物理是什么思维导图

这是一个关于物理是什么（朝永振一郎）的思维导图。通过诺贝尔物理学奖得主朝永振一郎的独特见解，剖析了物理学的基本概念、发展历程及核心理论。

物理是什么

• 简介&背景
  • 《物理是什么》一书分为三个章节，从开普勒、伽利略讲到瓦特和熵，再到近代原子论以及热的分子运动论。
  • 本书译者周自恒告诉记者，“《物理是什么》一书作为朝永先生的遗作，其实并没有写完。第三章最后一节的内容是朝永先生在病房中口述的，而我斗胆猜想，第三章之后，朝永先生一定还打算讲讲相对论和量子力学，可惜他已经再也无法为我们讲述这些内容了。”
• 内容
  • 经典物理学
    • 序
      • 公元2世纪左右，天文学者托勒密提出了地心说模型，认为地球是宇宙的中心，其他星体都围绕着地球运动。
      • 16世纪，天文学家哥白尼提出日心说，太阳才是行星运动的中心，地球也是围绕太阳运动。
    • 开普勒
      • 17世纪初，开普勒对火星的运行轨道进行了计算，原来火星轨道不是圆的，而是椭圆的，不光火星，地球以及其他所有行星的轨道都是椭圆的。
    • 伽利略
      • 伽利略喜欢做实验，他的那些实验在今天看来都是初中生水平，但在他之前，人们根本不觉得做实验有那么重要，而是认为只要脑子里想想就能琢磨出真理。
      • 除了喜欢做实验，伽利略还非常重视数理逻辑，他认为，只有掌握了数学的语言，才能真正破解自然的奥秘，因此搞物理不仅要会做实验，更要会用数学方法去论证。
    • 牛顿
      • 牛顿为了研究物体速度变化的问题，对位移、速度、加速度三者的关系给出明确的数学定义，他发明了微积分，这对于物理学的发展是一个重要的里程碑。
      • 牛顿的另一大贡献就是提出了著名的经典力学三定律。从牛顿三定律出发，我们可以推导出任何物体的运动状态。
  • 热力学
    • 热机
      • 18世纪，瓦特改良了蒸汽机，他还搞了个研究所，专门研究怎么提高蒸汽机的效率。
      • 卡诺设想了一种理想的热机，完全榨干了热机的全部效率，所以他这种理想热机的效率是最高的，这个效率只和两个物体的温度差有关，而且温差越大，效率越高。
      • 出了一份热可以做多少功，主张热是一种能量。
    • 熵
      • 克劳修斯提出，不均衡的系统才能对外做功。
      • 系统里不均衡的程度叫做“熵”，熵越小，说明系统越不均衡，能做功的能量也就越多；反过来说，熵越大，说明系统越均衡，能做功的能量也就越少。
      • 如果一个系统是封闭的，和外界没有热量的交换，那么它的熵一定是越来越大的，这就是著名的“熵增原理”，奠定了热力学体系的基础。
  • 分子运动论
    • 克劳修斯提出气体压强的本质是气体分子的总动能，并总结出了气体压强公式。
    • 麦克斯韦用统计学研究了气体分子的运动，发现当达到均衡状态时，分子的速度呈“正态分布”，也叫做“麦克斯韦分布”。有了麦克斯韦分布，就可以统计出气体分子的总动能，计算出气体的压强，用这种方法计算出的结果，与克劳修斯的气体压强公式完全一致。
    • 玻尔兹曼对麦克斯韦的方法进行了补充和推广，提出了一个“玻尔兹曼方程”，这个方程描述了气体分子的运动是怎么沿时间来变化的，无论初始状态是怎样的，只要经过足够长的时间，分子运动状态都会逐渐接近麦克斯韦分布，这时候，熵也就达到了最大值。
    • 麦克斯韦和玻尔兹曼的这些理论，为后来发展出的“统计力学”奠定了基础。
    • 玻尔兹曼提出，在总能量守恒的前提下，分子集团中每个分子的位置和速度将把所有可能的位置和速度状态都经历一遍，但每个分子在每种状态下停留的时间却是有长有短的，他起名叫“各态历经定理”。