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这所学校不仅注重理论知识,更重视实际应用。因此,库仑在这所学校打下了坚实的工程建筑方面的理论与实践基础。库仑毕业后到部队就直接担负起建筑军事要塞方面的工作。后来,又被调到当时法国殖民地西印度群岛的马提尼克岛工作了9年,直到1776年因病复员回到法国。
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库仑在军队里从事多年军事建筑工作,与此同时他还进行了大量的科学研究工作,因此,复员回国后就立即投入到科学研究之中,并在多方面获得了重要的成果,发现电荷之间相互作用的规律只是他研究成果的一部分。
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库仑是在1777年采用跟卡文迪许扭秤类比的方法,设计并制作出测量微小电力的扭秤,后人称“库仑扭秤”。他用该扭秤进行多次精细的测量与计算,历经8年时间,终于在1785年总结出了后人用他名字命名的“库仑定律”。
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人们为了纪念他,将电量的单位命名为“库”,符号为C。一个电子所带的电量约为1.6×10-19C,或者说1C相当于6.25千兆个电子所带的电量。
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自1785年至1789年,他又以高度精湛的实验技术和技巧,对电荷间相互作用力做了一系列的研究,并连续在英国皇家科学院备忘录中发表了多篇电学论文。
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库仑为人耿直,品质高尚,科学家托马斯·杨曾称赞库仑的道德如同他的电学研究一样出色。“库仑定律”不仅揭示了自然中电荷间的相互作用规律,还让我们从这一规律中,认识到自然中的一些哲理,直觉到了自然中的美。
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例如,简单永远胜过复杂,简单就是美的象征;自然中的现象既是多样的,又是统一的;数学是美的原型;对称是自然美的外在表现形式。
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17世纪,开普勒发现行星运动三定律,牛顿在此基础上发现了万有引力定律;18世纪库仑采用类比的方法,通过库仑扭秤精细的测量与计算,总结出了电荷间相互作用的规律,即库仑定律。
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万有引力定律和库仑定律的数学表达形式十分相似,都表现出与距离平方成反比的关系。
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其实,库仑通过实验数据的测算结果,并非绝对与平方反比,要比平方多一点点,即2.01或2.001次方,我们若忽略这一微小的测量误差,便是平方。
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这样显得更加简单,而这种简单的平方反比关系,恰恰是大自然最真实的美的表现。也就是说平方反比关系才是自然的本来面貌,而2.01或2.001次方是人们在测量中的误差所造成的。
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上面的两个表达式,既让我们看到了自然的对称美,又让我们看到了自然的简单美。上述两个表达式所表达的两条自然规律,既让我们认识到了宇宙运动的多样性,又让我们体悟到了宇宙运动的统一性。
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多样性表现在宏观物体的运动与微观粒子的运动上,它们是两种不同形式的运动,一个是机械运动,一个是电磁运动;统一性表现在它们之间的相互作用力上,均与距离的平方成反比关系。
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由此,又让我们联想到在初中物理中曾经认识到的一些自然规律,不少都是用正比关系式来表达的。
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例如:
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物质的质量跟其体积成正比:m=ρV;
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物体受到的重力跟其质量成正比:G=mg;
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通过导体的电流跟加在导体两端的电压成正比:U=RI;
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……
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可见,数学是多么的简洁,它魅力无穷,难怪许多科学家都认为大自然就是按照数学结构来打造的。
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正因为大自然是按照数学结构打造的,我们才可以说数学是人类精雕细刻大自然的最佳工具。
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由此可见,要学好物理,就必须要学好数学!
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震惊世界的“遗嘱”——诺贝尔(1833—1896)
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