正文 第2章 兩次技術革命時期的科學技術(1 / 2)

全麵發展的物理學

近代發生的以蒸汽機的發明、電力技術的發展和應用為標誌的兩次技術革命,是人類發展史上從未有過的廣泛而深刻的技術革命。它為自然科學的大發展提供了新的材料和實驗工具,科學研究的領域大大擴展了。

物理學方麵,除了熱力學和電磁學取得了實質性的重大成就外,流體力學、光學、聲學也得克拉尼研究聲學的圖形實驗。到了相應的發展。這一時期,對原子、電子的認識為現代核物理學的發展奠定了基礎。——兩次技術革命時期,物理學取得的成就最為突出。

丹尼爾·伯努利與流體動力學

丹尼爾·伯努利(1700~1782)是瑞士物理學家、數學家、醫學家。著名的伯努利家族中最傑出的一位。伯努利的貢獻涉及到醫學、力學、數學,而以流體動力學最為著名。流體動力學這個學科就是由他命名的。他著有《流體動力學》一書。

伯努利用流體的壓強、密度和流速作為描寫流體運動的基本物理量,寫出了流體動力學的基本方程,後人稱之為伯努利方程;提出了“流速增加、壓強降低”的伯努利原理,他還提出把氣壓看成氣體分子對容器壁表麵撞擊而產生的效應,建立了分子運動論和熱學的基本概念,並指出了壓強和分子運動隨溫度增高而加強的事實。

從1728年起,他和歐拉還共同研究柔韌而有彈性鏈和梁的力學問題,包括這些物體的平衡曲線,還研究了弦和空氣柱的振動。他曾因天文測量、地球引力、潮汐、磁學、洋流、船體航行的穩定、土星和木星的不規則運動和振動理論等成果而獲獎。

聲學先驅——克拉尼

聲學是研究聲波的產生、傳播、接收作用等問題的科學。在近代物理學、電子學的推動下,聲學發展十分迅速,已成為檢測海洋、大氣、地層的重要工具,在醫學、生態學、固體物理學等領域有著廣泛的應用。

克拉尼(1756~1827)是德國物理學家,對聲學的基礎理論做了開創性的工作,被譽為“現代聲學之父”。克拉尼是最先用數學方法分析聲波的人。1787年,他改進了伽利略的方法研究金屬板的振動。他在金屬板上撒上細沙代替灰塵,用小提琴弦代替銼子使金屬板振動,則細沙停留在節線上,形成對稱的美麗圖案,即著名的克拉尼圖形。該試驗曾於1809年給拿破侖一世表演過。

物理課堂上的克拉尼圖形實驗克拉尼還利用教堂中的大風琴管,內裝不同氣體,測量管的振動頻率,從而首次得出不同氣體中的聲速。他還研究過隕石,確認隕石是天外飛來的,甚至假定隕石是未知星球的樣品。

攝氏溫標和攝氏溫度

攝氏溫標是瑞典人攝爾西烏斯在1742年首先提出的一種經驗溫標,過去曾廣泛使用過。攝氏溫標以水沸點(標準大氣壓下水和水蒸氣之間的平衡溫度)為100度和冰點(標準大氣壓下冰和被空氣飽和的水之間的平衡溫度)為零度作為溫標的兩個固定點。攝氏溫標采用玻璃汞溫度計作為內插儀器,假定溫度和汞柱的高度成正比,即把水沸點與冰點之間的汞柱的高度差等分為100格,1格對應1度。隨著測溫技術的發展,人們早就不使用玻璃汞溫度計作為定義溫標的內插儀器了。但是後來仍有人把水沸點定為100度,冰點定為零度的溫標都稱為攝氏溫標。

溫度的單位有了新的、更加精確和科學的定義後,考慮到人們長期以來的使用習慣,仍然保留攝氏溫度這一名詞,但它已有了新的意義。

開爾文溫度

開爾文溫度是以絕對零度作為計算起點的溫度。即將水三相點的溫度準確定義為273.16K後所得到的溫度,過去也曾稱為絕對溫度。開爾文溫度常用符號T表示;其單位為開爾文,定義為水三相點溫度的1/273.16,常用符號K表示。開爾文溫度和人們習慣使用的攝氏溫度相差一個常數273.15。例如,用攝氏溫度表示的水相點溫度為0.01℃,而用開爾文溫度表示則為273.16K。