Discovering the Principles of Mechanics 1600-1800 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Caparrini, Sandro 编

出品人:

页数:341

译者:

出版时间:

价格:$ 145.77

装帧:

isbn号码:9783764385644

丛书系列:

图书标签:

力学史
科学史
17世纪科学
18世纪科学
经典力学
科学革命
牛顿力学
物理学史
早期现代科学
科学思想

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具体描述

This book assembles 21 essays on the history of mechanics and mathematical physics written by David Speiser from 1961 to 2003. The period dealt with goes from the beginning of the seventeenth century through the eighteenth century. In particular, the essays discuss developments in elasticity, rigid bodies, gravitation, the principle of relativity, optics, and first principles. David Speiser examines the work of Galileo, Huygens, Newton, Leibniz, the Bernoullis, Euler, Maupertuis, and Lambert. Sandro Caparrini and Kim Williams have selected the papers that present a cohesive overview of a crucial period in the history of mechanics by a historian and physicist of renown. Ordered chronologically with regards to the scientific developments, this collection presents a history of mechanics during the period under consideration.

物理世界的宏大叙事：17 世纪至 19 世纪的科学革命与经典力学的奠基本书将带领读者深入探索 17 世纪至 19 世纪，这个人类认知史上最富戏剧性和变革性的时期。我们关注的焦点并非仅限于特定的科学发现，而是探索支撑起现代物理学大厦的那些根本性思想和方法论的演变历程。这是一个关于理性如何逐步揭示宇宙运行规律的故事，一个从对自然现象的直观观察，迈向精确数学描述的史诗。第一部分：哥白尼式震荡与世界观的重塑（1600-1687）在伽利略的时代，亚里士多德的物理学依然占据着知识界的统治地位。然而，随着望远镜的精确应用和对运动现象的系统性实验，这一根深蒂固的宇宙观开始崩塌。本书将细致考察这一转变的内在驱动力。我们将从对“自由落体”的重新定义开始。这不是一次简单的经验积累，而是一场思维方式的革命——即接受数学语言是描述物理实在的最佳工具。读者将跟随布雷克（Brahe）的精确观测数据，理解开普勒如何从中提炼出描述行星运动的简洁、优美的三大定律。这些定律本身就是对经验主义的胜利，但它们仍然缺乏一个统一的内在机制来解释。随后，我们将审视笛卡尔的漩涡理论（Vortex Theory）。尽管最终被证明是错误的，但笛卡尔的机械论宇宙观——认为宇宙中的一切现象都可以归结为物质的接触和运动——为后来的物理学设定了基调：排斥“超感官的”、“神秘的”解释，坚持可观察、可量化的因果关系。我们将分析，这种强烈的机械论倾向如何在 17 世纪的欧洲知识分子中迅速传播，并为牛顿的综合做好了思想准备。这一部分的高潮，无疑是探索早期流体力学和弹性理论的萌芽。虎克（Hooke）的弹性定律（$F propto x$）的提出，标志着对物质内部相互作用力的首次精确数学化描述。同时，对水泵和大气压力的研究，推动了气压计的制造，这使得对“真空”的争论不再是纯粹的哲学思辨，而是可以被实验所检验的物理问题。第二部分：牛顿综合与经典力学的确立（1687-1750）《自然哲学的数学原理》的出版，是人类智力史上的一座里程碑。本章将聚焦于牛顿是如何完成其伟大的综合，将地面上的运动（亚里士多德的王国）与天上的运动（开普勒的领域）统一在一个普适的框架之下。我们不会仅仅停留在对三大运动定律和万有引力定律的介绍。更重要的是，我们将深入探讨牛顿引入的“绝对空间”和“绝对时间”的概念。这些概念在当时是极其激进且难以理解的，它们为后续两百年的物理学提供了稳固的、不可动摇的参考系。我们将分析莱布尼茨对绝对性的反驳，以及这场关于实在本质的哲学争论如何塑造了科学方法的边界。此外，本书将详尽解析牛顿在《原理》中使用的几何学方法。在微积分尚未被完全接受为标准工具之前，牛顿是如何利用极限和流数法来解决瞬时速度、切线问题和轨道计算的。这展示了那个时代最顶尖的数学家是如何在抽象与具体之间架起桥梁的。在牛顿逝世后的几十年里，欧洲大陆的物理学家们开始“拉格朗日化”和“欧拉化”这些概念。我们考察约翰·伯努利和欧拉在变分法和分析力学方面的早期工作。他们致力于寻找更优雅、更一般的原理——如最小作用量原理的雏形——来替代牛顿的直接力的分析。这标志着力学从“描述”开始向“解释”和“优化”的深刻转变。第三部分：电磁学的曙光与分析力学的成熟（1750-1800）进入 18 世纪后半叶，机械论的范式开始拓展到新的领域：电与磁。虽然此时的电磁现象仍被视为神秘的力量，但科学家们开始用与力学相近的语言来描述它们。本章将考察富兰克林对电荷守恒的发现，以及库仑如何通过扭秤实验，定量地描述了电荷之间的相互作用力。读者会看到，库仑定律的形式与牛顿的万有引力定律惊人地相似。这并非偶然，它反映了当时物理学家内心深处的信念：宇宙的基本作用力，无论在宏观还是微观尺度，都遵循相似的数学规律。与此同时，分析力学的成熟将经典力学推向了顶峰。拉格朗日（Lagrange）的《解析力学》（Mécanique Analytique）提供了一个完全基于能量（动能和势能）的概念框架，摆脱了对力的直接考虑。我们将分析，拉格朗日力学如何通过一组统一的方程（拉格朗日方程）来处理从单摆到复杂多体系统的所有运动，极大地简化了复杂系统的求解。最后，我们将回顾 18 世纪末期，对光本性的争论。惠更斯的光的波动说的复兴，以及托马斯·杨在光衍射方面的关键实验，预示着对以太的探索和对经典力学完备性的挑战即将到来。本书最终描绘的是一幅宏大的知识演化图景：从对天空和地面的分离认知，到统一在万有引力之下；从基于几何的推理，到基于微积分的分析；从对力的直观感受，到能量和作用量原理的抽象概括。这是一个关于人类如何学会用数学之眼观察世界的精彩篇章。