科学起源

	亚里士多德（384-322 BC） 古希腊科学和哲学的集大成者，师从大哲学家柏拉图，但他抛弃了柏拉图的唯心主义观点（现象世界是理念世界的投影），认为知识起源于感觉，概念依附实体而存在。他开创了逻辑学、物理学、伦理学、政治学、生物学等学科的独立研究，他的学术思想对西方科学文化产生了不可估量的影响。
	阿基米德（287-212 BC） 古希腊哲学家、数学家、物理学家，他发现了浮力定理和杠杆原理，他是静力学和流体静力学的奠基人，被誉为“力学之父”。在他的《方法论》中就已经蕴含了微积分的思想，贯穿全篇的则是如何将数学模型进行物理上的应用。他无比自信的说道：“给我一个支点，我就能撬起整个地球。”

  科学革命

	哥白尼（1473-1543） 波兰天文学家、数学家，他提出日心说，否定了教会的权威，改变了人类对自然和自身的看法。在他的《天体运行论》中说过，前人有权虚构圆轮来解释星空的现象，他也有权尝试一种比圆轮更妥当的方法，来解释天体的运行。他的名言“现象引导天文学家”引领后来者脱离教会的束缚，向着真理勇敢的前行。
	伽利略（1564-1642） 意大利数学家、物理学家、天文学家，近代实验科学奠基人。他首先在科学实验的基础上融汇贯通了数学、物理学和天文学三门知识，改变了人类对物质运动和宇宙的认识。他以系统的实验和观察推翻了纯属思辨传统的自然观，开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，被誉为“近代力学之父”、“现代科学之父”。

 经典物理

	牛顿（1643-1727） 英国物理学家、数学家，英国皇家学会会长，他将天上和地下的运动规律统一了起来，被誉为有史以来最伟大的物理学家。在力学上，他提出了万有引力、牛顿运动定律。在数学上，他创建了微积分。他是完整的物理因果关系创始人。爱因斯坦评价他说：“只有把他的一生看作为永恒真理而斗争的舞台上一幕才能理解他”
	麦克斯韦（1831-1879） 英国物理学家、数学家，经典电动力学创始人，统计物理学奠基人之一。他建立的麦克斯韦方程组将电磁光统一起来，是继牛顿以后，物理学的第二次大统一。他的经典电动力学预言了电磁波的存在，提出了光的电磁说，无疑他是电磁学理论的集大成者。在热力学上，他推导出的麦克斯韦分布式，是应用最广泛的科学公式之一，在许多物理分支中有着重要的作用。
	玻尔兹曼（1844-1906） 奥地利哲学家、物理学家，热力学和统计物理学奠基人之一。他发展了麦克斯韦的分子运动类学说，把物理体系的熵和概率联系起来 ，阐明了热力学第二定律的统计性质，并引出能量均分理论（麦克斯韦-波尔兹曼定律)。他指出一切自发过程，总是从概率小的状态向概率大的状态变化，从有序向无序变化。他用“熵”量度一个系统中分子的无序程度，给出熵S与无序度Ω之间的关系为S=k lnΩ。

  现代物理

	爱因斯坦（1879-1955） 犹太裔物理学家，被誉为继牛顿以来最伟大的物理学家，开创了现代科学技术新纪元，被誉为“世纪伟人”。他成功解释了光电效应，他创立了狭义相对论和广义相对论。相对论对于现代物理学的发展和现代人类思想的发展都产生了巨大的影响，他严格地考察了时间、空间、物质和运动这些物理学的基本概念，给出了科学而系统的时空观和物质观，从而使物理学在逻辑上成为完美的科学体系。
	玻尔（1885-1962） 丹麦物理学家，量子论奠基人之一，哥本哈根学派的创始人。他通过引入量子化条件，提出了玻尔模型来解释氢原子光谱。他提出互补原理和哥本哈根诠释来解释量子力学，对二十世纪物理学的发展有深远的影响。他与爱因斯坦的那场关于量子物理的争论必将载入是思想的史册。
	薛定谔（1887-1961） 奥地利物理学家，量子力学创始人之一。他在德布罗意物质波理论的基础上，建立了波动力学。由他所建立的薛定谔方程是量子力学中描述微观粒子运动状态的基本定律，它在量子力学中的地位大致相似于牛顿运动定律在经典力学中的地位。
	狄拉克（1902-1984） 英国物理学家，量子力学创始人之一。他将相对论引进了量子力学，建立了著名的狄拉克方程，并且从理论上预言了正电子的存在。杨振宁说：“在量子物理学中，对称概念的存在，我曾把狄拉克这一大胆的、独创性的预言比之为负数的首次引入，负数的引入扩大改善了我们对于整数的理解，它为整个数学奠定了基础，狄拉克的预言扩大了我们对于场论的理解，奠定了量子电动场论的基础。”

《物理学发展与文化》教学大纲

课程编号： PY006029

课程名称： 物理学发展与文化    英文名称：TheDevelopment and Culture of Physics

学分/学时：1/16             课程性质：通识教育选修

适用专业：全部专业           建议开设学期：第1学期

先修课程：无               开课单位：物理与光电工程学院

一、课程的教学目标与任务

本课程以经典物理学和现代物理学的发展为重点内容，介绍物理学基本概念、定律和理论的发展，物理学世界图景和物理学研究方法的演变，物理学历次重大突破的实现过程、历史动因和重大意义。介绍重要物理学家的科学思想、研究方法和科学精神，给学生以科学创造的启迪。通过对物理学中重要的基本概念、定律、原理和理论的酝酿、形成和发展的过程，物理学基本概念的变革，物理学研究方法的演化等内容的教学，使学生获得关于物理学的发展过程的基本历史知识。通过对物理学发展过程的具体了解，加深学生对物理学知识和理论的实质、物理学思想、物理学方法、物理学发展动力和矛盾运动的理解和掌握，感受科学创造精神的激励，提高学生自身的科学素质和创造素质。

物理学的发展与文化作为物理教学中的一部分，有助于学生对物理知识的掌握和能力的提高，同时有利于向学生传授科学的方法和探究过程。本课程将有助于培养学生的唯物主义世界观、价值观，帮助学生建立对客观世界的科学态度。本课程可开设在大学物理课程之前，让学生从宏观历史发展的角度，提前建立对物理学理论体系和研究方法的系统性认识，培养自然科学素养和唯物论的科学情操，增进学生对后续理工科专业课程的兴趣。

二、课程具体内容及基本要求

（一）古代物理学(2学时)

通过本章教学，使学生了解古希腊物理学的发展、中国古代物理学进展以及古印度、巴比伦和阿拉伯的贡献。

1.基本要求

（1）了解古希腊物理学的进展

（2）了解中国古代物理学进展以及古印度、巴比伦和阿拉伯的贡献

（3）通过（1）、（2）的教学，对比中西方科学启蒙思想，了解中西方科学文化的异同

2.重点、难点

（1）阿基米德在静力学和流体力学方面的贡献

（2）西方理性科学文化的核心思想

（二）文艺复兴与经典物理学的兴起（4学时）

通过本章教学，使学生了解文艺复兴的启蒙思想对科学发展的推动。了解伽利略、牛顿等的主要成就和科学思想。了解牛顿的伟大综合和理论飞跃。

1.基本要求

了解文艺复兴时期科学思想复兴的历史原因和科学文化的演变，掌握近代物理学思想的基本精髓。

2.重点、难点

（1）达芬奇、哥白尼、开普勒的科学成就

（2）伽利略、牛顿等的主要科学思想，及其对科学文化进步的贡献

（三）经典电磁学和光学的建立与发展（4学时）

通过本章教学，使学生掌握对电磁现象和光学现象的认识，了解光学的历史与两种思想的斗争，建立科学分析事物的思想观念。

1.基本要求

了解库仑定律和电流的发现，安培和法拉第的主要贡献。掌握麦克斯韦电磁场理论，了解电磁波的发现和光速的测定。了解光的波动说与微粒说的斗争。体会近代科学思想和科学文化在电磁学、光学发展过程中的辩证作用

2．重点、难点

（1）库仑定律、欧姆定律、法拉第定律及麦克斯韦的电磁场理论、电磁波理论

（2）安培的科学思想及研究思路

3.作业及课外学习要求

上交一份小作业，涉及与物理学思想、物理学文化相关问题的探讨

（四）相对论和量子力学的建立（4学时）

通过本章教学，使学生了解近代物理学的变革，掌握狭义相对论和广义相对论的基本思想，了解量子理论的建立和发展过程。理解及领会二十世纪初的物理学革命对自然科学文化所造成的影响和改变。

1.基本要求

对近代物理学变革进行系统性介绍，使学生接受和掌握新时代的物理学思想和文化内涵。了解和分析产生变革的根源及其对物理学文化产生的影响，从中进一步建立唯物主义的世界观，初步掌握认识、分析客观事物的方法。

2．重点、难点

（1）相对论思想及基本时间、空间观念的革命

（2）量子力学的物理图像和统计解释

（3）量子理论与经典理论的关系及比较

3.作业及课外学习要求

上交一份小作业，涉及对近代物理学发展、物理学文化和思想变革的探讨

（五）新世纪的物理学（2学时）

通过本章教学，使学生了解核能及应用，核物理的发展；高能物理的工作，粒子与反粒子，粒子对撞机等实验手段的增强；爱因斯坦的受激辐射原理，激光的优点及运用；从电子管到晶体管、集成电路；超导物理及超导材料。

1.基本要求

对二十世纪新型物理学的诸多方面内容进行初步了解，理解物理学变革对当今科技和人类社会所带来的影响。了解现代物理学的进步、所存在的问题及未来的发展方向。

2.重点、难点

（1）原子核物理学的兴起

（2）粒子物理学的发展

（3）激光的发展

（4）凝聚态物理的进展

（5）现代信息科学技术的发展

3.作业及课外学习要求

课程结束后上交期末课程论文

三、教学安排及方式

总学时 16 学时，其中：讲授 16 学时，实验 0 学时，上机 0 学时，实践 0 学时，研讨 0 学时，线上 0 学时。

四、考核及成绩评定方式

最终成绩由平时作业成绩和课程文成绩组合而成。各部分所占比例如下：

平时作业成绩：40%。主要考核对每堂课知识点的复习、理解和掌握程度。

课程论文成绩：60%。主要考核发现、分析和解决问题的能力，以及语言及文字表达能力。学生可自拟题目或根据任课教师提出的题目撰写课程学习小论文，并在一定形式下进行宣讲、答辩，最后评定课程论文成绩。

过程成绩提交时间和总评成绩计算说明表

注：上表用于说明授课过程中分项成绩提交时间，教师应在规定的时间内提交对应成绩，提前或逾期无法提交，一旦提交无法修改。大纲可以根据需要自行定义提交成绩的次数、时间和名称或说明，总评成绩计算必须与考核和成绩评定方式中描述的一致。

五、教材及参考书目

教材：

《迷人的物理 物理学的发展历程及重大成就》，艾萨克·迈克菲著，人民邮电出版社，2017年3月第一版

参考书目：

       1.《改变世界的物理学》，倪光炯等编著，复旦大学出版社，2015年4月第四版

2.《物理学史》，弗·卡约里著，戴念祖译，中国人民大学出版社，2010年4月第一版

3.《科学史》，W.C.丹皮尔著，李珩译，中国人民大学出版社，2010年4月第一版

六、说明

（一）与相关课程的分工衔接

本课程对学生无任何特殊的基础知识要求，任何专业的本科生均可选修本课程。各个专业学生均可从本课程中受益。

（二）其他说明

无。

                                                 2018年08月05日