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本书介绍物理学发展的历史，着重讲述物理学基本概念、基本定律和各主要分支的形成过程，特别侧重现代物理学的发展史。

　　本书内容包括：力学、热学、电磁学和经典光学的发展；十九、二十世纪之交实验新发现和现代物理学革命；相对论的建立和发展；早期量子论和量子力学的准备；量子力学的建立与发展；原子核子物理学和粒子物理学的发展；凝聚态物理学简史；现代光学的兴起；天体物理学的发展；诺贝尔物理学奖； 实验和实验室在物理学发展中的地位和作用；单位、单位制与基本常数简史等。书中配有500多张历史图片，书末还附有物理学大事年表。
 

作者简介

郭奕玲

　　1931年生，江西南康人，清华大学物理系教授。从事物教育和实验物理学史研究多年。
　　经历
　　上海师范大学、华东地质学院、台湾东吴大学等十余所院校的兼职教授或客座教授，以及《大学物理》编委、中国物理学会教学委员会委员等职务。
　　着作
　　着有《近代物理发展中的着名实验》、《诺贝尔物理学奖一百年》、《大学物理中的着名实验》、《近代物理着名实验简介》等三十余部着作
　　
沈慧君

　　1935年生，淅江慈溪人，清华大学物理系教授。从事物理教学和物理学史研究多年。
　　经历
　　中国物理学会理事、北京物理学会常务理事兼副祕书长、《物理通报》编委、赣南师范学院兼职教授。
　　着作
　　着有《大学物理习题讨论课指导》、《经典物理中的着名实验》、《物理学史话》《X射线与显微术》等二十余部着作
　　
审定者简介

李精益 审校

　　台湾大学物理学士，美国德州大学奥斯汀分校（UT-Austin）物理博士。近二十年来积极参与科学普及化的工作，撰写文章及翻译书籍；主要译作有《薛汀格的猫》、《相对论入门》及《费曼物理学讲义Ⅱ》第2-4册。另曾审校数十本书，内容涵盖数理学科、科学史、科学普及、中外历史等。

力学的发展1
1.1　历史概述2
1.2　天文学的新进展揭开了科学革命的序幕4
1.3　惯性定律的建立 14
1.4　伽利略的落体研究18
1.5　万有引力定律的发现29
1.6　《自然哲学之数学原理》和牛顿的大综合38
1.7　碰撞的研究41
1.8　牛顿以后力学的发展45
1.9　牛顿的绝对时空观和马赫的批判51

热学的发展55
2.1　历史概述56
2.2　热现象的早期研究56
2.3　热力学第一定律的建立65
2.4　卡诺和热机效率的研究81
2.5　绝对温标的提出84
2.6　热力学第二定律的建立88
2.7　热力学第三定律的建立和低温物理学的发展94
2.8　气体动理论的发展99
2.9　统计物理学的创立112

电磁学的发展125
3.1　历史概述126
3.2　早期的磁学和电学研究126
3.3　库仑定律的发现131
3.4　动物电的研究和伏打电堆的发明141
3.5　电流的磁效应146
3.6　安培奠定电动力学基础151
3.7　欧姆定律的发现153
3.8　电磁感应的发现155
3.9　电磁理论的两大学派161
3.10　马克士威电磁场理论的建立163
3.11　赫兹发现电磁波实验173
3.12　马克士威电磁场理论的发展178

经典光学的发展181
4.1　历史概述182
4.2　反射定律和折射定律的建立182
4.3　牛顿研究光的色散187
4.4　光的微粒说和波动说193
4.5　光速的测定200
4.6　光谱的研究204

实验新发现和现代物理学革命213
5.1　历史概述214
5.2　十九／20世纪之交的三大实验发现215
5.3　「以太漂移」的探索231
5.4　热辐射的研究244
5.5　经典物理学的「危机」251

相对论的建立和发展255
6.1　历史背景256
6.2　爱因斯坦创建狭义相对论的经过259
6.3　狭义相对论理论体系的建立269
6.4　狭义相对论的遭遇和实验检验278
6.5　广义相对论的建立 281
6.6　广义相对论的实验验证291

早期量子论和量子力学的准备301
7.1　历史概述302
7.2　普朗克的能量子假设302
7.3　光电效应的研究306
7.4　固体比热312
7.5　原子模型的历史演变317
7.6　α散射和拉塞福有核原子模型323
7.7　波耳的定态跃迁原子模型和对应原理327
7.8　索末菲和埃伦费斯特的贡献332
7.9　爱因斯坦与波粒二象性341
7.10　X射线本性之争344
7.11　康普顿效应345

量子力学的建立与发展353
8.1　历史概述354
8.2　电子自旋概念和不相容原理的提出355
8.3　德布罗意假说 357
8.4　物质波理论的实验验证360
8.5　矩阵力学的创立365
8.6　波动力学的创立366
8.7　波函数的物理诠释369
8.8　不确定原理和互补原理的提出370
8.9　关于量子力学完备性的争论372
8.10　量子电动力学的发展377

原子核物理学和粒子物理学的发展385
9.1　历史概述386
9.2　放射性的研究386
9.3　人工核反应的初次实现 393
9.4　探测仪器的改善 395
9.5　宇宙射线和正电子的发现399
9.6　中子的发现402
9.7　人工放射性的发现406
9.8　重核裂变的发现407
9.9　链式反应 412
9.10　原子核模型理论414
9.11　加速器的发明与建造416
9.12　β衰变的研究和微中子的发现422
9.13　介子理论和μ子的发现425
9.14　奇异粒子的研究425
9.15　弱交互作用中宇称不守恆和CP破坏的发现426
9.16　强子结构和夸克理论430
9.17　量子色动力学的建立432
9.18　弱电统一理论的提出433
9.19　夸克模型的发展436

凝聚态物理学简史439
10.1　历史概述440
10.2　固体物理学的早期研究 441
10.3　固体物理学的理论基础444
10.4　固体物理学的实验基础448
10.5　电晶体的发明449
10.6　半导体物理学和实验技术的蓬勃发展 453
10.7　超导电性的研究459
10.8　超流动性的发现465
10.9　量子霍尔效应与量子流体的研究470
10.10　非晶态物理的发展477
10.11　高压物理学的发展481
10.12　软物质物理学的兴起484

现代光学的兴起487
11.1　雷射科学的孕育和准备488
11.2　微波激射器的发明494
11.3　雷射的设想和实现498
11.4　雷射技术的发展506
11.5　全相术的发明和应用510
11.6　雷射光谱学513
11.7　非线性光学516
11.8　量子光学519
11.9　量子资讯光学522
11.10　原子光学525

天体物理学的发展531
12.1　天体物理学的兴起532
12.2　皮克林谱系之谜535
12.3　恆星演化理论的建立538
12.4　类星体的发现541
12.5　宇宙背景辐射的发现543
12.6　脉冲星的发现547
12.7　星际有机分子的发现551
12.8　黑洞的研究552
12.9　暗物质和暗能量的探索555

诺贝尔物理学奖561
13.1　诺贝尔物理学奖的设立562
13.2　诺贝尔物理学奖的分布统计563
13.3　时代划分566
13.4　分类综述572

实验和实验室在物理学发展中的地位和作用615
14.1　实验在物理学发展中的作用616
14.2　实验室在物理学发展中的地位620

单位、单位制与基本常数简史641
15.1　基本单位的历史沿革642
15.2　单位制的沿革649
15.3　基本物理常数的测定与评定656
15.4　物理学的新发现对基本常数的影响664

结语667
附录　物理学大事年表673
参考文献699
 

1.1　历史概述
 
力学是物理学中发展最早的一个分支，它和人类的生活与生产联系最为密切。早在遥远的古代，人们就在生产劳动中应用了槓桿、螺旋、滑轮、斜面等简单机械，从而促进了静力学的发展。古希腊时代，就已形成比重和重心的概念。阿基米德（Archimedes，约西元前287-前212）的槓桿原理和浮力原理提出于西元前二百多年。我国古代的春秋战国时期，以《墨经》为代表作的墨家，总结了大量力学知识，例如：时间与空间的联系、运动的相对性、力的概念、槓桿平衡、斜面的应用以及滚动和惯性等现象的分析，涉及力学的许多部门。虽然这些知识尚属力学科学的萌芽，但在力学发展史中应有一定的地位。
 
16世纪以后，由于航海、战争和工业生产的需要，力学的研究得到了真正的发展。钟表工业促进了等速运动的理论；水磨机械促进了摩擦和齿轮传动的研究；火炮的运用推动了抛射体的研究。天体的运行提供了机械运动最纯粹、最精确的数据资料，使得人们有可能排除摩擦和空气阻力的干扰，对机械运动得到规律性的认识。于是，天文学为力学找到了一个最理想的「实验室」，这就是天体。但是，天文学的发展又和航海事业分不开，只有等到16、17世纪，这时资本主义生产方式开始兴起，海外贸易和对外扩张刺激了航海的发展，这才提出对天文现象作系统观测的迫切要求。第谷‧布拉赫（Tycho Brahe, 1546-1601）顺应了这一要求，以毕生精力採集了大量观测资料，为克卜勒（Johannes Kepler, 1571-1630；大陆用「开普勒」）的研究做了准备。克卜勒于1609年和1619年先后提出了行星运动的三条规律，即克卜勒三定律。
 
在数学方面，13-14世纪英国牛津大学的默顿（Merton）学院聚集了一批数学家，对运动的描述作过研究，他们提出了平均速度的概念，后来又提出加速度的概念，为新科学的诞生做了准备。
 
16-17世纪，以伽利略（Galileo Galilei, 1564-1642）为代表的物理学家对力学开展了广泛研究，得到了落体定律。伽利略的两部着作：《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》（1632年）和《关于力学和运动两门新科学的谈话》（简称《两门新科学》；1638年），为力学的发展奠定了思想基础。随后，牛顿（Isaac Newton, 1642-1727）把天体的运动规律和地面上的实验研究成果加以综合，进一步得到了力学的基本规律，建立了牛顿运动三定律和万有引力定律。

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