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《力学与现代生活-

开启科学人生》的课堂!

这节课里面 我们一起继续学习

第二章第二个知识点里面的

“科技开花与力学浇灌”中的中间部分内容--

也就是‘世界近五百年的

重大科技之花’，

也就是重大的 发明创造

和它们的科技成就与地位。

从中 我们可以感受到

力学作为重要的科学

是如何浇灌这些科学与技术之花的？！

现在让我们 一起来 一一观看 和了解。

好 那么我们来看看 这个近五百年

世界的科学技术之花--

一些大事记。

这里呢 罗列了 一系列重大的

科技与发明创造 包括理论，

我们一一地 简单介绍。

首先 在1543年

波兰的哥白尼 在他的《天体运行论》

提出了‘日心说’，

他当时呢 写的著作呢 其实是另外一个名字--

叫做《试论天体运行的假说》，

他是 1506年 着手编写，

到 1543年5月24号 才出版，

一共有6卷，

哥白尼呢 又是 天文学家、数学家、

教会法博士、神父，

他40岁 提出了日心说，

那么 到 60岁 演讲，

他在古稀年 才决定出版，

到他逝世的那一天，

出版商 才收到了 最终的版本！

再看 第二个大事件--

1632年 意大利的伽利略

编著了一本划时代的书--

叫《关于托勒密和哥白尼

两大世界体系的对话》

在这本书里面，

论证了日心说，

开启了科学的研究方法！

所以把他叫做“现在科学之父”！

他是 物理学家、数学家、天文学家，

大家尊称他是“科学革命的先驱”！

当然 因为 论证这个日心说，

也受到了这个宗教的迫害，

(大家可能也听说过，

甚至于 终身监禁！

当然最后也被平反)

当然 他的精神、科学研究方法，

和他的科学研究的精神 值得大家学习!

第三个大事件 我们看--

1687年 就是英国 牛顿

出版了《自然哲学的数学原理》

(我们前面提到过)

提出了‘万有引力定律’，

还有‘牛顿三大定律’，

牛顿很了不起！

他还是 爵士，

还是英国皇家学会会长、

著名的物理学家，

大家把他叫做“百科全书式的全才”

后面我们会详细介绍他

很多的科技贡献，

除了这个《自然哲学的数学原理》之外，

还有除了一本《光学》这本书。

接下来一个事件--

就是 1738年 瑞士的物理学家

伯努利 提出了‘伯努利方程’，

它基于‘能量守恒定律’

解决了“流体动力学”问题，

就是 这么一个常数--

就是：流体的‘动能’ 加上这个‘重力势能’

加上‘压力势能’ 是一个常数。

当这个速度等于0的时候，

它就变为与‘阿基米德定律’一致的。

关于这个伯努利呢

他这个家族 实际上 世袭都是搞科学的，

那么 伯努利本人呢

他建立了 除了这个流体力学之外，

他还建立了‘分子运动理论’、

‘热学的基本概念’

在 天文测量、地球引力、

潮汐现象，还有磁学、洋流、

船体航行稳定、

土星木星的不规则运动，

以及振动理论 这些方面

都有成果，

甚至微积分、概率论

也有大量的重要工作。

他的家族呢

实际上 我们说到 伯努利

就要看是 伯努利 一世、二世、三世

三代人呐 涌出了八位科学家！

都是出类拔萃的 至少有三位！

他众多的子孙 至少有一半

都相继成为杰出的人物！

他的 家族的后裔啊

多于120多位啊 都被追溯过！

我们说‘追溯过 ’ 都是后边

因为他的重要成就 纪念过。

他们在数学、科学、工程技术，

以及 法律、管理、文学、艺术，

这些方面 都非常有名望！

他的家族两代人 大部分都是数学家，

不是因为他们选择这个职业，

而是沉溺于数学--

像酒鬼喝酒一样的！

丹尼尔本人呢 他 还任过政府的司法高职，

他的三个孩子 都有 很有成就--

都是著名的数学家。

下面一个重大事件 就是

1756年 俄国的化学家

罗蒙.诺索夫 提出了‘质量守恒定律’，

那么 他是在 研究化学的时候，

我们看 这个有个图片--

物质 溶入这个盐酸里面，

它的质量 保持恒定、不变。

这位老兄除呢 除了这个“化学”之外呢，

在 地质学、天文学、冶金、航海，

这些方面 都有研究，

也研究过 历史和语言学，

还是著名的诗人！

我们看看 他的一些著作里面

包括了《颂诗》。

下面一个重大事件--

1769年 英国的瓦特(Watt)

改良了蒸汽机，

用煤的燃烧呢 驱动火车、轮船和机器，

1776年 造出了第一台实用的蒸汽机，

后面经过 各种重大改革，

成为‘万能的原动机’，

在工业界 获得了广泛的应用，

开辟了人类利用能源的新纪元，

使得人类 进入了“蒸汽时代”！

那么 他是 第一次工业革命的重要人物。

那么 下面 1800年 意大利 伏打(Volta)

制成了‘伏打电堆’,

发明了‘伏打电池’,

我们现在用的电池

都是基于他的这个原理,

使得人类 首次能够获得 稳定的持续电流，

这是他的发明的 伏打电堆的原理性图片--

用这个‘电解液’ 还有一些‘锌’呢

来造成的‘伏打电池’、

形成电流,

来供这个小灯泡 通电。

(这是它的实物图片)

那么 他有这个发明以后，

1801年 还给 拿破仑一世 做了演示，

授予金奖、封为伯爵，

他还写了一本静电学的著作--

叫《论电的吸引》。

好 下面一个事件--

1807年 美国的工程师、

发明家 也是画家 福尔顿

制成了 首个蒸汽船，

这是 他这个 克莱蒙特号的蒸汽船

在纽约港下水的照片--

是“美国第一艘 经营成功的商业轮船”。

接下来 1836年

俄国 化学家 盖斯 证明了‘能量守恒定律’--

‘盖斯定律’ (大家可能听说过)

它就是 表示：

若一个反应

为两个反应式的代数和的话，

它的‘反应热’是这个‘两个反应热的代数和’，

就是 总的来说，

“能量 始终保持不变”

由这个定律呢 我们可以断定

能量是守恒的，

为“化学热力学”奠定了基础！

所以 大家称他为“热化学的奠基人”

基于他这个能量守恒定律呢

有人 当年就提出了

所谓的‘永动机’的概念--

假如没有能量损耗的话，

这个 能量一直是 保持不变，

就会 可能 制造出 永动机。

但是 现在呢 我们证明了：

无论任何机械 都会有能耗，

所以呢 永动机呢 是不可能实现的。

好 下面一个重大事件 就是

1834年 美国的发明家

莫尔斯 发明了 世界的‘第一个电报机’，

(当然它是有线的啦）

1844年5月24号 拍发了世界第一份电报，

(它是有线的)

这是莫尔斯的图片,

这是 他的第一个电报机的原理图。

接下来 1856年 英国工程师 贝塞麦

发明了‘转炉炼钢法’，

这是 他这个‘氧气顶吹转炉’的图片，

使得人类 炼钢工艺 得到了重大改进。

后面 就是 1855年 到1865年

英国的 麦克斯韦(Maxwell) 建立了我们

刚才说到的四个方程组，

它这个 四个方程组呢 与这个‘洛伦兹力的方程’呢

一起呢 构成了“经典电磁学”的基础方程,

后来 在这两个理论基础上呢

发展出了 现代电力科技和电子科技！

我们看 第一个方程--

就是他的‘高斯定律’：

电荷产生电场--

我们叫‘高斯定律’；

第二个方程 就是

“磁单极子不存在”--高斯磁定律，

‘磁单极子不存在’得到这么一个结论；

第三个 是 电流 和时变电场 会产生磁场--

我们把它叫做‘麦克斯韦-安倍定律’；

第四个就是 时变的磁场 会产生电场--

叫‘法拉第定律’。

这里 是我们现代

待会儿我们会显示 这个 电动机和发电机

这两个原理 都是基于这个方程组！

这是 洛伦兹力的方程式，

这是洛伦兹的照片，

这个是麦克斯韦的照片。

接下来有一个事件

就是 1859年 英国的生物学家 达尔文

提出了“物种起源--进化论”，

我们知道 他写了一本书《物种起源》

进化论呢 当然现在西方呢

还是这个引起了争议--

像：美国呢 就不允许它在公立学校

来作为教科书了,

他只是满足了人们

追根求源的一种假说,

还有待于 核证。

下面 一个事件--

就是 1866年 瑞典的化学家、

工程师、实业家--

诺贝尔(Nobel) 制成了安全炸药,

这个炸药 要达到安全的形式,

这是首次 他作为实业家 制造出来的,

那么 我们知道 这个图片是“诺贝尔奖”的这个徽章,

是它的图片。

好 那么下面呢 1868年

德国工程师 本茨(Benz)

(我们 奔驰公司)

“汽车之父” 制成了世界第一辆

三轮内燃机车，

这是奔驰的图片，

这是 他制作的第一辆内燃机 汽车。

后面 1876年 美国发明家 贝尔

发明了电话，

这是他的第一个电话机，

这是他在首次试听的图片。

我们还有 一系列的重大发明

和技术进步...

我们再 接着 继续看一看：

1876年 德国工程师 奥托

制成了 第一台四冲程的

循环煤气内燃机，

使得汽车和飞机的问世呢 成为可能！

我们通过这个图片呢 了解一下

所谓的‘四冲程’,

大家知道以后

以后 知道什么叫‘冲程’--

就是这个内燃机啊

它有四个阶段:

第一个‘进气行程’、

第二个‘压缩行程’、

第三个‘膨胀(做功)行程’、

第四个‘排气行程’，

那么 这四个行程我们叫‘四冲程’。

这是它的动画显示--

四个阶段：

这是一个单缸--

每一个缸里边

每一个气缸里面的 运转的循环动作，

这是他 首次 1883年

制作的第一台汽油机，

这是他 1886年 制作的第一辆

四轮内燃机汽车。

接下来 1884年 英国发明家 帕森斯

制成了第一台‘多级反动式汽轮机’

这个汽轮机跟前面的蒸汽机不太一样--

它是 除了有 喷嘴

这些喷气 推动叶片以外，

在这个叶片内部

还会产生二次的冲击膨胀，

所以呢 叫‘多级反动式汽轮机’

它的动力会更大。

接下来一个事件

就是 1895年 意大利 无线电工程师、

企业家、

实用的无线电报通讯创始人-

马可尼 发明了‘无线电报’，

跟前面的那个有线电报不一样，

1899年 3月28号

成功实现了无线通讯，

这是他这个 第一台的无线电报机，

在一个城市建筑 雕塑--

把他做了个雕塑，

他的无线接收装置一起。

后面 1897年 英国 物理学家-

汤姆逊 发现物质结构的‘第一种基本粒子’-

电子，

我们因为知道了 五十四种基本粒子--

其中 电子 是其中一个，

那么 这是他的实验室，

发现了电子 这么一个图片，

他也是这个 第三任的

英国的‘卡文迪许实验室’主任，

他是以‘发现电子和同位素实验’著名的。

1897年 德国工程师、

发明家、物理学家、企业家 迪塞尔(Dissel)

制造了第1台汽油机，

他创立了 自己的公司--

叫“德国曼(MAN)”

造柴油机 ，

这是他制造的第一台 第一台柴油机，

这是 他们公司的、以柴油机为动力的

第一辆卡车，

后面的人 为了纪念他，

还专门发行了 他的邮票--

以他的头像为标准的邮票。

下面 一个重大事件--

就是 1816年 到1892年 这个期间，

德国 发明家、物理学家、企业家-

西门子(Siemens)

(大家听说过 西门子公司-

西门子电器）发明了 电动机、发电机、

有轨电车、指南针式的电报机、

海底电缆, 还有 ‘平炉冶炼法’,

(跟刚才那个 顶吹冶炼法 不一样的工艺--

炼钢工艺)

那么其中我们看到这个 电动机和发电机

是我们现代这个电力技术重要的动力装置！

我们看看 它们的原理

是相反的过程：

一个是“固定磁场、

旋转的线圈” 产生电流，

这是发电机；

那么另外一个呢

对于“固定的磁场、

对于旋转的物体”产生推力，

就属于电动机。

那么 这是一个 最早的、

直流的 电动机的一个照片，

那么 它的 西门子公司的标志 就是这个--

它其中有个英文 叫Ingenuity for life，

就是“生活的独到设计”的意思。

下面一个事件呢--

就进入到 19世纪后期

电力呢 作为这个新能源出现了

“发明大王”--

美国的爱迪生，

大家都知道：

发明 达到1000项，

到后期呢 就约到2000项的

这么一个发明创造！

他的一系列发明呢

大大促进了 电力广泛应用，

为人类的文明进步

做出了巨大贡献！

我们知道的 有：

留声机、电灯、电话、电报、电影、

矿业 还有建筑业的化工...等领域，

都有很多的著名创造,

还有真知灼见!

这里 我们看 几个图片--

这是 他的这个 留声机，

这是灯泡，

还有 他的电报机 这些...

这个照片呢 是他这个在去世之后，

当年这个 全美国都 灭灯--

在这个工厂车间里面 熄灯 来表示致哀。

下面一个重大事件--

就是我们 前面提到的 普朗克(Planck)

1900年 提出了‘量子假说’

1905年 爱因斯坦 提出了‘光子/光量子’的假说

这个经过这个 爱因斯坦、波尔、薛定谔，

还有 海森堡、狄拉克、费米、

李政道、杨正宁...这些 一系列的这个科学家

直到30年呢 30年代 把“量子力学”才得以完善。

其中有张照片呐

我们看 这个是爱因斯坦

接受普朗克 给他发的这个“普朗克奖”。

(爱因斯坦在普朗克之后啦)

还有一个 最珍贵的

我们号称“史上最珍贵的照片”呢

就是这一张--

大家称它为“神一样的人们，

他们的智商之和 无法估量！”

我们看看 这个照片里面

是1927年一个国际的原子能会议，

那么这里面有 德拜、布喇格、埃伦费斯特、

狄拉克、薛定谔、康普顿、泡利、

海森堡、波恩、玻尔、爱因斯坦、

朗之万、洛伦兹、居里夫人、普朗克...

这都是听起来

如果在物理学界 稍微了解一点的话，

都是鼎鼎有名的大师!