苦的探索。1821 年 9 月,他發現通電導線可以繞著磁體旋轉,磁體繞著載流導體運動,第壹次實現了電磁運動向機械運動的轉化,從而建立了電動機的實驗室模型。之後,經過無數次失敗的實驗,電磁感應定律終於在 1831 年被發現。這壹劃時代的偉大發現,使人類掌握了電磁運動相互轉化和機械能與電能相互轉化的方法,並成為現代發電機、電動機、變壓器技術的基礎。
7、伽利略
有壹次,他站在比薩的壹座天主教堂裏,眼睛盯著天花板壹動不動。他在幹什麽呢?原來,他用右手按著左手的脈搏,看著天花板上來回擺動的燈。他發現,燈的擺動越來越弱,以致每次擺動之間的距離逐漸縮短,但每次擺動所需的時間不變。於是,伽利略制作了壹個適當長度的鐘擺,並測量了脈沖的速度和均勻性。由此,他找到了鐘擺定律。時鐘就是根據他發現的這壹定律制成的
主要貢獻
1.對力學的貢獻
1.1 對運動的科學描述
科學院的哲學家們主要關註的是 "終極原因",所以他們主要用物質、形式、目的、性質、位置等模糊的概念來說明運動的原因。哲學家們主要關註的是 "終極原因",所以他們主要用物質、形式、目的、性質、位置等模糊概念來對運動進行因果和定性描述,並把運動分為自然運動和強制運動,伽利略認為這種描述和分類方法,實際上是把運動研究帶入了死胡同。他不相信有自然運動和強制運動之分,認為應該根據運動的基本特征量--速度來對運動進行分類,因此提出了同速運動和變速運動的分類方法。
伽利略詳細研究了運動的基本概念,包括重心、速度、加速度等,並給出了嚴格的數學表達式。其中,加速度的概念是力學史上的壹個裏程碑。有了加速度概念,力學的動力學部分才有了科學依據,而在伽利略之前,只有靜力學部分才有定量描述。伽利略非正式地提出了慣性定律(見牛頓運動定律)和物體在外力作用下的運動定律,為牛頓正式提出第壹和第二運動定律奠定了基礎。在經典力學的創立過程中,伽利略可以說是牛頓的先驅。
1.2落體定律的建立
通過伽利略,人們得出了這壹定律在自由落體的限度內壹定成立的結論。上面得到的結果可以用另壹種數學形式表示,即球體在壹定時間內運動的總距離與這個時間的平方成正比,也可以用伽利略自己的形式表示
1.3 慣性定律的確定
慣性定律:勻速運動和靜止是永恒的,因為它們不是強加的。正是這種永恒的運動維持著地球和宇宙的秩序。伽利略還明確指出,物體的速度不需要外力來維持,但外力可以改變物體的運動速度,即產生加速度,這使人們擺脫了亞裏士多德 "力是維持物體運動的原因 "的謬論,從而把動力學的研究引向了正確的方向。
1.4對拋體的研究
在對拋體的研究中,伽利略用幾何方法證明了水平拋出的物體可以分解為水平運動和垂直運動兩種。他證明,在拋出物體的初速度相同的條件下,當投影角度為 45 度時,射程最遠。
1.5 提出相對論原理
伽利略接著在《對話錄》中寫道:伽利略在《對話錄》中繼續寫道:"運動本身和運動中的運動,只存在於沒有運動的物體中,在所有運動相等的物體中,運動不起作用,看起來就像不存在壹樣。" 伽利略在論證地球上的人無法感知地球運動時說了這句話,那麽 "運動 "自然就是勻速運動,而勻速運動系統是慣性定律可以成立的系統,所以它也是慣性系統,伽利略的話雄辯地闡述了相對論原理:在慣性系統中壹切機械實驗都不能證明系統本身。機械實驗不能證明系統本身的運動。
1.6、最早的科學研究方法
伽利略的運動理論研究采用了對近代科學發展十分有效的程序,即對現象進行壹般觀察→提出工作假說→運用數理邏輯手段進行特殊推論→用物理實驗檢驗推論→對假說進行修正和概括等。
2.對天文學的貢獻
伽利略在傳播和捍衛哥白尼天文學方面起了決定性的作用。
1543年,波蘭天文學家哥白尼發表了不朽的著作《天體運動論》,確立了太陽中心學說,這壹學說的確立是科學史上劃時代的事件,標誌著近代科學的開端。但這壹學說在當時並未引起廣泛關註。經過布魯諾,特別是伽利略的傳播,情況就大不壹樣了。1609年,伽利略用自己制造的、放大heh0倍的天文望遠鏡每天進行觀測,看到了太陽上有黑子,月球表面有凹凸不平的現象,木星有四顆衛星,金星有盈虧,等等。這些結果直接間接地證明了哥白尼學說的正確性。
3、科學實驗方法的貢獻
所謂科學實驗,就是根據研究目的,利用科學儀器和設備人為地控制、模擬、創造或純化某壹自然現象過程,排除幹擾,突出主要因素,在有利條件下研究自然規律的壹種科學活動。在伽利略的科學生涯中,不僅強調觀察和實驗的重要性,而且強調理性和經驗的同等重要性,是在經驗的基礎上,通過理性的數學建構達到對客觀自然世界的認識。伽利略通過畢生的努力,創立了科學實驗方法。
由於伽利略卓有成效的工作和精辟的科學思想,把科學實驗方法發展到了壹個全新的高度,使物理學走上了真正的科學之路,也為近代自然科學的系統全面發展,開辟了廣闊的前景。伽利略把理論與實驗緊密和諧地結合在壹起,構成了壹套完整的科學研究方法,有力地推動了近代科學的發展。正是這種新方法--邏輯推理與科學實驗相結合,使物理學擺脫了依靠形而上學的辨證、自覺、猜想和定性論證的局面,走上了堅實的科學道路。雖然伽利略沒有把實驗作為理論的唯壹支點,但實驗改變了科學的性質和方向。正是在這個意義上,伽利略被稱為科學實驗方法的創始人和現代科學的奠基人。愛因斯坦和因費爾德在
《物理學的演進》壹書中這樣評論道:"伽利略的發現及其對數學推理的應用,是人類思想史上最偉大的成就之壹,標誌著物理學的真正開端"。這壹評價對我們今天仍有深刻的啟示。
4.對哲學的貢獻
他堅持與唯心主義和教會經院哲學作鬥爭,主張用具體實驗來認識自然規律,認為經驗是理論知識的源泉。他不承認世界上存在絕對真理和絕對權威,反對盲目迷信。他承認物質的客觀性和多樣性以及宇宙的無限性,這些觀點對唯物主義哲學的發展具有重要意義。但是,由於歷史的局限性,他強調只有可以還原為數量特征的物質屬性才是客觀的。
8.焦耳
焦耳是英國著名科學家,從小熱愛物理,經常自己動手做壹些電和熱的實驗。
有壹年放假,焦耳和哥哥壹起到鄉下旅行。聰明好學的焦耳在遊玩的同時也不忘做物理實驗。
他發現了壹匹瘸馬,在哥哥的帶領下,他悄悄地躲在馬背上,用沃達電池將電流通到馬身上,想試試動物在電流刺激後的反應。結果是他想看到的反應:馬受到電擊後瘋狂地跳了起來,差點踢到他的哥哥。
盡管危險重重,但焦耳對實驗的熱愛並沒有打消他的鬥誌。他和吉格斯再次劃船來到群山環抱的湖邊,焦耳想試試這裏的回聲有多大。他們在火槍裏塞滿了火藥,扣動了扳機。隨著 "砰 "的壹聲,壹股長長的火流從槍口噴出,燒掉了焦耳的眉毛,差點把他弟弟嚇得掉進湖裏。
這時,天空烏雲密布,電閃雷鳴,剛想上岸躲雨的焦耳發現,每次閃電過後很久才能聽到轟隆隆的雷聲,這是怎麽回事呢?
焦耳顧不上躲雨,拉著弟弟爬上山坡,用懷表仔細記錄下每次閃電和雷聲之間的時間。
開學後,焦耳幾乎迫不及待地把自己做的所有實驗都告訴了老師,並向老師請教。
老師微笑著對焦耳耐心地解釋說:"光和聲音的傳播速度不同,光快,聲音慢,所以人們總是希望先看到閃電,再聽到雷聲,其實閃電和雷聲是同時發生的。"
焦耳聽後恍然大悟。從此,他更加癡迷於學習科學知識。通過不斷學習和認真觀察計算,他終於發現了熱功當量和能量守恒定律,成為傑出的科學家
焦耳壹生從事實驗研究,在電磁學、熱力學、氣體分子動力學理論等方面做出了傑出貢獻。他是通過自學成為物理學家的。