经典力学的历史贡献与启示

 将经典力学的发展分成5个阶段,即牛顿力学、拉格朗日力学、哈密顿力学、非完整力学以及伯克霍夫力学。概述各个阶段的历史贡献,从贡献中发现问题并得到启示。     

“牛顿力学”和“经典力学”

不少力学教科书和有关文章及报告常将“牛顿力学(Newtonian mechanics)”和“经典力学(classicai mechanics)”混为一谈。如郭士堃同志的《理论力学》上册第一章结论就写道:“时间、空间、运动着的物质(以质量为其量度)和力,是伽利略和牛顿所奠定的经典力学(即牛顿力学)中的几个基本概念”等、实际上这两个名词的内涵是不同的;牛顿力学是以牛顿运动定律和万有引力定律为基础,研究速度远小于光速的宏观物体的运动     

经典力学在物理教学中的作用

物理学中的经典力学是指从牛顿到哈密顿的理论体系。其中牛顿力学是经典力学中的一个重要组成部分，它反映了宏观低速领域内物体的运动规律，其主要内容是牛顿的运动三定律，它是整个物理学的基础。经典力学与热学、光学、电学、原子物理等都有密切联系。但随着物理学的进一步发展，经典力学的局限性也逐渐显露出来。     

牛顿第三定律在相对论条件下一般不成立

在一般的大学物理,电动力学或狭义相对论等教科书中,只是简单地指出:当物体运动速度可与真空中光速相比拟时,牛顿定律不再成立。或进一步指出:牛顿第二定律 F=ma 需要用新的动力学方程 F=dP/dt 来取代。至于牛顿第三定律在相对论条件下是否成立,一般都不加阐述。本文从相对论的时空观出发,进行定量分析,得出牛顿第三定律在相对论条件下一般不成立。只有当相互作用的两物体相互接触,而且相对速度为零时,牛顿第三定律才严格成立。当然,这并不排斥牛顿定律的重要性。它仍然是经典力学的基本定律,而且是在低速情况下相对论力学的一种极好近似。对于工程技术上存在的大量力学问题,牛顿力学还是足够精确的。     

狭义相对论和经典力学的哲学思考

本文论述了自十七世纪牛顿力学建立以来到廿世纪初创立狭义相对论,物理思维逻辑的发展。经典物理建立在经典力学的基础上。换句话说,建立在机械观的基础之上。经典力学提出了“以太”这个概念。为了测定地球相对于“以太”的速度,设计了麦克耳逊—莫雷实验。但是,实验确定测不出这个速度。“以太”可能不存在,但是提出“以太”却是必须的,也是必然的。这个概念推动了科学的发展。发展史表明,狭义相对论既是经典力学的延续,也是突破。狭义相对论有两条基本原理,它们充分显示了科学规律的朴素性。两条原理都只不过是实验结果。它们扬弃了绝对空间和绝对时间的传统观念。     

分析力学的建立

本文再现了十八世纪后期到十九世纪初期这段经典力学的发展历史,评价了其中有关科学家所作出的重要贡献,阐明了分析力学的建立过程。     

从运动微分方程推导面积速度守恒定律

开普勒三定律是开普勒发现的关于行星运行规律的基本定律,它为牛顿运动定律和万有引力定律提供了原始的实验证据.因此,它是牛顿经典力学的重要组成部分.本文从牛顿力学基本定律和万有引力定律出发,对开普勒第二定律面积速度守恒定律,予以证明.     

一个值得纪念的物理时代

<正> 回顾物理学的发展历程,20世纪的头三十年是一个值得纪念的黄金时代。在19世纪末已经建立起完整的经典物理学理论体系,这就是以牛顿三大定律和万有引力定律为基础的经典力学;以麦克斯韦方程组和洛仑兹力公式     

物理学史浅说(Ⅱ)

牛顿对力学的研究牛顿的生平伟大的英国科学家伊隆克·牛顿1643年生于英国东海岸乌尔索浦村。他的父母是不大富裕的农场主。牛顿开始在一个乡村学校读书。1661年进入剑桥大学学习。他大学毕业之后,沿着科学的阶梯一步步上升,于1669年当了剑桥大学的教授,适年二十六岁。牛顿在剑桥大学工作期间,写了一部力学名著《自然哲学的数学原理》。这个题目是与当时的科学理论相符合的,因为那时把物理学叫做自然哲学,而力学是物理学的基础。这本书的第一版于1687年问世,书中阐述了经典力学基础。     

论理论与时空观

证明了狭义相对论的时空观本质上是“电磁学的时空观”;经典力学的时空观本质是“牛顿第二定律的时空观”,并提出了发展一种新的时空观的方法。     

重新认识牛顿力学

利用混沌理论论证了牛顿力学在非线性系统中存在内在随机性.为消除人们几百年来对牛顿力学的决定论观念,人们不得不回过头来重新认识牛顿力学,把物理学推向新的发展阶段的重要意义进行了系统讨论.     

螺旋理论及其总框图

螺旋理论是由牛顿力学发展起来的,用来描写物体运动的力学体系。其深刻性在于从物体运动的本来面貌入手,将平动与转动作综合考虑.这不仅使问题的处理大为简化.而且“在螺旋表述下,整个牛顿力学重新组织成统一、和谐、简洁、明快的力学体系”。同时,该体系“将粒子与场的运动规律以和谐,简洁、高度综合的表述方法统一起来”。本文将螺旋理论中的主要内容作了概括,并以图表的形式指出了螺旋理论体系本身的框架结构以及该体系与牛顿力学的内在联系。     

论理论与时空观

证明了狭义相对论的时空观本质上是“电磁学的时空观”;经典力学的时空观本质是“牛顿第二定律的时空观”.并提出了发展一种新的时空观的方法     

动力能量学基础理论的提出及应用原理示意——动力学基础理论的集合及牛顿力学定律的定位与“能量守恒”、“相对论”的关系

牛顿力学诞生于300年前现代工业的萌芽期，所研究的对象基本上以重力、爆炸力或弹道力为主。工业科学发展到今天，牛顿力学作为动力学的基础也应该随着动力发展而发展，要能够对所有动力（包括人为动力）现象有一个统一完善的理论体系。如：机电动力、热动力、流体动力等，已经是人类生存环境无处不在的重要部分，但用经典的牛顿力学来完整地解释它们却存在一些问题。最根本的原因是经典力学是以常规一次性施力为研究对象，现代力学要面对的多是持续性施力的情况，而光电动因、宇宙大爆炸论的出现更需要统一的理论。论文要解决的是经典动力学与现代动力学共同的“动力微分关系”，和“变量到常量”“量变到质变”的不同关系；特别是人造动力装置往往是将动力与运动体做成一体，就容易混淆质量m与作用力F的主从关系a、功能关系Nt、表里状态v。将牛顿定律各自准确地定位于动力学系统中，从而实现了经典力学与现代动力学的统一，包括与“相对论”的通解。同时也揭示了持续动力在变量与常量的交替中，可以主动地获取更大的做功能力和更多的能量利用效率。这也解决了一些动力学应用中的一些困惑和五花八门的做法。     

伽利略变换及其在力学教学中的处理

本文探讨了在教学过程中如何将伽利略变换同牛顿力学的具体内容融合起来,以期解决一般力学教材没有较好地把伽利略变换所反应的时空特征融合在牛顿力学的具体内容中,且在涉及参照系变换的内容时,没有明确指出是以伽利略变换为依据.     

典力学代表人物的研究方法及比较

力学的发展为自然科学提供了至今人们公认的科学工作方法,对人类的文明进步起了巨大的作用.着眼于经典力学研究方法的形成和完善,亚里士多德、阿基米德、伽利略和牛顿的方法最具代表性.本文对这四科学巨匠的研究方法进行了概括、分析和比较,并阐述了这些研究方法对现代科学研究的作用和影响.     

经典力学代表人物的研究方法及比较

力学的发展为自然科学提供了至今人们公认的科学工作方法，对人类的文明进步起了巨大的作用．着眼于经典力学研究方法的形成和完善，亚里士多德、阿基米德、伽利略和牛顿的方法最具代表性．本文对这四科学巨匠的研究方法进行了概括、分析和比较，并阐述了这些研究方法对现代科学研究的作用和影响．     

牛顿力学和相对论理论基础的分析与比较

欧洲普朗克望远镜最近测量到的宇宙微波背景辐射存在宇观不对称,这种整个宇宙的不对称性不能用现有理论解释,人们需要对传统理论进行新的考察。任何理论在创建时都有一些假设前提,这些假设前提构成了理论的基础。在牛顿力学中,牛顿假定存在惯性系,所有牛顿力学方程只对惯性系成立。相对论则以四条公理作为逻辑起点。讨论理论的逻辑起点有助于加深对理论的理解,尤其是研究理论的适用范围时,内部逻辑很难帮助找到突破口,而解剖理论的基础则是有效方法之一。本文详细分析了牛顿力学和相对论的理论基础,运用了一些新的方法,得到了一些新的结论,这些新的方法和结论将有助于对未来理论发展趋势的把握。     

量子物理学的兴起和哥本哈根学派

一、十九世纪物理学的成就和问题 1.经典物理学体系的基本完成 十九世纪是历史上“给予人类以文明和文化的世纪”,而在科学史上则是经典物理学作为一个理论体系而接近完成的世纪。说它“接近”完成,是由于还缺少一次最后的“翻修”,那就是本世纪初期相对论对经典物理学的那次再表述。 随着分析力学的发展,经典力学在十九世纪期间得到了很大的完善和更加广泛的应用。由于形式体系的渐臻完善,力学理论无形中成了每一种物理学理论的“样板”。我们知道,经典力学主要关心的是质点或质点系的运动,它基本上是“质点的力学”。     

物力线及其相关的运用之一——理论基础部分（静态力上）

力学的发展未因牛顿理论而终结,而相对论和量子力学已表现出局限性,爱因斯坦试图建立大统一场理论,以失败告终。