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另外，它还雄辩地说明，世界上永远不会有“永动机”。

想不花费劳动就从大自然中获取能源，是不可能的。

著作：

1901-1904年，在德国权威杂志《物理学年鉴》上发表了5篇有关热力学和黑体辐射等方面的研究。

1916年《广义相对论基础》（提出了大质量物体的存在可引起时空连续场的弯曲，为黑洞、大爆炸等新的宇宙论提供了理论依据）

相对论　

■狭义相对论的创立

相对论认为，光速在所有惯性参考系中不变，它是物体运动的最大速度。

由于相对论效应，运动物体的长度会变短，运动物体的时间膨胀。

但由于日常生活中所遇到的问题，运动速度都是很低的（与光速相比），看不出相对论效应。

爱因斯坦在时空观的彻底变革的基础上建立了相对论力学，指出质量随着速度的增加而增加，当速度接近光速时，质量趋于无穷大。

他并且给出了著名的质能关系式：

E=mc^2，质能关系式对后来发展的原子能事业起到了指导作用。

■广义相对论的建立

爱因斯坦的广义相对论认为，由于有物质的存在，空间和时间会发生弯曲，而引力场实际上是一个弯曲的时空。

爱因斯坦用太阳引力使空间弯曲的理论，很好地解释了水星近日点进动中一直无法解释的43秒。

广义相对论的第二大预言是引力红移，即在强引力场中光谱向红端移动，20年代，天文学家在天文观测中证实了这一点。

广义相对论的第三大预言是引力场使光线偏转，。

最靠近地球的大引力场是太阳引力场，爱因斯坦预言，遥远的星光如果掠过太阳表面将会发生一点七秒的偏转。

1919年，在英国天文学家爱丁顿的鼓动下，英国派出了两支远征队分赴两地观察日全食，经过认真的研究得出最后的结论是：

星光在太阳附近的确发生了一点七秒的偏转。

英国皇家学会和皇家天文学会正式宣读了观测报告，确认广义相对论的结论是正确的。

爱因斯坦成了新闻人物，他在1916年写了一本通俗介绍相对论的书《狭义与广义相对论浅说》，到1922年已经再版了40次，还被译成了十几种文字，广为流传。

■相对论的意义

　　狭义相对论和广义相对论建立以来，已经过去了很长时间，它经受住了实践和历史的考验，是人们普遍承认的真理。

相对论对于现代物理学的发展和现代人类思想的发展都有巨大的影响。

相对论从逻辑思想上统一了经典物理学，使经典物理学成为一个完美的科学体系。

狭义相对论在狭义相对性原理的基础上统一了牛顿力学和麦克斯韦电动力学两个体系，指出它们都服从狭义相对性原理，都是对洛伦兹变换协变的，牛顿力学只不过是物体在低速运动下很好的近似规律。

广义相对论又在广义协变的基础上，通过等效原理，建立了局域惯性长与普遍参照系数之间的关系，得到了所有物理规律的广义协变形式，并建立了广义协变的引力理论，而牛顿引力理论只是它的一级近似。

这就从根本上解决了以前物理学只限于惯性系数的问题，从逻辑上得到了合理的安排。

相对论严格地考察了时间、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。

　　狭义相对论给出了物体在高速运动下的运动规律，并提示了质量与能量相当，给出了质能关系式。

这两项成果对低速运动的宏观物体并不明显，但在研究微观粒子时却显示了极端的重要性。

因为微观粒子的运动速度一般都比较快，有的接近甚至达到光速，所以粒子的物理学离不开相对论。

质能关系式不仅为量子理论的建立和发展创造了必要的条件，而且为原子核物理学的发展和应用提供了根据。

　　广义相对论建立了完善的引力理论，而引力理论主要涉及的是天体。

到现在，相对论宇宙学进一步发展，而引力波物理、致密天体物理和黑洞物理这些属于相对论天体物理学的分支学科都有一定的进展，吸引了许多科学家进行研究。

2.伽利略

主要贡献：

　　①力学

　　伽利略是第一个把实验引进力学的科学家，他利用实验和数学相结合的方法确定了一些重要的力学定律。

1582年前后，他经过长久的实验观察和数学推算，得到了摆的等时性定律。

接着在1585年因家庭经济困难辍学。

离开比萨大学期间，他深入研究古希腊学者欧几里得、阿基米德等人的著作。

他根据杠杆原理和浮力原理写出了第一篇题为《天平》的论文。

不久又写了论文《论重力》，第一次揭示了重力和重心的实质并给出准确的数学表达式，因此声名大振。

与此同时，他对亚里士多德的许多观点提出质疑。

在1589～1591年间，伽利略对落体运动作了细致的观察。

从实验和理论上否定了统治千余年的亚里士多德关于“落体运动法则”确立了正确的“自由落体定律”，即在忽略空气阻力条件下，重量不同的球在下落时同时落地，下落的速度与重量无关

　　伽利略对运动基本概念，包括重心、速度、加速度等都作了详尽研究并给出了严格的数学表达式。

尤其是加速度概念的提出，在力学史上是一个里程碑。

有了加速度的概念，力学中的动力学部分才能建立在科学基础之上，而在伽利略之前，只有静力学部分有定量的描述。

　　伽利略曾非正式地提出过惯性定律（见牛顿运动定律）和外力作用下物体的运动规律，这为牛顿正式提出运动第一、第二定律奠定了基础。

在经典力学的创立上，伽利略可说是牛顿的先驱。

伽利略还提出过合力定律，抛射体运动规律，并确立了伽利略相对性原理.伽利略在力学方面的贡献是多方面的。

　　②天文学

　　他是利用望远镜观测天体取得大量成果的第一位科学家。

这些成果包括：

发现月球表面凹凸不平，木星有四个卫星（现称伽利略卫星），太阳黑子和太阳的自转，金星、木星的盈亏现象以及银河由无数恒星组成等。

他用实验证实了哥白尼的“地动说”，彻底否定了统治千余年的亚里士多德和托勒密的“天动说”。

　　③哲学

　　他一生坚持与唯心论和教会的经院哲学作斗争,主张用具体的实验来认识自然规律,认为经验是理论知识的源泉。

他不承认世界上有绝对真理和掌握真理的绝对权威，反对盲目迷信。

他承认物质的客观性、多样性和宇宙的无限性，这些观点对发展唯物主义的哲学具有重要的意义。

但由于历史的局限性，他强调只有可归纳为数量特征的物质属性才是客观存在的。

伽利略的科学发现，不仅在物理学史上而且在整个科学中上都占有极其重要的地位。

他不仅纠正了统治欧洲近两千年的亚里士多德的错误观点，更创立了研究自然科学的新方法。

3.牛顿

牛顿-拉夫逊法

　　牛顿法（Newton'

smethod）又称为牛顿-拉夫逊方法（Newton-Raphsonmethod），它是一种在实数域和复数域上近似求解方程的方法。

方法使用函数f（x）的泰勒级数的前面几项来寻找方程f（x）=0的根。

牛顿与二项式定理

在一六六五年，刚好二十二岁的牛顿发现了二项式定理，这对于微积分的充分发展是必不可少的一步。

二项式定理把能为直接计算所发现的

创建微积分

牛顿在数学上最卓越的成就是创建微积分。

他超越前人的功绩在于，他将古希腊以来求解无限小问题的各种特殊技巧统一为两类普遍的算法－－微分和积分，并确立了这两类运算的互逆关系，如：

面积计算可以看作求切线的逆过程。

那时莱布尼兹刚好亦提出微积分研究报告，更因此引发了一场微积分发明专利权的争论，直到莱氏去世才停息。

而后世己认定微积是他们同时发明的。

推进方程论，开拓变分法

牛顿在代数方面也作出了经典的贡献，他的《广义算术》大大推动了方程论。

牛顿运动定律

　　牛顿运动定律是艾萨克·

牛顿提出了物理学的三个运动定律的总称，被誉为是经典物理学的基础。

牛顿法

　　解非线性方程f（x）=0的牛顿（Newton）法，就是将非线性方程线性化的一种方法。

它是解代数方程和超越方程的有效方法之一。

。

伟大的成就～对光学的三大贡献

牛顿望远镜

牛顿不但擅长数学计算，而且能够自己动手制造各种试验设备并且作精细实验。

为了制造望远镜，他自己设计了研磨抛光机，实验各种研磨材料。

公元1668年，他制成了第一架反射望远镜样机，这是第二大贡献。

公元1671年，牛顿把经过改进得反射望远镜献给了皇家学会，牛顿名声大震，并被选为皇家学会会员。

反射望远镜的发明奠定了现代大型光学天文望远镜的基础。

牛顿还提出了光的“微粒说”，认为光是由微粒形成的，并且走的是最快速的直线运动路径。

他的“微粒说”与后来惠更斯的“波动说”构成了关于光的两大基本理论。

此外，他还制作了牛顿色盘等多种光学仪器。

伟大的成就～构筑力学大厦

牛顿是经典力学理论的集大成者。

他系统的总结了伽利略、开普勒和惠更斯等人的工作，得到了著名的万有引力定律和牛顿运动三定律。

牛顿在《自然哲学的数学原理》这部书中，从力学的基本概念（质量、动量、惯性、力）和基本定律（运动三定律）出发，运用他所发明的微积分这一锐利的数学工具，不但从数学上论证了万有引力定律，而且把经典力学确立为完整而严密的体系，把天体力学和地面上的物体力学统一起来，实现了物理学史上第一次大的综合。

4.张衡

学术成就

　　张衡是一位具有多方面才能的科学家。

他的成就涉及到天文学、地震学、机械技术、数学乃至文学艺术等许多领域。

　　张衡在天文学方面有两项最重要的工作——著《灵宪》，作浑天仪。

此外，在历法方面也有所研究。

　　《灵宪》是张衡有关天文学的一篇代表作，全面体现了张衡在天文学上的成就和发展。

原文被《后汉书·

天文志》刘昭注所征引而传世。

文中介绍的天文学要点如下：

（1）宇宙的起源。

（2）关于宇宙的无限性。

（3）关于天地的结构。

（4）关于日、月的角直径。

（5）关于月食原因。

（6）关于五星的运动。

（7）关于星官。

（8）流星和陨星。

《灵宪》作为一篇杰出的古代天文学著作，当然仍会有许多不足的地方。

除了前面已经提到的各点外，比如文中还把嫦娥奔月的神话当作事实记载在内，甚至说嫦娥入月后化成了蟾蜍。

至于文中流露的种种星占术思想，那是当时整个时代的风气，倒也不必去苛求张衡。

总之，尽管《灵宪》有一些缺点，但是它在天文学史上的意义并不因此而逊色。

梁代刘昭赞颂张衡是“天文之妙，冠绝一代”，其评价的主要根据之一就是《灵宪》这篇杰出的著作。

制做浑天仪

张衡所做的浑天仪是一种演示天球星象运动用的表演仪器。

它的外部轮廓有球的形象，合于张衡所主张的浑天说，故名之为浑天仪。

多级刻漏

在一篇题为《张衡漏水转浑天仪制》的文章中描述了张衡所用的刻漏是一组二级刻漏。

《张衡漏水转浑天仪制》是目前所知第一篇记载了多级刻漏的文献。

由此我们可以推断，正是张衡作出了从泄水型沉箭漏到蓄水型浮箭漏和从单漏到多级漏这样两步重大的飞跃。

历法讨论

　　张衡曾参加过一次东汉王朝的历法大讨论，这件事发生在汉安帝延光二年（公元123年）。

据《汉书·

律历志》记载，张衡当时任尚书郎之职。

这次大讨论的起因是，有人从图谶和灾异等迷信观念出发，非难当时行用的较科学的东汉《四分历》，提出应改用合于图谶的《甲寅元历》。

又有人从汉武帝“攘夷扩境，享国久长”出发，认为应该倒退回去采用《太初历》。

张衡和另一位尚书郎周兴对上述两种意见提出了批驳和诘难，使这二宗错误意见的提出者或者无言以对，或者