物理學的重大進展是經濟還是文化

【專家解說】：一、經典力學
1、產生的背景
1、14世紀以后，伴隨歐洲資本主義的萌芽，新興的資產階級在經濟上和政治上對自然科學產生了迫切的需要。
2、文藝復興運動解放了人們的思想，推動了自然科學研究。
3、伽利略的研究成果，為經典力學的創(chuàng)立奠定了基礎。
希臘學者亞里士多德認為地球上的物體運動有天然運動和受迫運動。他認為物體的受迫運動是推動者加于被推動者的，推動者一旦停止推動，運動就會立即停止。
16世紀末17世紀初，隨著文藝復興運動的擴展和人的思想解放，意大利科學家伽利略認為研究自然界必須進行系統(tǒng)的觀察和實驗。他將科學實驗與數(shù)學相結合，進行科學研究，并強調追究事物之間的數(shù)學關系。
1590年的一天，26歲的伽利略為了證實自己論斷的正確，他來到比薩斜塔的七層陽臺上，將一個約4.5千克重的石塊和約0.45千克重的小石塊同時放下，結果兩石塊同時落地。1604年，伽利略在實驗中發(fā)現(xiàn)：物體下落時的距離與所用時間的平方成正比，而物體下落的速度與物體的重量無關，這就是著名的落體定律。他還通過實驗證實了勻速運動定律和勻加速運動定律。
伽利略的研究表明，外力并不是維持運動狀態(tài)的原因，而只是改變運動狀態(tài)的原因。這是對古希臘哲學家亞里士多德以來有關運動觀念的重大變革，為經典力學的建立奠定基礎。他的發(fā)現(xiàn)以及他開始的科學研究方法，是人類思想史上偉大的成就之一，標志著物理學的真正開端。
2、牛頓力學體系的產生
1標志：1687年牛頓發(fā)表《自然哲學的數(shù)學原理》，提出物體運動三大定律（慣性定律、比例定律、作用與反作用定律）和萬有引力定律。
2特點：以實驗為基礎，以數(shù)學為表達形式。經典力學最顯著的特征之一就是注重實驗，實驗可以進一步揭示客觀現(xiàn)象和過程之間內在的邏輯聯(lián)系，并由此得出重要的結論。另一個顯著特征是它的數(shù)學化，這種數(shù)學化的根源是自然內在的數(shù)學關系。自然的數(shù)學結構是近代科學的先驅們深信不疑的真理。
3意義：
A、具有科學性和預見性。牛頓力學體系對解釋和預見物理現(xiàn)象具有決定性意義，根據牛頓力學體系，人們發(fā)現(xiàn)了海王星和冥王星。
B、把地球上物體的力學和天體力學統(tǒng)一到一個基本的力學體系之中，正確地反映了宏觀物體低速運動的客觀規(guī)律，實現(xiàn)了自然科學的一次大綜合，是人類認識自然界的一次大飛躍。
C局限性：建立在日常生活中常見的低速運動的物質之上，認為存在絕對靜止和絕對時間，然而，隨著科學的飛速發(fā)展，物理學出現(xiàn)一系列新現(xiàn)象，無法用經典力學來解釋高速運動的微觀粒子發(fā)生的現(xiàn)象，這使其陷入危機，面臨著挑戰(zhàn)。
D、標志著近代科學的形成。
二、相對論的創(chuàng)立
1、歷史背景：19世紀末出現(xiàn)了“物理學危機”
19世紀末，物理學界連續(xù)發(fā)生了三個重大事件，這就是X射線、放射性和電子的發(fā)現(xiàn)。這三大發(fā)現(xiàn)以實驗事實使得原子不可分、不變化的傳統(tǒng)觀念發(fā)生了動搖。物理學家們曾認為的似乎已經基本上完成了的經典物理學體系，從根本上出現(xiàn)了動搖，這就是所謂的“物理學危機”。經典物理學所研究的是人們日常生活中易于理解的宏觀世界，三大發(fā)現(xiàn)所揭示的卻是人們沒有直接經驗的微觀現(xiàn)象，這表明人們對物質世界的認識已經深入了一個層次。物理學的“危機”沒有嚇倒大多數(shù)物理學家，他們繼續(xù)向前探索，于是產生了以量子論和相對論的建立為標志的物理學革命，物理學從此開辟了新的天地。
2、相對論的主要內容：狹義相對論和廣義相對論
20世紀初，德國物理學家愛因斯坦經過多年的研究提出了相對論，相對論包括狹義相對論和廣義相對論。
狹義相對論認為，物體運動時，質量會隨著物體運動速度增大而增加，同時，空間和時間也會隨著物體運動的變化而變化，即會發(fā)生尺縮效應和鐘慢效應。
廣義相對論認為，空間和時間的性質不僅取決于物質的運動情況，也取決于物質本身的分布狀態(tài)。
※相論與我們的生活
狹義相對論最著名的推論是質能公式，它可以用來計算核反應過程中所釋放的能量，并導致了原子彈的誕生。而廣義相對論所預言的黑洞，也相繼被天文觀測所證實。
愛因斯坦的狹義相對論，在我們的日常生活中是很難理解的，因為我們日常接觸的都是遠遠小于光速的運動，根本無法察覺到愛因斯坦相對論所描述的相對論效應：長度變短、時鐘變慢。但如果接近光速的運動能變成現(xiàn)實的話，會出現(xiàn)這樣的景象：一個人坐上接近光速的火箭高去作星際航行。一年后他回來了，發(fā)現(xiàn)兒子已經是白發(fā)蒼蒼的老人，而自己還是那樣年輕。中國古代傳說中的“天上方一日，人間已一年”就可用相對論得到解釋。
3、意義
1、物理學思想的一次重大革命，它否定了經典力學的絕對時空論，從本質上修正了由狹隘經驗建立起來的時空觀，深刻地揭示了時間和空間的本質屬性，即：揭示了時空的可變性、時空變化的聯(lián)系性，樹立了新的時空觀、運動觀、物質觀。這一理論被后人譽為20世紀人類思想史上最偉大的成就之一。
2、愛因斯坦的相對論也發(fā)展了牛頓力學，將牛頓力學概括在相對論力學之中，推動物理學發(fā)展到一個新的高度。
三、量子論的誕生與發(fā)展
1、誕生的歷史背景
119世紀末20世紀初，電子和放射性的發(fā)現(xiàn)，打開了原子的大門，使人們對物質的認識深入到了原子內部。
2大量的實驗表明，微觀粒子的運動不能用通常的宏觀物體的運動規(guī)律進行描述。
2、誕生與發(fā)展
1900年，德國物理學家普朗克提出量子假說，宣告了量子論的誕生。普朗克并由此而獲得了諾貝爾物理學獎。愛因斯坦利用量子論成功地解釋了光電效應出現(xiàn)的現(xiàn)象及光的本質，進一步推動了量子論的發(fā)展。丹麥物理學家玻爾把量子論用于原子結構的研究，創(chuàng)立了原子結構的理論。20世紀30年代，經過眾多科學家的努力量子力學最終建立。量子力學是研究微觀世界粒子運動規(guī)律的科學。今天，我們的現(xiàn)代文明，從電腦，電視，手機到核能，航天，生物技術，幾乎沒有哪個領域不依賴于量子論。量子力學和狹義相對論結合形成原子物理學，指導制造原子彈、氫彈和建立核電站。量子力學還為電子技術、半導體技術和激光技術等奠定了理論基礎。
3、影響
1、量子論使人類對微觀世界的基本認識取得革命性的進步，成為20世紀最深刻、最有成就的科學理論之一。
2、量子論與相對論一起構成現(xiàn)代物理學的基礎，并彌補了經典力學在認識宏觀世界和微觀世界方面的不足。
3、推動了物理學自身的進步，開闊了人們的視野，改變了人們認識世界的角度和方式。
★小結：經典力學、相對論與量子論的關系
經典力學改變了自古代以來人們的認識論和方法論。相對論打破了牛頓以來傳統(tǒng)的絕對時空觀，但并非全盤否定牛頓力學。牛頓力學反映的是宏觀物體低速運動的客觀規(guī)律，而相對論反映的是物體高速運動的客觀規(guī)律，是對牛頓力學的繼承和發(fā)展。牛頓力學是相對論的一種特例（物體低速運動狀態(tài)），包括在相對論體系中。量子論則是研究微觀世界粒子運動規(guī)律的科學。量子論與相對論一起，構成了現(xiàn)代物理學的基礎。