形象思维与物理学的发展

2022年5月15日11:27:28形象思维与物理学的发展已关闭评论

(二)形象思维可以为抽象问题提供形象的诠释

1897年汤姆逊发现电子后,便否定了道尔顿提出的“实心球模型”,在1904年提出了“枣糕模型”。而无论是“实心球模型”还是“枣糕模型”,均源于生活模型。因为“枣糕模型”缺少实验的基础,卢瑟福便想通过实验来验证,但实验现象与“枣糕模型”大相径庭。卢瑟福在实验中发现α射线通过铝箔或云母时会发生小角度散射,他认识到该散射现象有可能有助于探索原子内部结构,便让他的助手开展大角度的散射实验。

他的助手把镭放射的α粒子经金箔反射到硫化锌荧光屏上,通过显微镜数出被反射的α粒子数,最终发现当采用1cm 的金箔作为反射物时,约有1/8000的入射α粒子被反射,平均散射角为90 ,卢瑟福对此感到很惊讶。后来,卢瑟福通过对α粒子被散射的轨迹计算,发现了它们沿双曲线轨道运动,就像太阳系中的行星或彗星一样,他高兴得称之为“我发现了一个小太阳”。显然,卢瑟福提出的原子核式模型,不仅有α粒子大角度散射的坚实实验基础,太阳系模型也为他心中的原子模型提供了形象化的铺垫。

太阳系如何演变而来?对于这一问题,德国科学家康德提出了星云说。康德认为早期的太阳是一个巨大的星云,它绕自己的轴心缓慢转动,星云中比较大的微粒逐渐把小的微粒吸引过来变成更大的团块,团块在各自的运动中不断碰撞,最终像滚雪球一样逐渐形成越来越大的团块,在星云中心部分聚集成原始的太阳。

原始太阳形成后,一些微粒或小的团块在向太阳中心下落的过程中,由于碰撞会改变运动方向,相对太阳斜向下降,然后绕太阳做圆周运动,并且逐渐在太阳周围形成一个转动的星云盘,从而慢慢地形成原始行星。各个行星也以同样的方式形成它们的卫星。后来,法国科学家拉普拉斯也独立地提出了类似的星云理论。到了20世纪,各国的科学家在星云说的基础上提出了许多独特的见解,发展并建立了现代星云说。我们可以发现,太阳系演变形成学说的共同点都是通过生动直观的形象来诠释的。

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