物理学基本概念的历史发展PDF电子书下载

1 牛顿力学的公理体系 1

1.1 机械决定论 3

1.1.1 机械决定论 3

1.1.2 必然性与偶然性 5

1.1.3 因果律与微分方程 5

1.1.4 基本假设 6

1.1.5 一个佯谬 7

1.1.6 初始条件——牛顿心目中的上帝 8

1.1.7 运动量的量度 10

1.2 绝对空间 12

1.2.1 惯性系 12

1.2.2 一个近似的理论 13

1.2.3 绝对运动与绝对空间 15

1.2.4 空间概念的历史回顾 17

1.3 绝对时间 20

1.3.1 时间概念 20

1.3.2 同时性概念的操作定义 21

1.3.3 伽利略变换 24

1.4 惯性系时空结构的基本假设 25

1.4.1 欧几里德空间 25

1.4.2 最古老的物理学 26

1.4.3 关于时空的基本假设 28

1.4.4 对称原理 29

1.5 万有引力定律 33

1.5.1 万有引力定律的实验基础 33

1.5.2 历史的等待 38

1.5.3 万有引力定律 42

1.5.4 超距作用观点 49

1.6 伽利略相对性原理 51

1.6.1 伽利略相对性原理 51

1.6.2 相对性原理、牛顿定律、伽利略变换的协调一致 52

1.7 原子论 54

1.7.1 德谟克利特原子学说 55

1.7.2 牛顿的物质观 55

1.7.3 原子是非经典概念 56

1.7.4 原子学说中的认识论观点 57

1.8 牛顿的科学研究方法 63

1.8.1 经验归纳法 63

1.8.2 牛顿对“假说”的态度 63

1.8.3 科学的推理方法 64

1.8.4 因果律 65

1.8.5 公理体系应是简单的、自然的、明白的 66

1.8.6 牛顿公理体系的科学内容和神学基础 67

1.9 牛顿力学的发展 68

1.9.1 科学中心向法国转移 68

1.9.2 能量概念 73

1.9.3 分析力学 76

2 电力的研究 87

2.1 电与磁 87

2.1.1 牛顿对力研究的指导思想 87

2.1.2 电与磁 87

2.2 电磁力的实验定律 91

2.2.1 静电力定律 91

2.2.2 电流的磁效应 93

2.2.3 磁生电 97

2.3 场概念 101

2.3.1 近距作用观点 101

2.3.2 自然力的统一基础 102

2.4 场的运动规律 103

2.4.1 力线的数学语言 103

2.4.2 经验定律的协调一致 104

2.5 从假设变为科学真理 107

2.5.1 判决性实验 107

2.5.2 赫兹实验 108

2.6 光的本性 110

2.6.1 几何光学 110

2.5.3 补充资料 110

2.6.2 光的微粒说 111

2.6.3 光的波动说 113

2.7 物理学基础的裂痕 114

2.7.1 经典物理的内容 114

2.7.2 决定论 115

2.7.3 以太物理学 115

2.7.4 以太的机械观 116

2.7.5 以太顽结 118

2.7.6 场物理学 119

2.7.7 探测绝对速度 123

2.7.8 洛仑茨－斐兹杰惹收缩学说 129

2.7.9 相对论的先驱 130

2.7.10 总结 131

3 热的研究 133

3.1 热力学第零定律——制造温度计是可能的（兼述物理量的量度体系） 134

3.1.1 温度是一个纯经验的概念 134

3.1.2 温度的量度 134

3.1.3 温度计 134

Ⅰ 热力学部分 134

3.1.4 选择不同的测温参量的量度体系，自然定律具有不同的形式 135

3.1.5 选择量度体系唯一的指导路线，是尽可能对自然规律作简单表述 136

3.1.6 结论 138

3.2 自然界的数学构造 139

3.3 关于热的本性的学说（一）——热质说 142

3.3.1 热量概念 142

8.3.2 卡诺学说 145

3.4.1 热是一种运动 150

3.4 关于热的本性的学说（二）——热之唯动说 150

3.4.2 建立热力学第一定律的历史条件 151

3.4.3 热力学第一定律——能量是守恒的 152

3.5 热力学第二定律——不是全部的热能转化为功 157

3.5.1 热力学第二定律的建立过程 157

3.5.2 熵函数 159

3.6 时间箭头 161

3.6.1 可逆过程 161

3.6.2 不可逆过程 162

3.6.3 时间指向 164

3.6.4 时间的量度 165

3.6.5 热寂论 166

3.6.6 时间有限还是无限？ 168

3.6.7 热寂论是错误的 169

3.7 热力学第三定律——我们永远不能达到那个最低的温度 171

Ⅱ 统计力学部分 174

3.8 分子运动论的历史发展 174

3.8.1 热是一种分子运动 175

3.8.2 宏观量是一种平均效应 176

3.8.3 几率分布 177

3.9 统计物理中的若干基本问题 181

3.9.1 H定理 181

3.9.2 “麦克斯韦妖” 182

3.9.3 熵的几率解释 183

3.9.4 原子论 184

3.9.5 信息量的研究 186

3.9.6 不可逆性的几率解释 187

3.9.7 玻尔兹曼常数k 188

3.9.8 热的机械观 189

3.10 原子是真实存在的吗？ 189

3.10.1 原子存在的实验依据 189

3.10.2 否定原子存在的哲学思潮 191

3.10.3 判决性实验——布朗运动 192

3.11 统计力学的佯谬 195

3.11.1 气体比热 195

3.11.2 吉布斯佯谬 197

3.11.3 热力学第三定律出现的佯谬 197

4 相对性物理学 199

Ⅰ 狭义相对论部分 199

4.1 爱因斯坦 199

4.2 第一个朴素的理想实验 200

4.3 爱因斯坦公设——两条自然定律 201

4.4 场物质 203

4.5 时间观念 204

4.5.1 问题 204

4.5.2 哲学修养 204

4.5.3 时间观念批判 205

4.6 洛仑茨变换 207

4.7 相对论的时空性质 209

4.7.1 时间膨胀效应 209

4.7.2 洛仑茨－斐兹杰惹收缩 212

4.7.3 闵可夫斯基空间 213

4.7.4 过去、现在与将来 216

4.7.5 孪生子佯谬 218

4.7.6 光速c 221

4.8 相对论力学——质能等价原理 222

4.8.1 惯性与质量 222

4.8.2 质量是相对量 223

4.8.3 质量是能量的量度 223

4.8.4 质速公式 225

4.8.5 推广 226

4.8.6 质能表观差异 227

4.9 质点与超距作用 231

4.9.1 新的世界图景 231

4.9.2 局域守恒 232

4.10 动量－能量四维矢量 234

4.11.3 相对论与电学基本原理的协调一致——麦克斯韦电磁理论的推导 237

4.11.2 电学的基本原理 237

4.11.1 麦克斯韦电磁理论 237

4.11 相对论与电学 237

4.12 狭义相对论的空间观念 246

Ⅱ 广义相对论部分 247

4.13 “引力疑难” 247

4.13.1 引力疑难 247

4.13.2 线索 248

4.13.3 经验基础 249

4.14 等效原理 249

4.15 物理与几何 251

4.15.1 作为数学的几何学 251

4.15.2 作为物理学的几何学 252

4.15.3 科学与假设 252

4.15.4 自然定律与几何学的结合 253

4.16 引力与弯曲空间 255

4.16.1 非欧几何 255

4.16.2 物质决定时空 256

4.16.3 揭开引力的神秘面纱 257

4.17 坐标的物理意义 258

4.18 引力场方程 262

4.19 广义相对论的实验验证 267

4.19.1 水星近日点的进动 268

4.19.2 光线弯曲 270

5 量子物理学 275

5.1 量子论的诞生 275

5.1.1 普适函数 275

5.1.2 电动力学与熵原理统一的失败 281

5.1.3 维恩公式的理论推导 284

5.1.4 普朗克公式的理论推导 285

5.2 光量子假设 292

5.2.1 光量子假设 292

5.2.2 比热 295

5.2.3 光量子的波粒二象性 295

5.2.4 几率律 298

5.2.5 粒子全同性 301

5.3 来自原子内部的信息 303

5.3.1 光谱结构 303

5.3.2 电子 306

5.3.3 X射线 307

5.3.4 放射性 308

5.3.5 现代原子模型 310

5.4 量子力学数学形式体系建立 314

5.4.1 玻尔原子理论 314

5.4.2 对应原理 323

5.4.3 矩阵力学 325

5.4.4 位相波概念 334

5.5 量子力学物理诠释 345

5.5.1 波函数的物理诠释 346

5.5.2 测不准原理 349

5.5.3 互补原理 351

5.5.4 爱因斯坦－玻尔论战 355

5.5.5 贝尔不等式 361

5.5.6 测量理论 363

主要参考文献与资料 364