7-6 結(jié)語

以牛頓為首的古典力學(xué)，結(jié)合重力解釋了從地表到星空中許多肉眼可見物體的運(yùn)動行為。但是生活中顯然還有許多現(xiàn)象，是光靠重力無法解釋的。例如你現(xiàn)在正在看的這臺電腦，為何不會因?yàn)橹亓Υ┻^桌面落到地上？要詳細(xì)解釋這個現(xiàn)象的起源，就需要用到電磁學(xué)的知識。在我們的身邊，電與磁的現(xiàn)象以及兩者的交互作用事實(shí)上不斷發(fā)生，例如肉眼可見的閃電，在神經(jīng)中傳導(dǎo)的電信號，或是在原子尺度的鍵結(jié)。而所謂的可見光以及光學(xué)現(xiàn)象事實(shí)上只是強(qiáng)度不斷變化的電磁波造成的。所以了解電磁作用對于我們認(rèn)識這個世界扮演了非常關(guān)鍵的角色。而且就物理學(xué)來說，電磁學(xué)提供了一個很好的例子，說明物理學(xué)希望用一套簡單的理論來解釋周圍所有現(xiàn)象的企圖。例如電與磁乍看之下是兩個毫不相干的現(xiàn)象（想想一根柱狀磁鐵和一個電池有何相同之處？），但是卻透過許多物理學(xué)家的努力，發(fā)現(xiàn)這兩者只是同一個現(xiàn)象的不同表現(xiàn)，并建立了一致的理論。而這套"簡單的"電磁學(xué)理論（可縮減到只有四個方程式），卻可以用來非常精確的預(yù)測許多生活中的物理現(xiàn)象，例如發(fā)電機(jī)，無線電傳輸，以及光速等。在十九世紀(jì)末期，當(dāng)力學(xué)與電磁學(xué)都已經(jīng)發(fā)展到相當(dāng)完備的程度時，英國著名的物理學(xué)家Kelvin爵士曾感嘆「晴朗的天空只剩下遠(yuǎn)方的兩朵小烏云，物理學(xué)家們今后的工作，只不過剩下把數(shù)字算得更精確罷了！」。但是沒想到就是這兩個在光學(xué)上的實(shí)驗(yàn)無法解釋（小烏云），因而促成了二十世紀(jì)近代物理的兩大發(fā)現(xiàn)，亦即相對論與量子力學(xué)。這門課希望以淺顯易懂的內(nèi)容，引領(lǐng)聽眾從電磁學(xué)看到近代物理的發(fā)展，是如何劇烈地改變了我們?nèi)祟悓τ诖笞匀坏恼J(rèn)知方式。并能欣賞物理中使用數(shù)學(xué)作為語言的美麗，一些簡單的方程式，如何能告訴我們世界怎么運(yùn)轉(zhuǎn)？具體的課程目標(biāo)為1. 希望學(xué)生可以了解生活中有哪些地方用到電磁學(xué)或近代物理的概念，并能用適當(dāng)?shù)奈淖謹(jǐn)⑹?.希望學(xué)生可以掌握基本的數(shù)學(xué)模型，用來解釋電磁學(xué)與近代物理現(xiàn)象Course Syllabus 第一周－ 電場概念簡介從電荷與電場開始，生活中哪里看的到？超厲害的庫侖定律到底什么是「場」？無所不在的高斯對電磁學(xué)的貢獻(xiàn)第二周－ 電位能概念簡介重力場有重力位能，那電場有電位能嗎？電阻我知道，但是電容是什么？電阻加電容可以做什么？歐姆定律好吃嗎？第三周－ 神秘的磁場換個主題談磁場，生活中哪里看的到？磁場與電流之間的關(guān)系－ 很厲害的安培定律也很厲害的法拉第電磁感應(yīng)定律電容儲存電能，電感儲存磁能電阻＋電容＋電感－ 上帝也瘋狂第四周－ 電磁學(xué)方程式馬克斯威爾，關(guān)鍵時刻的大膽猜測可以讓你歷史留名從馬克斯威爾到電磁波，偉大推導(dǎo)的來臨光就是一種電磁波！你確定嗎？第五周－ 就是那個光！電磁波的基本與神奇特性基本特性：偏振，反射，折射神奇特性：干涉，繞射第六周－ 相對論從哪冒出來的？天邊的第一朵烏云：光的傳播需要介質(zhì)嗎？愛因斯坦的時空假設(shè)：又一個關(guān)鍵時刻的大膽猜測我的時間和你的時間真的一樣嗎？我們看到的長度真的一樣嗎？好吧，就算時間跟長度可以不一樣，這又跟E=mc^2有什么關(guān)系？第七周－ 量子力學(xué)又是怎么想到的？另外一朵烏云：黑體輻射的光譜如何解釋？普朗克的光子說：我們德國人真的很會大膽猜測喔光電效應(yīng)：愛因斯坦也來參一腳光的本質(zhì)：粒子還是波動？超神奇的測不準(zhǔn)原理電磁學(xué)方程式馬克斯威爾，關(guān)鍵時刻的大膽猜測可以讓你歷史留名從馬克斯威爾到電磁波，偉大推導(dǎo)的來臨光就是一種電磁波！你確定嗎？第五周－ 就是那個光！電磁波的基本與神奇特性基本特性：偏振，反射，折射神奇特性：干涉，繞射第六周－ 相對論從哪冒出來的？天邊的第一朵烏云：光的傳播需要介質(zhì)嗎？愛因斯坦的時空假設(shè)：又一個關(guān)鍵時刻的大膽猜測我的時間和你的時間真的一樣嗎？我們看到的長度真的一樣嗎？好吧，就算時間跟長度可以不一樣，這又跟E=mc^2有什么關(guān)系？第七周－ 量子力學(xué)又是怎么想到的？另外一朵烏云：黑體輻射的光譜如何解釋？普朗克的光子說：我們德國人真的很會大膽猜測喔光電效應(yīng)：愛因斯坦也來參一腳光的本質(zhì)：粒子還是波動？超神奇的測不準(zhǔn)原理電磁學(xué)方程式馬克斯威爾，關(guān)鍵時刻的大膽猜測可以讓你歷史留名從馬克斯威爾到電磁波，偉大推導(dǎo)的來臨光就是一種電磁波！你確定嗎？第五周－ 就是那個光！電磁波的基本與神奇特性基本特性：偏振，反射，折射神奇特性：干涉，繞射第六周－ 相對論從哪冒出來的？天邊的第一朵烏云：光的傳播需要介質(zhì)嗎？愛因斯坦的時空假設(shè)：又一個關(guān)鍵時刻的大膽猜測我的時間和你的時間真的一樣嗎？我們看到的長度真的一樣嗎？好吧，就算時間跟長度可以不一樣，這又跟E=mc^2有什么關(guān)系？第七周－ 量子力學(xué)又是怎么想到的？另外一朵烏云：黑體輻射的光譜如何解釋？普朗克的光子說：我們德國人真的很會大膽猜測喔光電效應(yīng)：愛因斯坦也來參一腳光的本質(zhì)：粒子還是波動？超神奇的測不準(zhǔn)原理