物理学与人类文明Word文档格式.docx

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爱因斯坦的光子说与普朗克的量子说的本质差异在于，普朗克认为的量子说只是在原子发射或者吸收时是一份一份的，而能量（电磁波）则是连续的，而爱因斯坦责任为辐射的本质就是一份一份的。

1.2洛伦兹理论与爱因斯坦相对论的主要区别是什么？

洛伦兹理论是建立在绝对空间的基础之上的，他认为相对性不正确，认为存在绝对空间（以太），洛伦兹变换：

其中的速度是相对于绝对空间的，因而该变换时描述绝对空间运动的惯性系与绝对空间静止系之间的关系。

爱因斯坦认为相对性原理成立，在光速不变原理和相对性原理的基础上，推导出了形式上与洛伦兹变换公式一致的描述两个惯性系之间的坐标变换关系。

爱因斯坦认为，不存在绝对，不存在以太，上述变换的公式是描述两个任意惯性系之间的变换，是这两个惯性系之间的相对速度，根本与绝对空间的概念没有关系。

1.3相对论建立在哪两个假设的基础之上？

爱因斯坦的相对论是建立在：

1、相对性原理2、光速不变原理基础之上的。

1.4相对论有哪些重要结论？

相对论的重要结论是时间是相对的，空间也是相对的。

1.5谈谈你对质能关系的理解。

质能关系：

这个公式不是告诉我们质量可以转化为能量，能量也可以转化为质量，而是告诉我们能量和质量是同一事物的两个方面。

凡是有质量的东西都含有能量，凡是能量，也都同时具有质量。

1.6谈谈你对双生子佯谬的看法。

所谓双生子佯谬，就是说假设有一对双生子A与B，A一直生活在地球上，B则坐上高速的宇宙飞船飞向远方的星球进行星际旅行，然后再返回地球。

回来后发现B比A年轻许多。

用相对论的观点来看，只是肯定的。

将生活再三维时空中的每一个人假设为一个质点，静止的人可以认为是上下左右都不动的一个点。

在四维时空中，如图所示，一个静止不动的点在四维时空中表述为一条直线（pAq），而运动的质点表现为一条曲线（pBq）。

这种描述质点在四维时空中位置变化的曲线或者直线称为世界线。

相对论认为，一个质点描出的世界线的长度，就是它经历的真实时间，称为该质点的故有时间。

在非欧几何中，两点间的距离最长的是直线，据此可知，pAq的长度大于pBq的长度，即静止于地球表面的A的固有时间大于做星际旅行回来后的B的固有时间，因此B比A年轻。

1.7什么是“同时”的相对性？

同时的相对性是相对论的核心观念之一。

相对论认为，在在一个惯性系不同地点同时发生的时间，在另一个相对于它运动的（不为0）的惯性系的观察者看来，并不同时发生。

1.8谈谈你对动钟变慢、动尺变短的理解。

在两个以相对运动速度为的惯性系中的观察者观察对方的时钟，都觉得对方的时钟比自己的时钟慢；

同样的，居于两个惯性系中的观察者，都会看到对方的尺子变短。

2原子与核能

2.1天然放射性是如何发现的？

1864年，法国的贝克勒尔偶然吧一块铀矿石发在抽屉里，搁在黑纸包裹的感光片上，恰巧在铀矿石与感光片之间放着一把钥匙。

当他打算使用这些胶片的时，惊讶地发现胶片已经感光了，上面印有那把钥匙的影像。

经过反复思考，他猜测这很可能是由于铀矿石造成的。

贝克勒尔把解开这一现象背后之谜交给了年轻的居里夫妇。

这是这一偶然事件，使他们发现了天然放射性。

2.2简述原子模型的发展，从西瓜模型、土星模型到行星模型。

1897年汤姆孙发送买哦电子，他又于1904年提出了第一个原子模型—西瓜模型。

他认为原子好像一个带正电的西瓜，带负电的电子则像瓜子一样镶嵌在原子中。

同年，日本学者长冈太郎提出了土星模型，他也认为原子是一个带正电的实心球，电子像土星的光环一样绕着原子转。

西瓜模型可以解释周期律，但不能解释光的谱线。

土星模型正好相反，能解释光的谱线，但不能解释周期律。

卢瑟福通过实验，发现汤姆孙的原子的西瓜模型有问题。

原子并不是一个正电荷均匀分布的实心球，实际上，院子的大部分区域是真空，正电荷集中在原子的中心，形成一个体积极小的核，于是他在1911年提出了一个新的原子结构模型—行星模型。

他认为原子就像一个小太阳系，带正电的核好比太阳，电子像行星一样围绕着原子核旋转。

2.3玻尔模型如何解释光谱线与周期律？

玻尔认为原子中的电子的轨道是量子化的，不会改变。

轨道电子不服从经典的电磁理论，而服从量子规律。

电子智能在固定的轨道上运动在轨道间跳跃（跃迁）。

电子在一条固定的轨道上运动时，不辐射电磁波；

在轨道间跃迁时辐射或吸收一定频率的电磁波，频率由普朗克公式来决定，是两条轨道之间的能量差。

这就很好地解释了光的谱线和周期律。

2.4什么是裂变与聚变？

原子反应堆、原子弹与氢弹依据哪一种核反应？

裂变反应是用种子轰击重核（如铀235）使得重核元素分裂原子序数相近的两种新的元素，并释放出中子，这个过程成为裂变。

两种原子序数很小的元素的核（如氢）在高温高压下结合成为原子量更大的氦元素，这种过程成为聚变反应。

原子反应堆与原子弹属于裂变反应；

氢弹属于聚变反应。

2.5什么是链式反应？

什么是临界质量？

重核受到高能中子的轰击后分裂成两个原子序数较轻的核后，同时会产生几个新的中子，这新新产生的中子进入别的重核，又产生更多的中子，于是形成了“雪崩”，同时释放出巨大的能量。

这就是链式反应。

临界质量为维持链式反应所需要的裂变材料的最小质量称为临界质量。

3量子的世界

3.1什么是物质波（德布罗意波）？

物质波，就是几率波，指空间中某点某时刻可能出现的几率。

3.2什么是不确定关系？

微观粒子运动特征的基本关系。

又称测不准关系，1927年W.K海森伯首先提出。

它可表述为描述微观粒子的坐标和相应动量不可能同时具有确定值，坐标和相应动量的不确定度的乘积不小于普朗克常量h的一半，即

ΔxΔpx≥h／2，ΔyΔpy≥h／2，ΔzΔpz≥h／2不确定关系给出同时确定微观粒子坐标和相应动量准确度的下限。

不确定关系表明无论采用什么方法试图精确测定坐标和相应动量中的一个，必然引起另一个较大的不确定性，这样的结果与测量仪器及测量方法是否完备无关，无论怎样改善测量仪器和测量方法，都不可能逾越不确定关系所给出的限度。

微观粒子的不确定关系是由其波粒二象性确定的。

每个粒子都有一个与之相联系的波而显示其波动性。

粒子最可能在波起伏最大或最密集的地方找到，可是波越密集就越难以确定其波长，也就越难以确定其动量；

反之，动量一定的粒子对应于具有确定波长的波，在空间却是无限广延的，则可在任意位置找到粒子（见波粒二象性）。

不确定关系表明微观粒子的运动不存在坐标和相应动量同时确定的状态，因而微观粒子的运动不存在轨道，经典力学描述粒子运动的方法没有意义。

对于宏观物体，不确定关系所加的限制并未在实验测量的精度上超过经典描述的限度，因而实际上仍表现为具有一定的轨道。

不确定关系提供一种可以采用经典描述和必须采用量子描述的分界判据。

不确定关系并不仅限于坐标和动量，能量和时间的不确定关系为ΔEΔt≥h／2，式中ΔE是粒子处于某一能态的能量不确定度，Δt是粒子处于该能态寿命的不确定度。

3.3如何理解微观粒子的波粒二象性？

什么是概率波？

微观粒子的波粒二象性是指某物质同时具备波的特质及粒子的特质。

波粒二象性是量子力学中的一个重要概念。

在经典力学中，研究对象总是被明确区分为两类：

波和粒子。

前者的典型例子是光，后者则组成了人们常说的“物质”。

1905年，爱因斯坦提出了光电效应的光量子解释，人们开始意识到光波同时具有波和粒子的双重性质。

1924年，德布罗意提出“物质波”假说，认为和光一样，一切物质都具有波粒二象性。

概率波，就是物质波，指空间中某点某时刻可能出现的几率。

比如一个电子，如果是自由电子，那么它的波函数就是行波，就是说它有可能出现在空间中任何一点，每点几率相等。

如果被束缚在氢原子里，并且处于基态，那么它出现在空间任何一点都有可能，但是在波尔半径处几率最大。

对于你自己也一样，你也有可能出现在月球上，但是和你坐在电脑前的几率相比，是非常非常小的，以至于不可能看到这种情况。

3.4什么是势垒贯穿？

考虑粒子运动遇到一个高于粒子能量的势垒，按照经典力学，粒子是不可能越过势垒的；

按照量子力学可以解出除了在势垒处的反射外，还有透过势垒的波函数，这表明在势垒的另一边，粒子具有一定的概率，粒子贯穿势垒。

4科学的诞生

4.1地理大发现、文艺复兴和宗教改革对人类文明的发展起到什么作用？

地理大发现促进了科学技术的进步。

由于航海需要解决许多实际问题，天文学、数学得到了很大的发展。

与地理大发现同时或前后发生的文艺复兴运动和是宗教改革运动，这三者之间是有联系的。

地理大发现及宗教改革的发生都受到文艺复兴的影响。

文艺复兴所表现出来的人文主义精神是一种为创造现世的幸福而奋斗的进取精神，而地理大发现就是在这种精神的鼓舞下完成的。

文艺复兴也推动了宗教的改革：

人文主义者之谴责天主教教会的黑暗腐败，为宗教改革派提供了攻击天主教的论据，人文主义者之研究《圣经》的原文及基督教的原始教义，也为新教教义的形成开辟了道路。

而文艺复兴、地理大发现及宗教改革，又各从不同的方面为资本主义生产方式鸣锣开道：

地理大发现为资产阶级开辟了大显身手的广阔天地；

文艺复兴向资产阶级注入了一种积极进取的精神力量；

宗教改革为资产阶级在欧洲不少国家推倒了作为封建势力顽固堡垒的天主教教会的统治，并且为资产阶级锻炼了象加尔文教那样的精神武器。

综上所述，地理大发现、文艺复兴和宗教改革对人类文明的发展起到了积极的推动作用。

4.2为什么郑和下西洋未对世界产生重大影响，而哥伦布、麦哲伦等人的“地理大发现”则对世界产生重大影响？

郑和下西洋的动机：

史料研究结果显示，郑和下西洋的目的，并非像西方那样是为了拓展土地，掠夺财富，而是由于当时的皇帝好大喜功，想炫耀自己天朝的威力。

其次，郑和下西洋的举动并不受重视。

中国是一个古老的国家，在漫长的历史上，中国始终是一个大陆国家，发展的重点始终是陆地，“陆权”的思想深入人心，对海上活动并不重视。

第三，郑和下西洋的举动并不受重视。

中国始终是一个大陆国家，发展的重点始终是陆地，“陆权”的思想深入人心，对海上活动并不重视，当时的中国政府根本没有像西方列强那样把海军当成是开疆拓土的工具,而是仅仅当成炫耀天朝上国的工具,不能重视和利用这支舰队,还是因为"

陆权"

思想严重,缺乏海洋意识。

相比之下，哥伦布、麦哲伦等的地理大发现给地理科学带来了巨大变革，它的意义也超过地理科学，几乎对所有的自然科学和哲学都是巨大的推动力。

它是人类近代飞跃性进步的先声。

正是由于地理大发现给人类开拓了广阔的发展空间，发现了在当时看来几乎是无穷无尽的资源，刺激了产业革命的迅速到来，称得上是人类历史上、科学发展史上最伟大的事件之一。

4.3中国的四大发明对近代自然科学的诞生起到什么作用？

中国的四大发明对对近代自然科学的诞生起到了积极的推动作用。

英国哲学家弗兰西斯·

培根指出，印刷术、火.药、指南针“这三种发明已经在世界范围内把事物的全部面貌和情况都改变