物理學(xué)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的關(guān)系

1、物理學(xué)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的關(guān)系物理學(xué)是一門探究一切物質(zhì)的組成及其運動規(guī)律，揭示它們之間的聯(lián)系和各種運 動之間的關(guān)系的廣博而豐富的學(xué)問。物理學(xué)的進展密切聯(lián)系著工業(yè)，農(nóng)業(yè)等的發(fā) 展，也同人類文明的進步息息相關(guān)。從電話的發(fā)明到當代互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的實時通 信；從蒸汽機車的制造成功到磁懸浮列車的投入運行；從晶體管的發(fā)明到高速計 算機技術(shù)的成熟等等。這些無不體現(xiàn)著物理學(xué)對社會進步與人類文明的貢獻。當 今時代，物理學(xué)前沿領(lǐng)域的重大成就又將會引領(lǐng)著人類文明進入一片新天地。物理學(xué)的發(fā)展與完善導(dǎo)致了歷史上三次工業(yè)革命，現(xiàn)代工業(yè)及科學(xué)發(fā)展離不開物 理學(xué)理論。物理學(xué)實驗既為物理學(xué)發(fā)展創(chuàng)造條件，同時也為現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù) 的

2、研究打下了物質(zhì)基礎(chǔ)。當前我國為了積極跟蹤世界新科學(xué)技術(shù),要努力在生物 工程、電子技術(shù)、自動化技術(shù)、新材料、新能源、航空航天、海洋工程、激光、 超導(dǎo)、通訊等新技術(shù)領(lǐng)域取得新的科技發(fā)展。這些科技發(fā)展，都是與物理學(xué)的應(yīng) 用有著非常密切關(guān)系的，物理學(xué)是科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)。物理學(xué)作為一門基礎(chǔ)科學(xué)，可以使人們很好地認識世界、了解自然。同時,它對人 們改造自然、推動社會發(fā)展也起著極其重要的作用。技術(shù)體現(xiàn)了生產(chǎn)力的進步， 與物理學(xué)有著十分密切的關(guān)系，它們之間總是相互作用，共同發(fā)展,從而共同改變 了人類的生活，乃至整個世界。蒸汽機的發(fā)明和牛頓力學(xué)的建立，導(dǎo)致了第一次工業(yè)革命17世紀，牛頓完成了劃時代的偉大巨著自然哲

3、學(xué)之數(shù)學(xué)原理，其奠定了整 個經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)，并對其他自然科學(xué)的發(fā)展起了極大的推動作用。17世紀，英國的資本主義生產(chǎn)大發(fā)展，采礦業(yè)，航海業(yè)甚至戰(zhàn)爭等的規(guī)模擴大 都遇到了一定的困難。然而，它們都涉到動力機問題。1705年，英國的紐可門， 發(fā)明了第一臺蒸汽推動活塞工作的抽水機。瓦特對蒸汽機的改革取得了歷史性的 突破。1765年，他把蒸汽的冷凝過程安排在汽缸外進行，實現(xiàn)了汽缸的恒溫。 這是對原始蒸汽機的關(guān)鍵改革。蒸汽技術(shù)革命引起了社會的全面變革，帶來了社 會生產(chǎn)力的極大飛躍，使產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大變化，機械制造業(yè)和加工業(yè)取代了 農(nóng)牧業(yè)而成為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中核心支柱產(chǎn)業(yè)。電磁理論的發(fā)現(xiàn)和建立，使人類進入了電氣

4、化時代第二次工業(yè)革命發(fā)生在十九世紀下半葉，它以電磁理論的建立和發(fā)展，電氣技術(shù) 開發(fā)和應(yīng)用為基礎(chǔ)，極大促進了社會生產(chǎn)力的發(fā)展，引起了社會經(jīng)濟結(jié)構(gòu)和生產(chǎn) 結(jié)構(gòu)的巨大變革。同時，電磁場理論的發(fā)展拓展了科學(xué)研究領(lǐng)域，帶動了一些新 興學(xué)科和相關(guān)交叉學(xué)科的發(fā)展。電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)奠定了電力工業(yè)最重要的基礎(chǔ)；對電磁波運動規(guī)律的研究也 是電訊技術(shù)發(fā)展所不可缺少的。19世紀80年代，歐洲各國的物理學(xué)家相繼發(fā)明 了交流發(fā)電機、變壓器、交流感應(yīng)電動機和輸電系統(tǒng)。這些研究和發(fā)明，為建造 大容量電機，獲得強大電力提供了技術(shù)上的可能性；實驗室里成功的技術(shù)開發(fā)， 引發(fā)了電力技術(shù)的廣泛應(yīng)用，導(dǎo)致第二次工業(yè)革命。在電力革命的過

5、程中，電磁 場理論規(guī)定著革命的方向，指導(dǎo)著電力系統(tǒng)技術(shù)體系的建立。事實再一次證實了 科學(xué)包括物理學(xué)對生產(chǎn)力發(fā)展的先導(dǎo)作用。量子理論與信息技術(shù)革命信息革命始于20世紀40年代，以計算機問世為標志，目前方興未艾。從1904 年發(fā)明二極管起，到1946年世界上第一臺電子管計算機研制成功止，是信息技 術(shù)史上的“電子管時期”。1947年隨著半導(dǎo)體晶體管問世，信息技術(shù)史進入了 “晶體管時期”。此后，集成電路的發(fā)明，打破了電路與元件分離的傳統(tǒng)觀念， 使電子設(shè)備微形化。經(jīng)過大規(guī)模集成電路階段后，超大規(guī)模集成電路又在迅猛發(fā) 展。而計算機就是由這些物理元件組成的信息處理工具。網(wǎng)絡(luò)時代隨即到來，新 物理技術(shù)，如光纖

6、的應(yīng)用，掀起了信息技術(shù)革命的又一次高潮。技術(shù)的發(fā)展,是以自然科學(xué)為理論基礎(chǔ)的.19世紀末和20世紀初，在物理學(xué)方面， 由于電子,X射線,放射性元素的發(fā)現(xiàn)，以及相對論和量子論的創(chuàng)立，導(dǎo)致了物理 學(xué)和其他自然科學(xué)的革命性變革，在此基礎(chǔ)上使物理學(xué)，化學(xué)，生物學(xué),天文學(xué)和 地學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)從經(jīng)典形態(tài)發(fā)展到現(xiàn)代形態(tài).產(chǎn)生了一批嶄新的交自然科學(xué)，使 自然科學(xué)理論發(fā)展到新的現(xiàn)代水平，為第三次技術(shù)革命創(chuàng)造了良好的實驗基礎(chǔ)與 理論基礎(chǔ).這一龐大的現(xiàn)代自然科學(xué)群為高技術(shù)的誕生和發(fā)展提供了基礎(chǔ)理論背 景和前提條件.第三次技術(shù)革命是以20世紀40年代開始發(fā)展的原子能，電子技術(shù), 激光，生物工程等應(yīng)用時代.是以微電子技術(shù)

7、，信息技術(shù)，生物工程技術(shù)，新材料， 新能源，航天，海洋，和核技術(shù)等新興技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用為特點.這些技術(shù)發(fā) 展將使社會的生產(chǎn)和生活發(fā)生巨大的影響.新的科學(xué)技術(shù)項目不斷地還在增長， 突出地顯示出了第三次技術(shù)革命所出現(xiàn)的科學(xué)發(fā)展盛況.二十一世紀的物理學(xué)與高科技物理學(xué)在自然科學(xué)群體中的地位是由自然科學(xué)群體的知識結(jié)構(gòu)決定的,是長期 的、穩(wěn)定的。在自然科學(xué)群體中，物理學(xué)處于基礎(chǔ)的領(lǐng)導(dǎo)地位。這一觀點會招致來自其他學(xué)科的爭議。對這些爭議的回答是：（1）對于數(shù)學(xué)： 首先，數(shù)學(xué)本身不能回答其本身的數(shù)學(xué)形式邏輯體系的客觀真實性的問題，數(shù)學(xué) 形式體系的真實性要靠物理學(xué)體系去認證。其次，數(shù)學(xué)的發(fā)展有兩個動力，即數(shù)學(xué)

8、 內(nèi)部邏輯發(fā)展需要和外部的物理學(xué)等學(xué)科的發(fā)展需要。然而，數(shù)學(xué)是定量的語言， 是人類交流和表達思維的工具，對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，它更是不可缺少的工具。（2）對 于化學(xué):量子力學(xué)和統(tǒng)計物理學(xué)是表述化學(xué)定律的基礎(chǔ)，現(xiàn)代化學(xué)在理論上離不 開量子力學(xué)，在實驗上離不開現(xiàn)代物理學(xué)測量技術(shù)。對于生物學(xué):量子力學(xué)和統(tǒng) 計物理學(xué)是在分子層次上認識生命現(xiàn)象的基礎(chǔ),生物物理學(xué)是生物學(xué)更定量、更 準確。物理學(xué)在科學(xué)技術(shù)發(fā)展中的作用與地位 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)正以驚人的速度發(fā)展.而在物理學(xué)中每一項科學(xué)的發(fā)現(xiàn)都成為了新 技術(shù)發(fā)明或生產(chǎn)方法改進的基礎(chǔ).首先，物理學(xué)定律是揭示物質(zhì)運動的規(guī)律的,使人們在技術(shù)上運用這些定律成為 可能;第二，物理

9、學(xué)有許多預(yù)言和結(jié)論，為開發(fā)新技術(shù)指明了方向；第三，新技術(shù)的發(fā)明，改進和傳統(tǒng)技術(shù)的根本改造，無論是原理或工藝，也無論是 試驗或應(yīng)用，都直接與物理學(xué)有著密切的關(guān)系.若沒有物理基本定律與原理的指 導(dǎo)，可以毫不夸大地說，就不可能有現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)的大發(fā)展.在18世紀以蒸汽機為動力的生產(chǎn)時代，蒸汽機的不斷提高改進，物理學(xué)中的熱力 學(xué)與機械力學(xué)是起著相當重要的作用的.19世紀中期開始，電力在生產(chǎn)技術(shù)中日 益發(fā)展起來了，這是與物理中電磁學(xué)理論建立與應(yīng)用分不開的.現(xiàn)代原子能的應(yīng)用,激光器的制造，人造衛(wèi)星的上天，電子計算機的發(fā)明以及生物 工程的興起等等.都是與物理學(xué)理論有著千絲萬縷的密切聯(lián)系的.物理學(xué)本身就是以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，物理學(xué)實驗既為了物理學(xué)發(fā)展創(chuàng)造條件， 同時也為了現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的研究打下了物質(zhì)基礎(chǔ).從20世紀初開始，超高 壓裝置，超低溫設(shè)備，油擴散真空泵的先后發(fā)明，為現(xiàn)代創(chuàng)造極端物質(zhì)材料提供了 條件.隨著電力和電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了各種用途重大的精確計量的電動 裝置和電子儀器.自倫琴發(fā)現(xiàn)X光,湯姆遜發(fā)現(xiàn)電子以后，相繼又有阿普頓質(zhì)譜儀 的發(fā)明以及同位素測定，紅外線光譜，原子光譜等