物理學家及其貢獻  

 

注意:本文並不全面反映物理學史上所有重要物理學家,僅從英文學習角度將某些熟知的人物加以簡要介紹。目的是方便中國人的英文表達,而不是學術研究。

以下大致按照時間順序介紹:

羅馬埃及(Roman Egypt)的克羅狄斯·托勒密(拉丁語:ClaudiusPtolemaeus,英文Ptolemy,約90年—168年)在光反射(reflection)、折射(refraction)和雙眼視覺(binocular vision)方面進行了早期試驗。但他認為視覺是由眼睛發射光線產生的(emission theory of vision)。

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伊拉克物理學家(Iraqi physicist)伊本海賽姆(Ibn al-Haitham/Alhazen,965年-1038年)在物理學從哲學領域向試驗和數學方向邁進(shift in physics from a philosophical activity to an experimental and mathematical on e )方面起到了關鍵作用。同時他使光學研究從數學分支轉變為物理和試驗學科(shift in optics from a mathematical discipline to a physical and experimental on e)。他提出了關於視覺的傳入理論(intromission theory of vision)。在天體物理學(astrophysics)上他也做了一些建樹。
托斯卡尼數學家伽利略·伽利雷(Galileo Galilei,1564年2月25日-1642年1月8日)進行了很多力學試驗(mechanical experimentation)並對運動進行了數學描述(mathematical description in motion )。

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法國哲學家勒內·笛卡兒(René Descartes,1596年3月31日-1650年2月11日)認為所有不同形式的'微粒'運動都遵循同樣的宇宙規律(corpuscular motions obeying universal principles)。

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劍橋大學(Cambridge University)數學家艾薩克·牛頓爵士(Sir Isaac Newton FRS,1642年12月25日-1727年3月20日)對笛卡爾的力學方法(Cartesian methanical tradition)提出了挑戰。他提出了三個運動定律(law of motion)和引力定律(law of gravitation)。

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瑞士數學家丹尼爾·伯努利(Daniel Bernoulli 1700年2月8日-1782年3月17日)在流體動力學(fluid dynamics)方面做出了貢獻。

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美國資本主義精神最完美的代表,十八世紀美國最偉大的科學家和發明家,著名的政治家、外交家、哲學家、文學家和航海家以及美國獨立戰爭的偉大領袖本傑明·富蘭克林(Benjamin Franklin ,1790年4月17日-1706年1月17日)——對電流(electrical fluid)做出了正確的描述(characterization)。
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英國物理學家托馬斯·楊(Thomas Young,1773年6月14日-1829年5月29日),解釋了光的波動性(interpretation of light as a wave)。

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英國物理學家邁克爾·法拉第(Michael Faraday,1791年9月22日-1867年8月25日)發現了電磁感應現象(phenomenon of electromagnetic induction)。

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法國物理學家讓·巴普蒂斯·約瑟夫·傅立葉(Jean Baptiste Joseph Fourier,1768年3月21日-1830年5月16日)對熱量流動(flow of heat)進行了分析。
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法國數學家和天文學家皮埃爾·西蒙·拉普拉斯(Pierre-Simon Laplace,1749年3月23日-1827年3月5日)是天體力學(celestial mechanics)主要奠基人、天體演化學的創立者之一,他還是分析概率論的創始人,因此可以說他是應用數學的先驅。

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拉普拉斯方程(Laplace operator equation)又名調和方程、位勢方程,是一種偏微分方程。因為由法國數學家拉普拉斯首先提出而得名。求解拉普拉斯方程是電磁學、天文學和流體力學等領域經常遇到的一類重要的數學問題,因為這種方程以勢函數的形式描寫了電場、引力場和流場等物理對象(一般統稱為“保守場”或“有勢場”)的性質。

表示液面曲率與液體壓力之間的關係的公式。一個彎曲的表面稱為曲面,通常用相應的兩個曲率半徑來描述曲面,即在曲面上某點作垂直於表面的直線,再通過此線作一平面,此平面與曲面的截線為曲線,在該點與曲線相重合的圓半徑稱為該曲線的曲率半徑R1。通過表面垂線並垂直於第一個平面再作第二個平面並與曲面相交,可得到第二條截線和它的曲率半徑R2,用R1與R2可表示出液體表面的彎曲情況。若液面是彎曲的,液體內部的壓力p1與液體外的壓力p2就會不同,在液面兩邊就會產生壓力差△P= P1- P2,其數值與液面曲率大小有關,可表示為:▽p=γ(1/R1+1/R2)式中γ是液體表面張力。該公式成為拉普拉斯方程。

拉普拉斯方程為:Δu=d^2u/dx^2+d^2u/dy^2=0,其中Δ為拉普拉斯算子,此處的拉普拉斯方程為二階偏微分方程。三維情況下,拉普拉斯方程可由下面的形式描述,問題歸結為求解對實自變量x、y、z二階可微的實函數φ :
其中Δ稱為拉普拉斯算子.拉普拉斯方程的解稱為
調和函數。如果等號右邊是一個給定的函數f(x, y, z),即:則該方程稱為泊松方程。拉普拉斯方程和泊松方程是最簡單的橢圓型偏微分方程。偏微分算子或Δ(可以在任意維空間中定義這樣的算子)稱為拉普拉斯算子,英文是Laplace operator或簡稱作Laplacian。

英國物理學家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳(James Prescotte Joule,1818年12月24日-1889年10月11日)對力、化學、電、熱做功的可轉換性(interchangeability of mechanical, chemical, thermal and electrical forms of work)進行了試驗。

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愛爾蘭數學物理學家威廉·湯姆森(William Thomson,1824年6月26日-1907年12月17日)對電和熱動力學(thermodynamics)進行了數學分析。

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德國物理學家邁爾(Julius Robert von Mayer,1814年11月25日-1878年3月20日)和赫姆霍茨(Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz )都是能量守恆(conservation of energy)現象的發現者之一。
 物理學家及其貢獻- medicineman - medicineman的博客(4)熱力學四大定律- 上海健拓​​- 上海健拓​​功能醫學研究中心

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能量守恆定律, ( The law of conservation of energy or conservation of energy )、表述為:一個系統的總能量E的改變只能等於傳入或者傳出該系統的能量的多少。總能量E為系統的機械能、熱能及除熱能以外的任何內能形式的總和。若只考慮能量的傳遞的唯一方式是對系統做功W,此定律表述為:W = Delta E = Delta E_{mec} + Delta E_{th} + Delta E_{int} ,!

其中ΔEmec為系統機械能的變化量;ΔEth為系統熱能的變化量;中ΔEint為系統任何其他形式的內能的變化量。ΔEmec中包含ΔK(動能的變化量)與ΔU(勢能的變化量)。

如果一個系統處於孤立環境,即不可能有能量傳入或傳出系統。對於此情形,能量守恆定律表述為:

 

孤立系統的總能量E保持不變。

 

德國物理學家魯道夫·朱利葉斯·埃曼努埃爾·克勞修斯(Rudolf Julius Emanuel Clausius,1822年1月2日1888年8月24日)是熱動力學第二定律(the second law of thermodynamics)奠基者。

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蘇格蘭理論物理學家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋(James Clerk Maxwell,1831年6月13日-1879年11月5日)建立了經典電磁理論(classical electromagnetic theory)。

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德國數學家卡爾·弗里德里希·高斯(Carl Friedrich Gauss,1777年4月30日-1855年2月23日)對靜電學(electrostatics)和光學(optics)做出了貢獻。

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德國物理學家威廉·愛德華·韋伯(Wilhelm Eduard Weber,1804年10月24日-1891年6月23日),國際單位制SI中磁通量(magnetic flux)單位以他命名。 
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德國物理學家海因里希·魯道夫·赫茲(Heinrich Rudolf Hertz,1857年2月22日-1894年1月1日)對詹姆斯·克拉克·麥克斯韋(James Clerk Maxwell,1831年6月13日- 1879年11月5日)的光電磁理論(electromagnetic theory of light)進行了拓展,並發現了電磁輻射(electromagnetic radiation)。他的理論是發明廣播(invention of radio)的前提。

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荷蘭物理學家亨德利克·洛倫茲,H.A.(Hendrik Antoon Lorentz,1853年7月18日-1928年2月4日)因對賽曼效應(Zeeman Effect)的理論描述得到諾貝爾獎,其變換方程(transformation equations)後來被愛因斯坦用來描述空間和時間。
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德國物理學家威廉·康拉德·倫琴(德語:Wilhelm Conrad Rontgen,1845年3月27日-1923年2月10日),發現了X射線,諾貝爾獎得主(laureate)。

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波蘭裔法國物理學家瑪麗亞·斯克沃多夫斯卡·居里(波蘭語:Marie Sklodowska Curie,1867年11月7日-1934年7月4日),通常稱為瑪麗·居里(法語: Marie Curie)或居里夫人(Madame Curie)和皮埃爾·居里(Pierre Curie,1859年5月15日-1906年4月19日),發現了鐳和釙。

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生於德國的(German-born)理論物理學家阿爾伯特·愛因斯坦(Albert Einstein,1879年3月14日-1955年4月18日)提出了相對論(theory of relativity)和質能等效式(mass-energy equivalence)

E = mc 2。

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丹麥物理學家尼爾斯·亨利克·大衛·玻爾(Niels Henrik David Bohr,1885年10月07日-1962年11月18日)建立了原子模型(model of atom)。

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法國理論物理學家路易·維克多·德布羅意(Louis Vict or de Broglie,1892年8月15日—1987年3月19日)提出物質的行為可以像波一樣,正如電磁波的行為可以象粒子一樣(matter can be seen as behaving as a wave in much the same way as electromagnetic waves behave like particles)。

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奧地利物理學家埃爾溫·魯道夫·約瑟夫·亞歷山大·薛定諤(Erwin Rudolf Josef Alexander Schrodinger,1887年8月12日-1961年1月4日)在量子力學上(quantum mechanics)做出貢獻,提出了薛定諤方程(schrodinger equation)。

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德國物理學家維爾納·海森堡(Werner Heisenberg,1901年12月5日-1976年2月1日),提出量子理論(quantum theory)的測不准原理(uncertainty principle)。

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華裔美國物理學家(Chinese-born American physicist)李政道(Tsung-Dao Lee/TD Lee)提出宇稱破壞(parity violation)理論,獲得諾貝爾獎。

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華裔美國物理學家(Chinese-born American physicist)吳健雄(Chien-Shiung Wu)證實了李政道的宇稱不守恆理論。

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華裔美國物理學家(Chinese-born American physicist)楊振寧(Chen-Ning Franklin Yang)與李政道一起發現了弱相互作用宇稱不守恆(parity nonconservation of weak interaction)而獲得諾貝爾獎。

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華裔美國物理學家(Chinese-born American physicist)丁肇中(Samuel Chao Chung Ting)發現一種新的亞原子粒子(discovery of a subatomic particle),獲得諾貝爾獎。

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華裔美國物理學家(Chinese-born American physicist)朱棣文(Steven Chu)因激光冷卻和捕捉原子(laser cooling and trapping of atoms)的研究獲得諾貝爾獎。

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華裔美國物理學家(Chinese-born American physicist)崔琦(Daniel Chee Tsui)因分數量子霍爾效應(fractional quantum Hall effect)研究獲得諾貝爾獎。
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                                                        量子霍爾效應(左)與量子化反常霍爾效應(右)的比較示意圖

英國理論物理學家史蒂芬·威廉·霍金(Stephen William Hawking,1942年1月8日-)在宇宙學(cosmology)、量子引力(quantum gravity)和黑洞(black hole)研究方面做出巨大貢獻。作品包括《時間簡史》(A Brief History of Time)物理學家及其貢獻- medicineman - medicineman的博客

參考資料:

www.wikipedia.org

www.google.com

www.hyperdictionary.com

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