物理學(xué)本科畢業(yè)論文---簡(jiǎn)單性原理在物理學(xué)中的應(yīng)用(編輯修改稿)
2025-02-09 13:27 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 畢達(dá)哥拉斯 簡(jiǎn)單性原理 古希臘數(shù)學(xué)家、哲學(xué)家畢達(dá)哥拉斯 的科學(xué)美學(xué)思想，是簡(jiǎn)單性思想的最原始的表示，他認(rèn)為天體是按一定的和諧的數(shù)的關(guān)系運(yùn)動(dòng)的，形成“天體和諧”，甚至天體的數(shù)目也具有完美性，并希望從自然界的 各種現(xiàn)象中找出具有普遍性的“數(shù)”以及規(guī)律，這是人類(lèi)首次對(duì)科學(xué)理論提出數(shù)學(xué)要求和 美學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。畢達(dá)哥拉斯還認(rèn)為，地球和整個(gè)宇宙的結(jié)構(gòu)都是球形的， 球形是一切幾何形體中最完美的形狀，宇宙中的各種天體均作勻速圓 周 運(yùn)動(dòng)，因?yàn)閳A是表面上最完美、最簡(jiǎn)單的幾何圖形。這一觀(guān)天水師范學(xué)院畢業(yè)論文 6 點(diǎn)深深地影響了后來(lái)的天文 學(xué)，托勒密和哥白尼都堅(jiān)信天體運(yùn)動(dòng)所作的是勻速圓 周運(yùn)動(dòng)，直到開(kāi)普勒證明了實(shí)際上它們?cè)谧鳈E圓運(yùn)動(dòng) [8]. 牛頓后來(lái)用萬(wàn)有引力定律進(jìn)一步驗(yàn)證 了 天體是作橢圓運(yùn)動(dòng)的 。 畢達(dá)哥拉斯學(xué)派“簡(jiǎn)單、和諧、完美”的思想成為后來(lái)宇宙規(guī)律性一次又一次被更清晰、更準(zhǔn)確地說(shuō)出來(lái)的深刻的哲學(xué)思想基礎(chǔ)，對(duì)后人的科學(xué)研究工作產(chǎn)生了重要的影響，也成為今天我們值得回味和傳承的人類(lèi)精神的火花 [3]. 是簡(jiǎn)單性原理的最啟蒙思想。 奧卡姆簡(jiǎn)單性原理 畢達(dá)哥拉斯思想啟發(fā) 了 人們 ，認(rèn)識(shí)自然規(guī)律，解釋自然規(guī)律時(shí)運(yùn)用簡(jiǎn)單性原理 ，公元 14 世紀(jì)，英國(guó)奧卡姆 對(duì) 當(dāng)時(shí)無(wú)休無(wú)止的關(guān)于“共相”、“本質(zhì)”之類(lèi)的爭(zhēng)吵感到厭倦，于是著書(shū)立說(shuō)，宣傳唯名論，只承認(rèn)確實(shí)存在的東西，認(rèn)為那些空洞無(wú)物的普遍性要領(lǐng)都是無(wú)用的累贅，應(yīng)當(dāng)被無(wú)情地“剃除”。他所主張的“思維經(jīng)濟(jì)原 則”，概括起 來(lái)就是“如無(wú)必要，勿增實(shí)體 ” [4] . 人們就把這句話(huà)稱(chēng)為“奧卡姆剃刀”。這把剃刀出鞘后，剃禿了幾百年間爭(zhēng)論不休的經(jīng)院哲學(xué)和基督教神學(xué)，使科學(xué)、哲學(xué)從神學(xué)中分離出來(lái)，引發(fā)了歐洲的文藝復(fù)興和宗 教改革。奧卡姆 使用這個(gè)原理證明了許多結(jié)論，包括“通過(guò)思辨不能得出上帝存在的結(jié)論”；如果你有兩個(gè)類(lèi)似的解決方案，選擇最簡(jiǎn) 單的；多出來(lái)的東西未必是有益的，相反更容易使我們?yōu)樽约褐圃斓穆闊┒鵁馈W卡姆剃刀定律的 另外一種闡釋就是：當(dāng)你有兩個(gè)處于競(jìng)爭(zhēng)地位的理論能得出同樣的結(jié)論， 那么簡(jiǎn)單的那個(gè)更好。 奧卡姆主張用“剃刀”把那些瑣碎的論證和多余的 假設(shè)統(tǒng)統(tǒng)剃掉， 他本人是中世紀(jì)最后一批學(xué)者，可是大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為自然界的運(yùn)動(dòng)總以最簡(jiǎn)單的方式進(jìn)行，因?yàn)檫@是 上帝的智慧。 因此簡(jiǎn)單性原理對(duì)于人們認(rèn)識(shí)自然的規(guī)律有重要的意義，即把它作為概念的形成與理論的建立的標(biāo)準(zhǔn)?！皧W卡姆剃刀”的提出不單單對(duì)哲學(xué)的發(fā)展有重要的意義，而且在整個(gè)科學(xué)史上有重要的意義。 啟發(fā)了 好多科學(xué)家。 哥白尼簡(jiǎn)單性原理 哥白尼受前人 的簡(jiǎn)單性思想的影響，“簡(jiǎn)單、和諧、完美”的畢達(dá)哥拉斯簡(jiǎn)單性思想以及 奧卡姆的“奧卡姆剃刀”的簡(jiǎn)單性思想等，指引他推翻了一千多年不變的地心說(shuō)，創(chuàng)立了日心說(shuō)。結(jié)束了占統(tǒng)治地位的托勒密的地心說(shuō)。哥白尼相信天體運(yùn)天水師范學(xué)院畢業(yè)論文 7 動(dòng)符合“簡(jiǎn)單、和諧、完美”的原理。他認(rèn)為天體運(yùn)動(dòng)具有簡(jiǎn)單性，而地心說(shuō)幾何圖形太復(fù)雜，宇宙的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)能用簡(jiǎn)單的圖形來(lái)表示，哥白尼認(rèn)真分析相關(guān)資料，總結(jié)天體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律后發(fā)現(xiàn)，每個(gè)行星都有三個(gè)共同的運(yùn)動(dòng)周期：周日旋轉(zhuǎn)；周年運(yùn)動(dòng)和周期運(yùn)動(dòng)。如果把這三種共同的成份都看成 行星圍繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)和地球自身運(yùn)動(dòng)的反映 ,則各個(gè)行星的運(yùn)動(dòng)就十分簡(jiǎn)單 ， 大多數(shù)的本輪假設(shè)就沒(méi)有必要 ， 表現(xiàn)出期望的秩序與和諧 [3]， 哥白尼的代表作《天體運(yùn)動(dòng)論》的出版，標(biāo)志著日心說(shuō)的創(chuàng)立，日心說(shuō)比較全面真實(shí)的反應(yīng)了太陽(yáng)系的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)特性，是人類(lèi)天文史上的一次巨大飛躍，標(biāo)志著人類(lèi)被神學(xué)束縛的思想得到了解放，從此自然科學(xué)有了新的開(kāi)始。在紀(jì)念哥白尼逝世四百年的大會(huì)上愛(ài)因斯坦評(píng)價(jià)說(shuō)哥白尼的貢獻(xiàn)幾乎比誰(shuí)都大。 哥白尼受簡(jiǎn)單性原理的影響，從理論上對(duì)天體運(yùn)動(dòng)做了比較簡(jiǎn)單、系統(tǒng)的概述，推翻了神學(xué)統(tǒng)治時(shí)期的地心說(shuō)，對(duì)自然科學(xué)的發(fā)展具 有里程碑的意義，為人類(lèi)的思想解放做出了巨大的貢獻(xiàn)。 開(kāi)普勒簡(jiǎn)單性原理 開(kāi)普勒也受畢達(dá)哥拉斯學(xué)派“簡(jiǎn)單、和諧、完美”的思想影響，在天文學(xué)方面的研究時(shí)，堅(jiān)信宇宙的構(gòu)造符合簡(jiǎn)單性、和諧性、完美性的特點(diǎn)，總結(jié)哥白尼與前人的有關(guān)天文觀(guān)測(cè)的資料，尤其是第谷在臨終時(shí)將關(guān)于火星的觀(guān)測(cè)資料贈(zèng)給了他，開(kāi)普勒正是利用這些記載來(lái)計(jì)算的，他在計(jì)算火星的圓形軌道上勻速運(yùn)動(dòng)的位置時(shí)發(fā)現(xiàn)，不論是哥白尼的理論體系還是托勒密的體系還是第谷的折衰體系，都計(jì)算不出和弟谷的觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)一致的結(jié)果，總是有無(wú)法消除的小 至 39。8 的誤差，這個(gè)誤差比觀(guān)測(cè)到 的 39。4 誤差還大 ，在進(jìn)行大量的有關(guān)火星的數(shù)據(jù)中，都顯示這樣的系統(tǒng)誤差。在之后的研究過(guò)程中他專(zhuān)注于尋找這一系統(tǒng)誤差和觀(guān)測(cè)誤差的原因，他之前的計(jì)算都是以軌道是圓形的進(jìn)行的，都出現(xiàn)了誤差，他于是就用各種不同的幾何曲線(xiàn)以及非勻速運(yùn)動(dòng)的來(lái)表示火星的運(yùn)動(dòng)情況，經(jīng)過(guò)這樣大量的計(jì)算以后，終于發(fā)現(xiàn)了“行星軌道是橢圓，太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上”即開(kāi)普勒第一定律。 緊接著開(kāi)普勒?qǐng)?jiān)信宇宙簡(jiǎn)單與和諧的信念，在計(jì)算地球與火星的軌道時(shí)，發(fā)現(xiàn)了所謂的開(kāi)普勒第二定律 ，即從橢圓到行星的失徑在相等的時(shí)間內(nèi)，掃過(guò)的面積相等。之后他又發(fā)現(xiàn)了開(kāi)普勒第三定律，即各個(gè)行星運(yùn)動(dòng)周期的平方與各自離太陽(yáng)的平均距離的立方成正比。這三大定律合稱(chēng)開(kāi)普勒三定律，記載
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