物理学概论
物理学研究哪些问题,它与其他科学和技术的关系,以及它对人类文明所起的作用。
物理学
物理学是一门自然科学。它起始于伽利略和牛顿的年代。经过三个多世纪的发展,它已经成为一门有众多分支的、令人尊敬和热爱的基础科学。
在远到宇宙深处,近至咫尺之间,大到广袤苍穹,小到微观粒子的浩瀚而又精细的时空中,物理学研究物质存在的基本形式,以及它们的性质和运动规律。物理学还研究物质的内部结构,在不同层次上认识物质的各种组成部分及其相互作用,以及它们运动和相互转化的规律。
物理学是一门实验科学,研究自然现象及其背后的本质、规律和内在联系。在物理学研究中形成的基本概念和理论、基本实验方法和精密测试技术,以及越来越广泛地应用于其他学科,进而极大地丰富了人类对物质世界的认识,极大地推动了科学技术的创新和革命,极大地促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步。
物理学与其他科学进步
物理学的发展,促进了技术的进步,引发了一次又一次产业革命。现代物理学更是成为高新科技的基础。
物理学与社会进步
物理学的发展孕育了技术的革新,促进了物质生产的繁荣,改变了人类的生产和生活方式,推动了社会的进步。
物理学与思维观念
物理学极大地丰富了人类对物质世界的认识,也改变和扩展着人类的思维方式。物理学的每一个重大进展,都是人类思维观念进步的伟大阶梯。
在人类文明初期,人们认为大地是一个大扁盘,物理学的发展使人类对大地乃至宇宙的认识发生了翻天覆地的变化。从“天圆地方”到“地心说”;从“地心说”到“日心说”;从太阳系到河外星系;从静态的宇宙到膨胀的宇宙;从“盘古开天地”到“大爆炸”的宇宙演化论……
物理学的未来
19世纪下半叶,以经典力学、热力学、统计物理学和经典电动力学为主要内容的物理学,几乎能解释当时已知的所有物理现象。
20世纪,物理学重大发现接连不断。
年代 | 重大发现和技术进步 |
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1900~1909 | 阴极射线,黑体辐射理论,狭义相对论,光电效应 |
1910~1919 | 晶体的X射线衍射理论及实验,超导现象,广义相对论,威尔逊云室 |
1920~1929 | 量子力学,康普顿效应,晶体电子衍射 |
1930~1939 | 发现中子、正电子和宇宙射线,产生人工放射性元素,核磁共振理论 |
1940~1949 | 半导体及晶体管,发现介子,氢光谱精细结构 |
1950~1959 | 弱相互作用下宇称不守恒,发现反质子,穆斯堡尔效应 |
1960~1969 | 激光器,超导体的隧道效应,宇宙微波背景辐射 |
1970~1979 | 发现J粒子和τ氢子,弱电统一理论,非线性物理 |
1980~1989 | 发现W和Z粒子,扫描隧道显微镜,高温超导材料,超炫2 |
1990~1999 | 介观物理理论及器件,发现C60及其家族,纳米材料与纳米结构 |
21世纪物理学未解之谜。
目前的物质结构理论认为“夸克”构成了质子、中子等强子,但是,夸克为什么不能单独存在?寻找传递强强相互作用的胶子的实验能否得出预期的结果?如何将量子力学和广义相对论结合起来,以解释宇宙的起源和演化?此外,自然界中最常见的运动状态,往往既不是完全确定的,也不是完全随机的,而是介于二者之间,但为理解这类现象的混沌理论还远未成熟……所有这些都有待人们去探索。
纵观世界科学技术发展史,许多科学家的重要发现和发明,都产生于风华正茂、思想敏捷的青年时期,这是一条普遍性的规律。尽管年轻人的知识不如老年人丰富,但却很少保守思想,最具创新精神。
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