单位文秘网 2021-07-28 08:14:58 点击: 次
摘要: 论述经典力学的对人类的影响。经典力学,自其被创立以来,在物理学术界内拥有者绝对的权威,取的了巨大的成就。牛顿定律和万有引力定律在低速、宏观、弱引力的广阔领域,展现出了他們的魅力。然而,再伟大的理论也不能涵括所以真理。经典力学也拥有着局限性。本文主要对力学的成就与局限性进行分析。
关键词: 经典力学;影响;局限性
中图分类号: O3 文献标识码: A 文章编号: 1672-9129(2019)07-0179-01
Abstract: this paper discusses the influence of classical mechanics on human beings. Classical mechanics, since its inception, has been an absolute authority within the academic community of physics, with great achievements. Newton"s law and the law of universal gravitation in the low speed, macroscopic, the weak gravitation broad domain, demonstrated their charm. However, no great theory can encompass all truths. Classical mechanics also has its limitations. This paper mainly analyzes the achievements and limitations of mechanics.
Key words: classical mechanics; Influence; limitations
1 力学的发展
力学,作为物理学重要的组成部分,它是一门用数学方法研究机械运动的学科,同时它也是一门研究带有普遍性质规律的基础学科。早在几千年前人类就对力学开始有所研究了。古希腊的阿基米德初步奠定了静力学即平衡理论的基础。古代人还从对日、月运行的观察和弓箭、车轮等的使用中,了解一些简单的运动规律,如匀速的移动和转动。但是对力和运动之间的关系,只是在欧洲文艺复兴时期以后才逐渐有了正确的认识。16世纪到17世纪间,力学开始发展为一门系统的学科。伽利略通过对抛体落体的研究,在实验研究和理论分析的基础上,最早阐明了自由落体运动的规律,提出了加速度的概念,提出了惯性定律并用以解释地面上的物体和天体的运动。17世纪末牛顿继承和发展前人的研究成果,提出了力学运动的三条基本定律,使经典力学形成系统的理论。根据牛顿三定律和万有引力定律成功地解释了地球上的落体运动规律和行星的运动轨道。伽利略、牛顿奠定了动力学的基础。此后两个世纪中在很多科学家的研究与推广下,终于成为一门具有完善理论的经典力学。
2 经典力学的成就
艾萨克·牛顿,他在1687年发表的论文《自然定律》里,对万有引力和三大运动定律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点,并成为了现代工程学的基础。它批驳了两千多年以来亚里士多德对于力的概念的错误观点。他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性,展示了物体的运动都遵循着相同的自然定律。它还确立了力的性质, 从而对力的概念作了完整的概括。这三个看起来非常简单的运动定律构成了动力学的基础。使他的经典力学能清楚而准确地反映出世间万物在低速宏观状态下的运动规律。正是经典力学的建立表明了一个新时代和新科学文明的到来。借此,力学的领域变的更为广阔,以至于能和其他领域相结合。从而进行更全面的发展。
力学可大致分为静力学、运动学和动力学三部分,静力学研究力的平衡或物体的静止问题;运动学只考虑物体怎样运动,不讨论它与所受力的关系;动力学讨论物体运动和所受力的关系。力学也可按所研究对象区分为固体力学、流体力学和一般力学三个分支。根据研究对象具体的形态、研究方法、研究目的的不同,固体力学可以分为理论力学、材料力学、结构力学、计算力学、有限元分析等等,流体力学包含流体静力学、流体动力学等等。正是这种力学在不同领域中的衍生,从而能够解决我们生存空间内的许多问题。
3 经典力学的缺陷
在《自然哲学的数学原理》中,关于时间,牛顿写道:绝对的、真实的和数学的时间,由其特性决定,自身均匀地流逝,与一切外在事物无关,又名延续;相对的、表观的和通常的时间是可感知和外在的对运动之延续的量度,它常被以代替真实时间,如一小时、一天、一月、一年。
关于空间,牛顿写道:绝对空间,就其自身特性与一切外在事物无关,处处均匀,永不移动。相对空间是一些可以在绝对空间中运动的结构,或是绝对空间的量度,我们通过它与物体的相对位置感知它;它一般被当作不可移动的空间。
这两点,与我们平常对空间的认知相同。因此,研究时空似乎就变为了一个简单而浅显的小问题了。
4 广义相对论的时空观
狭义相对论所讨论的是作相对匀速状态下的参考系,并未考虑加速运动状态,所以并不完备,这也是它“狭义”的原因。显然爱因斯坦本人也对此并不满意。于1915年,爱因斯坦完成了将狭义相对论由惯性系到非惯性系的推导的表述,并在第二年发表了《广义相对论的基础》,宣告了广义相对论的诞生。
广义相对论相比于狭义相对论,进一步指出了空间、时间不可能脱离物质而独立存在,空间、时间随物质分布和运动速度的变化而变化,揭示了时空与物质的内在联系。而由于物质的存在,时间和空间会发生弯曲,万有引力实际上是时空弯曲的表现。
对这两种时空观有一个基本的认识后,我们便能清楚看出相对论与经典力学时空观大相径庭。综上所述,经典力学只适用于解决低速运动问题,不能用来处理高速运动问题;只适用于宏观物体,一般不适用于微观粒子。
因此,世上公认正确的,哪怕是经历过大量实践而验证而极具权威观点,也有存在不合理性的可能性。对此,我们不能被其巨大的成就所征服,应该以批判性思维去判断正误,寻求真理,这样才能使科学永葆活力。
参考文献:
[1]力学在土木工程中的应用:王石雨
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