20世紀物理學給世界帶來什麼影響

⑴ 19世紀末20世紀初物理學的三大發現是什麼 意義何在

19世紀末20世紀初物理學的三大發現是：電子、X射線和放射性現象。

1、X射線

X射線是一種波長極短，能量很大的電磁波，由德國物理學家W.K.倫琴於1895年發現，故又稱倫琴射線。這一發現標志著現代物理學的產生。

由於X射線與原子中內層電子的躍遷有關，這說明了物理學還存在亟待搜索的未知領域，X射線本身在醫療、研究物質結構等方面都有很多的實用價值。

2、放射線

1896年，貝克勒耳發現了放射線。盧瑟福繼而開始研究放射線，他分別研究了三種射線的穿透本領。結果是：α射線的穿透本領最差，β射線的穿透本領比α射線強一些，能穿透幾毫米厚的鋁片。γ射線的穿透本領極強，1.3厘米厚的鉛板也只能使它的強度減弱一半。

3、電子

電子是在1897年由劍橋大學卡文迪許實驗室的約瑟夫·約翰·湯姆森在研究陰極射線時發現的，一切原子都由一個帶正電的原子核和圍繞它運動的若干電子組成。電子的定向運動形成電流，如金屬導線中的電流。

利用電場和磁場，能按照需要控制電子的運動（在固體、真空中），從而製造出各種電子儀器和元件，如各種電子管、電子顯微鏡等。

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十九世紀末二十世紀初，經典物理學的各個分支學科均發展到了完善、成熟的階段，隨著熱力學和統計力學的建立以及麥克斯韋電磁場理論的建立，經典物理學達到了它的頂峰，當時人們以系統的形式描繪出一幅物理世界的清晰、完整的圖畫，幾乎能完美地解釋所有已經觀察到的物理現象。

由於經典物理學的巨大成就，當時不少物理學家產生了這樣一種思想：認為物理學的大廈已經建成，物理學的發展基本上已經完成，人們對物理世界的解釋已經達到了終點。

物理學的一些基本的、原則的問題都已經解決，剩下來的只是進一步精確化的問題，即在一些細節上作一些補充和修正，使已知公式中的各個常數測得更精確一些。

然而，在十九世紀末二十世紀初，正當物理學家在慶賀物理學大廈落成之際，科學實驗卻發現了許多經典物理學無法解釋的事實。

首先是世紀之交物理學的三大發現，其次是經典物理學的萬里晴空中出現了兩朵「烏雲」：「以太漂移」的「零結果」和黑體輻射的「紫外災難」。

這些實驗結果與經典物理學的基本概念及基本理論有尖銳的矛盾，經典物理學的傳統觀念受到沖擊，經典物理發生「危機」。

由此引起物理學的一場革命。普朗克在德國物理學會上報告結果，成為革命開始的時刻。愛因斯坦創立相對論；海森堡、薛定諤等一群科學家創立量子力學，現代物理學誕生。

⑵ 求求：當今世界尖端物理學對今後人類社會的影響。

物理學是研究自然界的物質結構、物體間的相互作用和物體運動最一般規律的自然科學。物理學研究的范圍 —— 物質世界的層次和數量級物理學 (Physics)質子 10-15 m空間尺度:物 質 結 構物質相互作用物質運動規律微觀粒子Microscopic介觀物質mesoscopic宏觀物質macroscopic宇觀物質cosmological類星體 10 26 m時間尺度:基本粒子壽命 10-25 s宇宙壽命 1018 s緒 論E-15E-12E-09E-06E-031mE+03E+06E+09E+12E+15E+18E+21E+24E+27最小 的細胞原子原子核基本粒子DNA長度星系團銀河系最近恆 星的距離太陽系太陽山哈勃半徑超星系團人蛇吞尾圖,形象地表示了物質空間尺寸的層次物理現象按空間尺度劃分:量子力學經典物理學宇宙物理學按速率大小劃分: 相對論物理學非相對論物理學按客體大小劃分: 微觀系統宏觀系統 按運動速度劃分: 低速現象高速現象 實驗物理理論物理計算物理今日物理學物理學的發展。
物理學是人們對無生命自然界中物質的轉變的知識做出規律性的總結。這種運動和轉變應有兩種。一是早期人們通過感官視覺的延伸，二是近代人們通過發明創造供觀察測量用的科學儀器，實驗得出的結果，間接認識物質內部組成建立在的基礎上。物理學從研究角度及觀點不同，可分為微觀與宏觀兩部分，宏觀是不分析微粒群中的單個作用效果而直接考慮整體效果，是最早期就已經出現的，微觀物理學隨著科技的發展理論逐漸完善。
其次，物理又是一種智能。
誠如諾貝爾物理學獎得主、德國科學家玻恩所言：「如其說是因為我發表的工作里包含了一個自然現象的發現，倒不如說是因為那裡包含了一個關於自然現象的科學思想方法基礎。」物理學之所以被人們公認為一門重要的科學，不僅僅在於它對客觀世界的規律作出了深刻的揭示，還因為它在發展、成長的過程中，形成了一整套獨特而卓有成效的思想方法體系。正因為如此，使得物理學當之無愧地成了人類智能的結晶，文明的瑰寶。
大量事實表明，物理思想與方法不僅對物理學本身有價值，而且對整個自然科學，乃至社會科學的發展都有著重要的貢獻。有人統計過，自20世紀中葉以來，在諾貝爾化學獎、生物及醫學獎，甚至經濟學獎的獲獎者中，有一半以上的人具有物理學的背景；——這意味著他們從物理學中汲取了智能，轉而在非物理領域里獲得了成功。——反過來，卻從未發現有非物理專業出身的科學家問鼎諾貝爾物理學獎的事例。這就是物理智能的力量。難怪國外有專家十分尖銳地指出：沒有物理修養的民族是愚蠢的民族!

● 牛頓力學 (Mechanics)研究物體機械運動的基本規律及關於時空相對性的規律

● 電磁學 (Electromagnetism)研究電磁現象,物質的電磁運動規律及電磁輻射等規律

● 熱力學 (Thermodynamics)研究物質熱運動的統計規律及其宏觀表現

● 相對論 (Relativity)研究物體的高速運動效應以及相關的動力學規律

● 量子力學 (Quantum mechanics)研究微觀物質運動現象以及基本運動規律二.物理學的五大基本理論物理學是一門最基本的科學;是最古老,但發展最快的科學;它提供最多,最基本的科學研究手段.物理學是一切自然科學的基礎物理學派生出來的分支及交叉學科物理學構成了化學,生物學,材料科學,地球物理學等學科的基礎,物理學的基本概念和技術被應用到所有自然科學之中.物理學與數學之間有著深刻的內在聯系粒子物理學原子核物理學原子分子物理學固體物理學凝聚態物理學激光物理學等離子體物理學地球物理學生物物理學天體物理學宇宙射線物理學三. 物理學是構成自然科學的理論基礎四. 物理學與技術20世紀,物理學被公認為科學技術發展中最重要的帶頭學科

● 熱機的發明和使用,提供了第一種模式:

● 電氣化的進程,提供了第二種模式:核能的利用激光器的產生層析成像技術(CT)超導電子技術技術—— 物理—— 技術物理—— 技術—— 物理粒子散射實驗X 射線的發現受激輻射理論低溫超導微觀理論電子計算機的誕生

● 1947年 貝爾實驗室的巴丁,布拉頓和肖克來發明了晶體管,標志著信息時代的開始

● 1962年 發明了集成電路

● 70年代後期 出現了大規模集成電路

● 1925 26年 建立了量子力學

● 1926年 建立了費米 狄拉克統計

● 1927年 建立了布洛赫波的理論

● 1928年 索末菲提出能帶的猜想

● 1929年 派爾斯提出禁帶,空穴的概念同年貝特提出了費米面的概念

● 1957年 皮帕得測量了第一個費米面超晶格材料納米材料光子晶體晶體管的發明大規模集成電路電子計算機信息技術與工程

● 幾乎所有的重大新(高)技術領域的創立,事先都在物理學中經過長期的醞釀.

● 當今物理學和科學技術的關系兩種模式並存,相互交叉,相互促進"沒有昨日的基礎科學就沒有今日的技術革命". —— 李政道量子力學能帶理論人工設計材料五. 物理學的方法和科學態度提出命題推測答案理論預言實驗驗證修改理論現代物理學是一門理論和實驗高度結合的精確科學從新的觀測事實或實驗事實中提煉出來,或從已有原理中推演出來建立模型;用已知原理對現象作定性解釋,進行邏輯推理和數學演算新的理論必須提出能夠為實驗所證偽的預言一切物理理論最終都要以觀測或實驗事實為准則當一個理論與實驗事實不符時,它就面臨著被修改或被推翻 六. 怎樣學習物理學著名物理學家費曼說:科學是一種方法.它教導人們:一些事物是怎樣被了解的,什麼事情是已知的,現在了解到了什麼程度,如何對待疑問和不確定性,證據服從什麼法則;如何思考事物,做出判斷,如何區別真偽和表面現象 .著名物理學家愛因斯坦說:發展獨立思考和獨立判斷地一般能力,應當始終放在首位,而不應當把專業知識放在首位.如果一個人掌握了他的學科的基礎理論,並且學會了獨立思考和工作,他必定會找到自己的道路,而且比起那種主要以獲得細節知識為其培訓內容的人來,他一定會更好地適應進步和變化 .

● 學習的觀點:從整體上邏輯地,協調地學習物理學,了解物理學中各個分支之間的相互聯系.
● 物理學的本質：物理學並不研究自然界現象的機制（或者根本不能研究），我們只能在某些現象中感受某些自然界的規則，並試圖以這規則來解釋自然界所發生任何的事情。我們有限的智力總試圖在理解自然，並試圖改變自然，這是我們物理，甚至是所有學科，所共同追求的目標。

與物理學相關的基礎科學：化學，天文學，自然地理學。

⑶ 物理學是如何影響人類文明的

物理學的發展，促進了科學技術的進步。現代物理學更成為高新技術的基礎。

1、在牛頓力學和萬有引力定律的基礎上發展起來的空間物理，能把宇宙飛船送上太空，使人類實現了飛天的夢想。也使中國人「九天攬月」成為可能。（2007年我們國家要登月，那時就是神州7號）。楊得偉是神州6號。
（學完萬有引力定律可窺一斑）

2、帶電粒子在電場磁場中的偏轉的規律在科學技術中的應用。電視機顯像管等。（學完帶電粒子在電場磁場中的偏轉會了解了。）

刀。如核磁共振，超聲波，X光機等。3、核物理的研究使放射線的應用成為可能。醫療上的放療。在醫療上還有很多，如用於治療腦瘤的

4、20世紀初相對論和量子力學的建立，誕生了近代物理，開創了微電子技術的時代。半導體晶元。電子計算機。沒有量子力學也就沒有現代科技 。

5、20世紀60年代，激光器誕生。激光物理的進展使激光在製造業、醫療技術和國防工業中的得到了廣泛的應用。大家熟悉的微機光碟就是用激光讀的。光導纖維等。

6、20世紀80年代高溫超導體的研究取得了重大突破，為超導體的實際應用開辟了道路。磁懸浮列車等。80年代，我國高溫超導的研究走在世界的前列。

7、20世紀90年代發展起來的納米技術，使人們可以按照自己的需要設計並重新排列原子或者原子團，使其具有人們希望的特性。納米材料的應用現是一個新興的又應用很廣泛的前沿技術。秦始皇兵馬俑的色彩防脫。

8、生命科學的發展也離不開物理學。脫氧核糖核酸（DNA）是存在於細胞核中的一種重要物質，它是儲存和傳遞生命信息的物質基礎。1953年生物學家沃森和物理學家克里克利用X射線衍射的方法在卡文迪許（著名實驗物理學家）的實驗室成功地測定了DNA的雙螺旋結構。

可以說物理學的發展，促進了各個領域科學技術的進步。使人類的生產和生活發生了翻天覆地的變化。
物理學的發展引發了一次又一次的產業革命，推動著社會和人類文明的發展。可以說社會的每一次大的進步都與物理學的發展緊密相連。

18世紀中葉，在熱學發展的基礎上發明並改進了蒸汽機。蒸汽機的廣泛使用，促成了手工業向機械化的大生產的轉變，並使陸上和海上的大規模的長途運輸成為可能。大大推動了社會的發展。古人雲：一日千里。火車、飛機的使用使每一個地球人實現了「一日千里」甚至日行萬里的夢想。蒸汽機的使用是第一次產業革命。

1840年，法拉弟發現了電磁感應現象，並逐漸形成了完整的電磁場理論。在此基礎上發展起來的電力工業，使人類進入電氣化的時代，給人類的生產和生活帶來翻天覆地的變化。大家想想現在使用的電燈、電話、電視、微機等一切的電力設施就能體會了。這是第二次產業革命。

20世紀70年代，微觀物理方面取得重大突破，開創了微電子工業，使世界開始進入了以電子計算機應用為特徵的信息時代。這是第三次產業革命。

可以說社會的每一次巨大的進步都是在物理學發展的基礎上完成的。沒有物理學的發展就沒有人類社會和文明的巨大進步

⑷ 物理學革命有哪些影響

自然界是連續的，統一的物質就充滿著無限的宇宙空間。盡管它看不見，摸不著，甚至用精密儀器也探測不到，但它的客觀實在性是不容置疑的。統一的物質世界向我們展示了其真正本質的兩個不同方面，一方面是物質的有組織形式，即有序形體，我們在世界上所能認識到的一切個別現象，存在的所有個體形態，都不過是統一物質組成的特殊的暫態結構；另一方面是依賴連續物質周期組織與離散傳遞的能量場，是它把組成系統的各個部分有機地聯系起來並將它和外在世界聯系起來。顯然，實體和場是不可分的，實體不斷產生與滅亡所形成的能量運動就是場，盡管這種周期可能相當長，讓人通常感覺不到它也是能量場中的一部分；而場中同樣包含著實體，只要我們拉長時間尺度就可以明顯地認識到。

"原子論"是近現代科學發展的源頭，它最直接的貢獻就是鼓勵了科學家們用科學的觀察和實驗方法來認識外在世界，從而促進了科學突飛猛進的發展，但同時也是它使科學家們忽視了每一個可觀察的事物和外在世界的普遍聯系，拒絕了哲學這個認識自然更銳利的武器，最終使科學在進一步的發展中迷失了方向。就以對光的本質認識來說，大多數科學家之所以不相信連續以太的存在，並不是以太的存在影響了對光本質的解釋，最根本的原因則是科學家只相信他們所謂的"精密"儀器，而不相信哲學的思辯，這樣的結果使本來依賴連續物質周期組織與離散而傳遞的能量包被看作是一個粒子。當然，我們並不否定這個過程中有粒子性的存在，但這只是一個暫態的有序結構，它很快就會淪於混沌，盡管它之後又會在這個粒子離散所釋放的能量激勵下重新組織成另一個粒子，甚至它繼承了原來粒子的所有性質，但它已經不是原來的粒子了。如果我們把它看作是一個穩定不變的粒子在線性運動，就明顯地陷入了認識上的誤區。

二十世紀物理學的主流是粒子物理學，也就是說努力去探索一個個在性質上表現不同的微小實體，但物理學家們沒有認識到的是，自然界的物質是統一的，同時又是連續的，他們所觀察到的粒子不過局部連續的物質在反抗周圍物質的不對稱運動形成的暫態有序結構，而且這些結構是極不穩定的，一會兒就會離散開來並向外釋放它內聚的能量並引起周圍物質的再組織。因此，在我們的視野中，量子看起來像一個幽靈，一會從這里出現，一會在那裡出現，並且隨著環境的干擾不斷變換著它的有序形式，這使它一會像個粒子，一會像個光子，不一而足。

自然界是神秘莫測的，它在這里不僅向我們展現了它外在豐富多樣的一面，而且還將它內在的統一和普遍聯系隱藏在表象背後；自然界同時又是非常神奇的，這種神奇就體現在巨大的自然界竟然是可以通過局部的人來理解的，因為我們人和自然界的其它事物都遵循著同一個原理，如果我們能夠認識了自我存在與發展的原理，那麼我們就可以通過這個原理來理解宇宙萬物的存在。顯然，科學的發展不僅需要我們用科學的邏輯實證方法對可觀察的事物進行分析，更需要我們用謙卑的精神去虛心地領悟隱藏在自然背後的神秘設計，科學的實證邏輯方法和哲學的思辯方法也是相輔相成、缺一不可的。

令人遺憾的是，東西方科學一直是分別沿著兩條相反的道路獨立前進的。一開始是東方科學，它很早就把自然界的一切現象歸於同一種物質――"氣"的運動轉化，並因此苦苦追尋那內在於物質本性的"理"，由於忽視了科學實踐對所提出的"理"的檢驗和提高，科學因此一直停滯不前。之後是西方科學，它藉助於科學的觀察和實驗使我們對外在世界的認識取得了突破性的進展，由於它輕視了哲學這個認識自然更銳利的武器，這使它看起來雖然表面上富麗堂皇，但內在卻缺乏一個貫穿一切的精神鎖鏈。

哲學可以為科學的發展不斷提出可以參照的原理，而科學的實踐又為這些原理的提出和檢驗提供依據。西方科學的後來居上就得益於東方科學思想的西揚和眾多發明的引進。今天，東西方文化的廣泛交流又為我們創造了一次新的科學革命的契機，與以往科學革命不同的是，這次革命不僅是科學的革命，更重要是思想上的一次革命，因為我們又重新發現了上帝――一個決定一切的自然規律的存在。

⑸ 簡述物理學對人類的貢獻

物理學是人類對物質世界基本認識的結晶，是人類探究物質世界實踐經驗的概括和總結物理學的基本使命是認識物質世界，並以概念、規律、方法、理論等形態，客觀反映物質世界，以正確地揭示物質世界現象和過程的本質。物理學作為一門探索物質結構和物質運動基本規律的科學，是公認具有基礎性和應用性的重要學科。

物理學作為一門成熟的科學有著巨大的物質價值，物理知識可以被轉化為技術和產品，對人類的物質生活產生深刻的影響。眾所周知，從17世紀至18世紀，牛頓力學和熱力學對機械工業，尤其是熱機的發展起了巨大的推動作用；19世紀，不斷發展的經典電磁理論，促進了工業電氣化和無線電通信的發展；20世紀上半葉，隨著相對論和量子力學的創立，人類的認識深入到原子和原子核內部，人類開始進入了核能時代和信息時代。此外物理學還有著豐富的精神價值：物理學的發展深深地影響著人類的思維方式和認識方式；物理學和哲學有著密切的關系，辯證唯物主義的產生和發展，從物理學中汲取了許多「營養」；物理學與數學在形成和發展過程中共同建立起來的「實驗方法」、「邏輯方法」和「概念方法，，在科學研究中得到普遍的應用，成為科學方法論的三大支柱。因此，物理學對人類文明進步做出了積極的貢獻，成為當代人類文化的一個重要組成部分。

⑹ 物理學的發展對社會的影響

物理學的發展，促進了科學技術的進步。現代物理學更成為高新技術的基礎。

1、在牛頓力學和萬有引力定律的基礎上發展起來的空間物理，能把宇宙飛船送上太空，使人類實現了飛天的夢想。也使中國人「九天攬月」成為可能。（2007年我們國家要登月，那時就是神州7號）。楊得偉是神州6號。
（學完萬有引力定律可窺一斑）

2、帶電粒子在電場磁場中的偏轉的規律在科學技術中的應用。電視機顯像管等。（學完帶電粒子在電場磁場中的偏轉會了解了。）

刀。如核磁共振，超聲波，X光機等。3、核物理的研究使放射線的應用成為可能。醫療上的放療。在醫療上還有很多，如用於治療腦瘤的

4、20世紀初相對論和量子力學的建立，誕生了近代物理，開創了微電子技術的時代。半導體晶元。電子計算機。沒有量子力學也就沒有現代科技 。

5、20世紀60年代，激光器誕生。激光物理的進展使激光在製造業、醫療技術和國防工業中的得到了廣泛的應用。大家熟悉的微機光碟就是用激光讀的。光導纖維等。

6、20世紀80年代高溫超導體的研究取得了重大突破，為超導體的實際應用開辟了道路。磁懸浮列車等。80年代，我國高溫超導的研究走在世界的前列。

7、20世紀90年代發展起來的納米技術，使人們可以按照自己的需要設計並重新排列原子或者原子團，使其具有人們希望的特性。納米材料的應用現是一個新興的又應用很廣泛的前沿技術。秦始皇兵馬俑的色彩防脫。

8、生命科學的發展也離不開物理學。脫氧核糖核酸（DNA）是存在於細胞核中的一種重要物質，它是儲存和傳遞生命信息的物質基礎。1953年生物學家沃森和物理學家克里克利用X射線衍射的方法在卡文迪許（著名實驗物理學家）的實驗室成功地測定了DNA的雙螺旋結構。

可以說物理學的發展，促進了各個領域科學技術的進步。使人類的生產和生活發生了翻天覆地的變化。
物理學的發展引發了一次又一次的產業革命，推動著社會和人類文明的發展。可以說社會的每一次大的進步都與物理學的發展緊密相連。

18世紀中葉，在熱學發展的基礎上發明並改進了蒸汽機。蒸汽機的廣泛使用，促成了手工業向機械化的大生產的轉變，並使陸上和海上的大規模的長途運輸成為可能。大大推動了社會的發展。古人雲：一日千里。火車、飛機的使用使每一個地球人實現了「一日千里」甚至日行萬里的夢想。蒸汽機的使用是第一次產業革命。

1840年，法拉弟發現了電磁感應現象，並逐漸形成了完整的電磁場理論。在此基礎上發展起來的電力工業，使人類進入電氣化的時代，給人類的生產和生活帶來翻天覆地的變化。大家想想現在使用的電燈、電話、電視、微機等一切的電力設施就能體會了。這是第二次產業革命。

20世紀70年代，微觀物理方面取得重大突破，開創了微電子工業，使世界開始進入了以電子計算機應用為特徵的信息時代。這是第三次產業革命。

可以說社會的每一次巨大的進步都是在物理學發展的基礎上完成的。沒有物理學的發展就沒有人類社會和文明的巨大進步。

⑺ 物理學的進步對社會發展的貢獻

讀《物理學史》有感

摘要：在實施新課程和新教材過程中，又讀《物理學史》，使我們深深覺得課改必須遵循敢於質疑、勇於探究、善於思維、勤於實驗的四條原則，我們不能偏離這個方向。我們必須堅持這四條原則不動搖，如同我國正在進行的改革開放必須堅持四項基本原則一百年不動搖一樣，新課程改革不論以何種方式進行，不管如何做新的嘗試，我們都應該投以贊許的目光，但是有一點不能變，那就是敢於質疑、勇於探究、善於思維、勤於實驗的四條原則不能變，偏離了這四條原則，也就違背了物理學歷史的發展規律，必然會偏離正確的方向。這點一定要切記、切記。

關鍵詞：新課程 新教材 物理學史 四條原則

隨著教學改革的不斷深化，全面實施以培養學生的創新精神和實踐能力為重點的素質教育已成為教育界的共識。對物理學科而言，在實施新課程和新教材過程中，不斷地有許多新的觀點，好的做法出現，並且也涌現出成功的典型。但是，也有許多嘗試偏離了物理學科發展的原則，值得我們共同來關注和探討。縱觀物理學史，結合新課程改革的理念，在實施新課程和新教材的過程中，教師除了要具有扎實的專業知識和淵博的綜合性知識之外，還必須遵循以下四條原則：

一、敢於質疑

20世紀物理學革命告訴我們，科學的每一次嶄新境界的開辟，都必須要有敢地向舊理論說「不」的勇氣。愛因斯坦，玻爾用他們年輕的心，沸騰的血和活躍的頭腦，帶領海森伯等一批又一批的年輕人，勇敢地向舊理論思想挑戰。在此期間，每一個「不」字的出現都響徹雲霄，宛如春雷一般。普朗克提出能量是「不」連續的；愛因斯坦更深入地提出了輻射也是不連續的；海森伯更是提出了量子力學中最關鍵的一個關系式即「測不準關系式」；此外華裔物理學家李政道，楊振寧又向守恆說出了「不」，提出了「宇稱不守恆」。每一個「不」字都給物理學以飛躍，可見，挑戰孕育了創新，勇氣孕育了力量，信心帶來了成功。

在實施物理新課程與新教材過程中，教師要努力培養學生敢於質疑，勇於創新的科學精神。在物理課堂上，教師要鼓勵學生敢於向權威挑戰，要努力營造一個民主，平等的課堂氣氛，讓學生們用一個開放的，喜歡探究和充滿活力的頭腦去不斷提出新觀點，否定舊理論。充分發揮學生探究學習，自主學習，合作學習的能力。教師應該樹立理性的權威觀。

隨著信息時代的到來，為學生提供了廣泛攝取知識與鍛煉思維的機會。因而他們也完全可能在某方面甚至是本學科領域領先於教師。在物理教學中，學生會常跟老師談及他們從網路信息中獲取的一些知識與信息，其中可以有很多對教師來說是全新的感受。「聞道有先後，術業有專攻」，「青出於藍而勝於藍」。因此我們在教學中應永遠保持謙虛進取的態度。在教育學生的同時，也應自覺地接受學生的「教育」，並把自己置身於終身學習的狀態。因此，教師在教學中應充分表現出嚴謹務實，批判進取的科學精神，努力展示自己的教學智慧及內在的精神氣質，教師的熱情和同情心，教師善於鼓勵和想像的傾向性，為學生的發展具有極大的影響力。教師在教學中應該有強烈的好奇心和求知慾，有遠大的理想和鍥而不舍的鑽研精神，要有熱情洋溢、情緒飽滿、富於激情的想像力，並以此來樹立自己在學生心目中的崇高地位。

二、勇於爭辯

通過研究物理學史，我們不難得到這樣一個啟示：科學的每一次重大發現和突破的背後都隱藏著激烈的爭論。其中最令世人注目的是愛因斯坦和玻爾曠日持久的世界性論戰。愛因斯坦拒絕把量子力學接受為終極理論，並對以玻爾為代表的哥本哈根學派的正統解釋發動了猛烈的攻擊，這場爭論使世人明白，量子力學的理論是非局域性的理論。它涉及到類空關系，即比光速還快的信號傳播，而狹義相對論則是局域性理論。這場世界性的科學爭論，無疑對科學和哲學的發展產生了深遠的影響。此外，玻爾和海森伯的散步，普朗克和愛因斯坦的爭論都對20世紀的物理學產生了極為深遠的影響。討論並沒有完，現在在牛津和劍橋，科學怪傑霍金和彭羅斯的討論還在繼續著，物理學還將有著重大發展，因為「科學紮根於討論」。

教師在實施新課程和新教材過程中，必須轉變傳統教育中的師生觀，構建相互尊重，互相信任的，平等的，合作的新型師生觀，教師應該成為學生學習的幫助者，指導者，合作者，促進者，引導者。教師在課堂教學組織中要達到「四個允許」：錯了允許重來；不完整的允許補充；不同的意見允許爭辯；老師錯了允許提意見。教師要切實把教學活動看成一個不斷面臨新問題的過程，是一個知識不斷擴展的過程，是一個與學生不斷共同學習的過程。從而真正做到教師與學生之間相互學習，相互切磋，相互啟發，相互推動，也就是要做到教學相長。同時，教師要積極創設條件，准備一些辯題，讓學生在課堂上進行辯論。讓學生自己擺觀點，舉例子，講道理，用事實說話，從而促進學生的探究性學習，實現新課程的目標，用好新教材，培養學生勇於討論的習慣。

三、善於思維

我們讀過《物理學史》之後會發現：科學神奇之樹的每一次萌芽、成長、開花、結果都有著孕育它們的科學土壤。值得一提的是哥本哈根大學物理理論研究所。在這里既有22歲當講師、27歲當教授、31歲獲得諾貝爾獎的海森伯，有作為「上帝的鞭子」不斷地指出他人論文缺陷的泡利，有開玩笑不講分寸的朗道，還有「幾乎把畫漫畫和打油詩作為主要職業而把物理當成副業」的伽莫夫，哥本哈根大學的氛圍使人感到繁忙、激動、活潑、熱血沸騰、無拘無束、和藹可親，充滿著挑戰。他們的年輕和倔強，使他們不斷地有新的想法，新的觀點，新的思潮，新的認識如同一股股清泉湧出。在那漫長、艱辛、曲折的探求科學真理的道路上，有無數年輕人的貢獻和創舉。究其實質，人類科學的進步就是一個不斷否定舊理論和提出新觀點的過程，而他們的年輕就註定他會有一個開放，喜歡探究和充滿活力的大腦，為他們取得成功提供了條件。培養學生科學的思維顯得尤為重要。

作為一名物理教師，在實施新課程和新教材的過程中，尤其要注意培養學生科學的思維，思維是創新的靈魂。在教學中教師可以從以下方面來培養學生科學的思維。

①尋找思維的起點。就是能引起思考，推動思考不斷深入並成為解決問題突破口的信息群。學生解決問題的能力差異大多表現在尋找思維起始點的速度快慢上，教師若能幫助學生學會尋找思維起始點，學生的學習便易獲得成功。

②設立思維中間站。初中生思維能力弱，跨度小，學習過程中不會適時設立思維中間站，而對大量的信息，不會篩選、整理、剖析，抓不住有用的信息，把握不住問題的實質，這樣就出現了一知半解，隨意湊合，應付了事的情況。針對初中生的上述思維特點，在教學中要採取小步子，搭台階的辦法，在思維之間增設思維中間站，及時幫助學生排憂解難，抓住關鍵，把握重點。開始時思維站間距可短些，慢慢地擴大，漸漸加大思維跨度。當問題抽象，學生具體經驗少時；當問題涉及面廣，學生知識能力存在缺陷時；當問題內部結構復雜，學生綜合能力差時，需增設思維中間站。

③已設立的各思維中間站之間需要架設思維連接線加以聯系，使各思維中間站能順序地有效地協調運行。這種聯系方法既有點與點之間的串聯，線與線之間的交織，又有面與面之間的網路化。圍繞重點知識尋同類，舉實例，找反例，思錯例，將每一個思維中間站都納入有效的思維控制范圍內，形成有序的思維網路，使各知識點成為互相聯系的整體，從而達到提高思維效率之目的。

④變換思維審視角。用原有的思維方法不能求得問題的解決時，應及時變換思維審視角。變常規思維為突躍思維，直線思維為平面或立體思維，收斂思維為發散思維，一般思維為極端思維，正向思維為逆向思維。往往能提高思維效率。

⑤設計開放性問題。新穎的問題能引導學生從不同的方向思考問題，尋求眾多的適當答案，使學生找出以前沒想到也不敢想的各種奇妙的好方法，而且是引導學生開展實踐探究的好方法，這樣能起到事半功倍的效果。

四、勤於實驗

值得注意的是，百年諾貝爾物理學獎的重大獲獎項目中絕大多數都與物理實驗有關，純理論研究很少，就是獲獎的重大理論研究也是大量實驗事實的總結，再用數學公式簡潔表達的結果。即使是理論項目，也要在實驗證實後才獲獎。如：1927年電子衍射實驗證實了粒子的波粒二象性，提出了波粒二象性理論的德布羅意才於1929年獲獎；1957年，吳健雄實驗證實了弱電相互作用，提出宇稱不守恆的楊振寧、李政道獲諾貝爾物理學獎；1973—1978年實驗上發現中性流存在，提出弱電統一理論，預言中性流存在的、格拉肖、溫伯格、薩拉姆於1979年獲獎等。事實證明，物理學的理論大廈是由實驗支撐的，沒有實驗，物理學大廈的基礎就不牢固。

不僅僅如此，實驗是檢驗物理理論正確與否的惟一標准。是各種爭論的最公正的裁判，是修正錯誤的依據，更是發現新理論的起點。事實上，無論理論有多美好，無論它的形式有多完美，只要與實驗不符就不可能成為物理學的組成部分。這表明，最後還得實驗說了算，形式邏輯和完美的數學代替不了物理。因此，我們特別強調物理學研究要把理論基礎和實驗緊密地結合在一起，重視實驗研究，重視物理實驗室的建設，加大投入，更新實驗設備，巧妙地設計實驗方法，精心地分析實驗現象，在實驗中尋求新的突破和新的發展。對物理教師而言，我們應尤其注意實驗教學，培養學生動手能力，動腦能力，設計能力，操作能力和實踐能力。教師要在實驗中讓學生充分的交流合作，並且提出一些激發思考的問題，留給學生足夠的探索空間，引導學生看到與其論點相矛盾的觀點的事實，或者組織持不同見解的學生進行討論，自行設計實驗，驗證自己的觀點。要讓每個做實驗的同學都有自己的經驗世界，他們各自對某種問題有不同的假設和推論，通過小組交流，辯論，分工與合作等形式，促進學習者之間的溝通，而面對各種不同的觀點，實驗者要學會整理、表達自己的見解，學會聆聽，理解他人的想法，學會接納，贊賞，爭辯，互助，他們不斷對自己和別人的看法進行反思和評判。平常定期開展科技小製作，小實驗，小創新，小發明以及實驗操作活動，引導學生進行一系列實踐操作，如安裝照明電路，鑒別黃金首飾等。在物理教學中加強「STS」的研究，培養學生從生活中學物理，又把物理應用於生活的能力。真正做到「in life，by life，on life」。

在實施新課程和新教材過程中，我們可能會遇到這樣或那樣的問題，我們可能會進行這樣或那樣的改革，但是我們始終要堅持敢於質疑、勇於爭辯、善於思維、勤於實驗這四條原則不動搖，不能偏離這個方向。我們只要堅定不移地遵循這四條原則，飽含深厚的愛國熱情和強烈的民族自信心，在物理教學中時時刻刻想到，並努力做到、做好、做扎實，我們就一定能在教學中取得成功，就一定能培養出千千萬萬個牛頓和愛因斯坦，中國人獲得諾貝爾物理學獎的夢想指日可待。

⑻ 奧斯特實驗對物理發展的影響,對現代發展的影響

眾所周知，20世紀以來物理學取得了突飛猛進的發展和極其輝煌的成就，物理學一直是整個科學技術領域中的帶頭學科並成為整個自然科學的基礎，成為推動整個科學技術發展的最主要的動力和源泉，並對人類社會文明進步產生了極其深刻的影響。正如楊振寧教授所說：「在20世紀，物理學產生了奧妙的觀念革命，從而改變了人類對空間、時間、運動和力這幾種基本概念的認識；深入探索了物質內部結構的奧秘，通過技術進步為人類生產力帶來了空前增長。」
在21世紀，物理學將進一步獲得迅速發展，物理學仍將是整個自然科學的基礎，物理學的進展仍是推動整個自然科學發展的一個最重要的動力，物理學將繼續是整個科學技術領域中的帶頭學科，這應是毋庸置疑的。
1 、物理學的發展將進一步推動整個自然科學的發展
當今物理學已經發展成為研究宇宙間物質的基本組元及其基本相互作用和基本運動規律的學科。物理學的學科性質決定了它是整個自然科學的基礎。物理學的基本概念、基本理論、基本實驗手段和研究、測試方法，已經成為並將繼續成為自然科學的各個學科（諸如宇宙學、天文學、地學、化學、生物學、醫學等）的重要概念、理論的基礎和實驗、研究方法，從而推動各個學科深入而迅速地發展。物理學向自然科學各個學科的廣泛滲透和移植，促使一系列交叉學科、邊緣學科不斷涌現。而正是這些交叉學科、邊緣學科，有可能成為未來學科中最有希望、取得成果最多的領域。
宇宙學就是在物理學一系列研究成果的基礎上而獲得了迅速發展。作為宇宙學理論基礎的熱大爆炸理論，就是依賴於廣義相對論以及粒子物理學的飛速發展和射電望遠鏡等天文觀察手段的提高而誕生的。熱大爆炸宇宙論被稱為20世紀後半葉自然科學的四大成就之一。然而，該理論還存在著很多不完備性和局限性，尤其關於宇宙的起源問題仍然沒有得到最終的回答。對此朱洪元教授曾指出：「高能物理的研究成果將對甚早期宇宙的演化的理解起推進作用」。可以相信，隨著物理學尤其是高能物理研究的不斷深入發展，宇宙的起源和演化過程將逐步被認識、理解，宇宙學將被推進到一個嶄新的階段。
物理學對地球科學的影響是深遠的。地球物理學就是地學受物理學的影響而產生的一門交叉學科，正是由於對電磁波傳播機制的研究而發現了大氣電離層，對宇宙線的研究而發現了地球內輻射帶並從而導致太陽風的發現；而對洋底岩石磁性的研究，則是確定板塊構造學說——這一地球科學的革命性進展——的關鍵因素。地球科學所需要的實驗測量技術也在很大程度上依賴於現代物理學。近年來，電子自旋共振、質子激發熒光分析技術和氡測量技術等核分析技術的研究對地質學正在產生越來越重要的影響。高壓物理研究則對解決深部地質問題具有重要意義。隨著地質學研究范圍的擴大和核探測技術的不斷提高，地質學的發展與核物理學的關系將日益密切。地質科學的前沿與尖端技術融為一體，它們所開辟的科研領域和所達到的知識深度已超過了以往任何時代。現代地質學將沿縱向和橫向交叉的方向發展，核物理與地質學的銜接日益緊密，它們的交叉點將可能成為學科或新方向的生長點。
物理學與化學之間的關系也愈來愈密切。物理學發展中出現的理論工具和實驗方法，使化學科學得以如虎添翼般的飛速發展。傳統的物理化學就是著重應用物理理論和實驗方法去處理化學問題而形成的一門化學分支學科，並已成為化學科學的理論核心之一。化學物理是由物理學與化學之間的密切結合而產生的一門正在蓬勃發展中的交叉學科，它以化學和物理學的新成就及近代實驗方法來研究原子、分子及其聚集態的結構、性質和變化規律。物理分析方法（如光譜、色譜和快速流動等）的發展，使得對化學反應過程的跟蹤成為可能，從而使化學動力學發展到基元反應研究的重要階段。基元反應研究的進一步深入，產生了非平衡化學反應過程的新領域，並進而使化學動力學深入到態—態反應的程度。而態—態反應的研究，無論在理論上和實驗方法上，都使化學動力學與物理學中的碰撞動力學融為一體。表面科學包含在一些最重要和令人迷惑的化學過程之中，多相催化包含著表面和發生在其上的化學反應之間的深奧的相互作用。為此人們調動了幾乎所有的現代物理學的理論方案和實驗手段來進行研究，諸如表面電子能譜、掃描電鏡、原子力電鏡、X射線衍射、同步輻射、傅里葉變換光譜和分子束——表面散射等最現代化的實驗裝置、儀器和技術。1985至1994年的10項諾貝爾化學獎，其中就有4項與物理學密切交叉。可以相信，與物理學的進一步密切結合，將會更加促進化學的迅速發展。
物理學對生物學、生命科學發展的影響更是重大而深遠的。20世紀50年代以來，隨著物理學的發展及取得的輝煌成就，使生物學的研究從現象的描述進入了現代生命科學的新階段，物理學參與和滲入生命科學的研究已成大勢所趨。物理學對生命科學的巨大貢獻，首先是為生命科學提供了現代化的實驗手段。例如，正是利用X射線衍射技術而促成了人們對DNA雙螺旋結構主體模型的認識，開創了分子生物學的新時代。其次，物理學為生命科學提供了概念、理論和方法。物理學和信息科學處理宏觀體系的理論（如熱力學、統計力學、耗散結構理論、資訊理論、控制論等），使人們可以從系統的宏觀角度研究生物體系的物質、能量和信息轉換的關系；物理學的微觀理論（如分子和原子物理、量子力學、粒子物理等）及有關結構分析技術，使人們可以從微觀角度研究生物大分子和分子聚集體（膜、細胞、組織等）的結構、運動與功能。非線性理論、混沌理論則為腦科學的研究提供了理論指導，並預示了新的更偉大的科學革命——智能革命的到來。而生物物理學的創立，則是人類用物理學知識去揭示生命之謎的一個極其重要的里程碑，它為生命科學，為生物工程展現出一個無限美好的前景。一些有遠見的科學家預言，21世紀將是生命科學的世紀。物理學家將與生物學家等攜手並進、一起共同開創和迎接新的生命科學的世紀。
2 、物理學是現代高技術發展的先導和基礎
科技發展史表明，物理學與技術的關系變得愈來愈密切。如果說發生於18世紀60年代的以蒸汽機的應用為主要標志的第一次技術革命，開始了物理學（主要是力學、熱學）與技術的互相影響的話，那麼，開始於19世紀70年代的以電力技術的廣泛應用為重要標志的第二次技術革命，則是以物理學的發展（主要是電磁理論）為重要基礎的。而發生於20世紀50年代的第三次技術革命（或稱第三次浪潮），則是以20世紀初的物理學革命為先導，物理學開始全方位滲透到技術領域，成為推動技術進步的主導力量、主要源泉。物理學的研究成果直接導致了一系列新技術的產生，物理學的研究方法和手段也越來越普遍地轉變為技術的方法和手段，而且轉變的時間間隔愈來愈短。物理學革命導致現代科學的分化和綜合的同時，也引起了技術領域的分化和綜合，從而形成了目前正蓬勃發展的新高技術群：材料技術、信息技術、能源技術、生物技術、空間技術和海洋技術等。新高技術群是科學理論與技術的高度密集和綜合應用，在其今後的發展中，物理學的先導和基礎作用將更加顯著和重要。未來技術的進步，將更極大地依賴於物理學以及與物理學有關的邊緣學科和交叉學科的進展。
材料、能源和信息技術是人類社會現代文明的三大支柱。科技發展史表明，每一項重大的技術新發明、新發現，往往都有賴於新材料的發展。因此，新材料被稱為「發明之母」和「產品糧食」。而被稱為近代材料科學技術的三大支柱的電子顯微學、電子理論和晶體缺陷理論，對了解材料的微觀結構及變化規律發揮了重要作用，為一系列新材料的研製提供了啟示和指導。而電子顯微學的發展正是建立在物理學的理論基礎之上的。電子理論和晶體缺陷理論，實際就是凝聚態物理學的一部分。凝聚態物理的主要任務就是研究凝聚態物質的宏觀性質和微觀結構以及宏、微觀間的聯系，從而為按指定性能創制新材料的「分子設計」或「分子工程」提供科學途徑和理論指導。例如，對無損耗輸電、大型強磁體、高速計算機和高靈敏度、高精度測電壓、磁場的高Tc超導材料的研究，以及對被譽為「21世紀最有前途的材料」—納米固體材料的研究和對可能帶來一場電子工業革命的微結構器件的研究等，都是當前凝聚態物理學中最活躍的前沿課題。因此材料科學技術將隨著物理學的發展而獲得迅速發展，從而為未來21世紀的科學技術的發展乃至整個人類社會文明進步奠定基礎。
能源是人類社會活動的物質基礎。當前，在人們正在開發的各種能源中，最理想、最有前途的新能源當屬裂變核能和聚變核能。尤其是聚變能，是一種取之不盡，用之不竭（燃料從海水中提取）的最干凈、最完整、最經濟的理想能源，它沒有如裂變堆那樣產生大量放射性廢物，故其發展遠景很好，預計在21世紀中葉可得到廣泛應用。而原子核物理和高能物理、等離子體物理，為核能的開發、利用提供了最直接、最基本的理論基礎和方法。
21世紀被稱為信息時代，人類社會已開始進入信息社會。信息資源已成為現代社會最主要的戰略資源。第三次技術革命就是以信息技術為核心內容的。現代信息技術是以微電子學、光電子學為基礎，以計算機、通信、控制技術為核心的綜合化技術。微電子學、光電子學都是當代物理學中最活躍的前沿分支學科。興起於本世紀90年代的納米電子學和納米科學技術，是光電子學的重要組成部分。納米電子學將立足於最新的物理理論和最先進的工藝手段，按照全新的概念來構造電子系統；將超越傳統的極限，實現信息採集和處理能力的革命性突破；將進一步開發物質內潛在的信息和結構潛力，使單位體積物質儲存和處理信息的能力提高百萬倍以上。作為納米科技重要組成部分的分子組裝技術，單原子、分子測控科學與技術，就是面向21世紀高科技發展的技術基礎之一，將是21世紀信息科學發展的關鍵技術。
空間技術是探索、開發和利用太空以及地球以外天體的高度綜合性的現代科學技術。它以基礎科學和技術科學為基礎，集中應用了力學、熱學、材料學、醫學、電子技術、自動控制、噴氣推進、計算機、真空技術、製造工藝等多項現代科學技術新成就。而力學、熱學、電子技術等就是物理學的分支學科，自動控制、計算機、噴氣推進，真空技術等也都與物理學直接密切相關。
海洋開發技術是以大海及其資源為開發、利用對象的綜合性現代科學技術群。在對海洋資源的開發、利用中所形成的諸如海水淡化技術、海水提取稀有化學元素技術、海洋能發電技術、深海底錳結核開采技術等，也都與物理學的知識如力學、熱學、電學、聲學、電子技術等密切相關。例如，海洋中的底質、地層、地貌、測探、定位、目標探測、識別、通信、導航、遙控、內波、尋找油氣、開發礦產、海洋內部及海底的遙感等一系列問題，都廣泛地應用到聲學技術。
另外，戰爭對人類社會的影響極大。海灣戰爭的事實表明，現代戰場已經成為高科技武器的競技場。展望未來，將會有更多的高科技武器投入戰場。除核武器外，目前世界各國正在研製、試驗並進展較快、有希望投入實用的高科技未來武器有激光武器、微波波束武器、粒子束武器、電磁炮和次聲武器等，還有軍用隱形技術、夜視技術等等。這些都是以基本的物理學理論為依託的。所以物理學對未來戰爭將產生極其重要的影響。
總之，物理學是當今高新技術的水之源、木之本。物理學在未來高新技術發展中將繼續發揮基礎、主導作用，並對整個人類社會產生重要影響。
3 、 物理學是各種高科技人才科學素質的基本要素
由物理學的基礎性、帶動性以及它和人類文化的深刻聯系決定了它應是各類高科技人才的科學素質中的極其重要的基本要素。
（1）物理學是形成高科技人才的優化知識結構的重要基礎
物理學是一門重要的基礎科學，是整個自然科學的基礎，是推動整個自然科學發展的最重要的動力，是當代及未來技術發展的最主要的源泉。因此，物理學的知識對於一切高科技人才都是不可缺少的，是形成他們的知識結構的重要基礎。缺乏物理學的知識，就無法形成高科技人才的優化的知識結構，培養跨世紀的高科技人才就只能是一句空話。
（2）學習物理學，有助於研究正確的物質觀、時空觀、宇宙觀
物理學是研究宇宙物質的基本組元及其基本相互作用、基本運動規律的學科，具有深沉博大的哲學氣度，它的發展，對人類物質觀、時空觀、宇宙觀的形成產生了極其深刻的影響。從一定意義上說，當今人類的物質觀、時空觀、宇宙觀，就是在物理學的基礎上，隨著物理學的發展而逐步形成的。因此，物理學對人們樹立正確的物質觀、時空觀、宇宙觀具有極其重要的作用。而正確的哲學觀點，對一切科學研究都具有重要的指導作用。正如愛因斯坦所說：「如果把哲學理解為在最普遍和最廣泛的形式中對知識的追求，那麼，顯然，哲學就可被認為是全部科學研究之母」。〔（9）〕
（3）物理學可為科學研究提供思維方式和研究方法
物理學作為一門發展最早、基礎性最強、影響最大的學科，在發展過程中形成了一系列思維方式及研究方法，諸如求同性、簡單性的思維方式，觀察實驗方法、理想化方法、類比方法、假說方法、數學方法等等。它們對其他學科的發展起到了重要作用，並逐步成為自然科學研究中普遍應用的方法。例如，物理學家的求同性、簡單性思維方式和理想化方法引入生物學，打破了生物學家固有的思維定勢，使他們能夠從紛繁無比的生命世界中，敏銳地挑出噬菌體——類似於物理學中的質點——作為研究對象，從而開辟了分子生物學這一嶄新的研究領域。同時，物理學研究中的精密定量的實驗方法和數學方法，對從根本上改變生物學研究中的流於空洞思辨的哲學味，克服在構造和測試概念模型時的模糊性，使生物學的研究從模糊的經驗論轉變為精確的科學，產生了重要影響。
另外，物理學本身所反映出來的崇尚理性、崇尚實踐和不畏艱險、追求真理的精神，對任何一位科研人員都是必須的，是其科學素養的重要組成部分。
總之，物理學對各類高科技人才的優化知識結構的形成及良好科學素質的培養都具有重要作用。
綜上所述，物理學在21世紀將仍是整個科學技術領域中的一個帶頭學科，物理學的進展仍將是推動整個自然科學發展的一個最重要的動力。確立這一觀點，對我國的科技和教育事業的發展，對「科教興國」戰略的實施，都將具有重要的意義。

⑼ 物理學對科學技術與人類文明的貢獻有哪些

物理學的發展引發了一次又一次的產業革命推動著社會和人類文明的發展。可以說社會的每一次大的進步都與物理學的發展緊密相連。
一、物理學與第一次技術革命
物理學的貢獻18世紀從英國發起的技術革命是技術發展史上的一次巨大革命，是以蒸汽機被廣泛使用為標志的。它開創了以機器代替手工工具的時代，這不僅是一次技術改革，更是一場深刻的社會變革這次工業革命是牛頓力學與生產技術的結合在研究提高蒸汽機效率的基礎上才創立了熱力學的理論，熱力學的理論又促進了熱機的發展。
二、物理學與第二次技術革命
物理學的貢獻，丹麥物理學家奧斯特在一次講座快結束時，發現電流接通時附近的小磁針轉動了一下，這一現象被人們稱做電流的磁效應。1840年，法拉弟發現了電磁感應現象，並逐漸形成了完整的電磁場理論。
三、物理學與第三次技術革命
晶體管與計算機，晶體管的發明促進了集成電路的發展，使計算機業飛速發展在更多領域得到廣泛應用，然而也帶來了新能源的應用。
20世紀70年代，微觀物理方面取得重大突破，開創了微電子工業，使世界開始進入了以電子計算機應用為特徵的信息時代。
物理學的目的在於發現自然界的結構和作用，且物理的發展往往帶隨著人類的發展和人類文明的發展，物理學的高技術和強滲透性也使之成為社會發展的重要推動力。

⑽ 你認為物理學對人類的發展有什麼重要意義

物理學的作用與意義

物理學是一門基礎科學，它研究的是物質運動的基本規律。不同的運動形式具有不同的運動規律，因而要用不同的研究方法處理，基於此，物理學又分為力學、熱學、電磁學、光學和原子物理學等各個部分。按照物理學的歷史發展又可以分為經典物理與近代物理兩部分。近代物理是相對於經典物理而言的，泛指以相對論和量子論為基礎的20世紀物理學。由於物理學研究的規律具有很大的基本性與普遍性，所以它的基本概念和基本定律是自然科學的很多領域和工程技術的基礎。由於物理學知識構成了物質世界的完整圖象，所以它也是科學的世界觀和方法論賴以建立的基礎。

1、物理學是自然科學的帶頭學科

物理學作為嚴格的、定量的自然科學的帶頭學科，一直在科學技術的發展中發揮著極其重要的作用。它與數學、天文學、化學和生物學之間有密切的聯系，它們之間相互作用，促進了物理學及其它學科的發展。

物理學與數學之間有深刻的內在聯系。物理學不滿足於定性地說明現象，或者簡單地用文字記載事實，為了盡可能准確地從數量關繫上去掌握物理規律，數學就成為物理學不可缺少的工具，而豐富多彩的物理世界又為數學研究開辟了廣闊的天地。物理學與數學的關系密切，淵源流長。歷史上有許多著名科學家，如牛頓、歐拉、高斯等，對於這兩門科學都做出了重要貢獻。19世紀末、20世紀初的一些大數學家如彭加勒、克萊因、希爾柏特等，盡管學術傾向不同，但都精通理論物理。近代物理學中關於混沌現象的研究也是物理學與數學相互結合的結果。

物理學與天文學的關系更是密不可分，它可以追溯到早期開普勒與牛頓對行星運動的研究。現在提供天文學信息的波段已經從可見光頻段擴展到從無線電波到X射線寬廣的電磁波頻段，已採用了現代物理所提供的各種探測手段。另一方面，天文學提供了地球上實驗室所不具備的極端條件，如高溫、高壓、高能粒子、強引力等，構成了檢驗物理學理論的理想的實驗室。因此，幾乎所有的廣義相對論的證據都來自天文觀測。正電子和μ子都是首先在宇宙線研究中觀測到的，為粒子物理學的創建做出了貢獻。熱核反應理論是首先為解釋太陽能源問題而提出的，中子星理論則因脈沖星的發現得到證實，而現代宇宙論的標准模型——大爆炸理論，是完全建立在粒子物理理論基礎上的。

物理學與化學本是唇齒相依、息息相關的。化學中的原子論、分子論的發展為物理學中氣體動理論的建立奠定了基礎，從而能夠對物質的熱學、力學、電學性質做出滿意的解釋；而物理學中量子理論的發展，原子的電子殼層結構的建立又從本質上說明了各種元素性質周期性變化的規律。量子力學的誕生以及隨後固體物理學的發展，使物理學與化學研究的對象日益深入到更加復雜的物質結構的層次，對半導體、超導體的研究，愈來愈需要化學家的配合與協助，在液晶科學、高分子科學和分子膜科學取得的進展是化學家、物理學家共同努力的結果。另一方面近代物理的理論和實驗技術又推動了化學的發展。

物理學在生物學發展中的貢獻體現在兩個方面：一是為生命科學提供現代化的實驗手段，如電子顯微鏡、X射線衍射、核磁共振、掃描隧道顯微鏡等；二是為生命科學提供理論概念和方法。從19世紀起，生物學家在生物遺傳方面進行了大量的研究工作，提出了基因假設。但是，基因的物質基礎問題，仍然是一個疑問。在本世紀40年代，物理學家薛定諤對生命的基本問題感興趣，提出了遺傳密碼存儲於非周期晶體的觀點，由於在他的小冊子《生命是什麼？》中對此進行了闡述而廣為人知。40年代，英國劍橋大學的卡文迪什實驗室開展了對肌紅蛋白的X射線結構分析，經過長期的努力終於確定了DNA（脫氧核糖核酸）的晶體結構，揭示了遺傳密碼的本質，這是20世紀生物科學的最重大突破。分子生物學已經構成了生命科學的前沿領域，生物物理學顯然也是大有可為的。

2、物理學是現代技術革命的先導

一般說來，物理學與技術的關系存在兩種基本模式：其一是由於生產實踐的需要而創建了技術，例如18世紀至19世紀蒸汽機等熱機技術，然後提高到理論上來，建立了熱力學，再反饋到技術中去，促進技術的進一步發展；其二是先在實驗室中揭示了基本規律，建立比較完整的理論，然後再在生產中發展成為一種全新的技術。19世紀電磁學的發展，提供了第二種模式的範例。在法拉第發現電磁感應和麥克斯韋確立了電磁場方程組的基礎上，產生了今日的發電機、電動機、電報、電視、雷達，創建了現代的電力工程與無線電技術。正如美籍華裔物理學家李政道所說：「沒有昨日的基礎科學就沒有今日的技術革命」。

在當今世界中，第二種模式的重要性更為顯著，物理學已成為現代高技術發展的先導與基礎學科。反過來，高技術發展對物理學提出了新的要求，同時也提供了先進的研究條件與手段。所謂高技術指的是那些對社會經濟發展起極大推動作用的當代尖端技術。下面就物理學的基礎研究在當前最引人注目的高技術，即核能技術、超導技術、信息技術、激光技術、電子技術中所起的突出作用，作一概略的介紹。

能源的獲取和利用是工業生產的頭等大事，20世紀物理學的一項重大貢獻就在於核能的利用，這可以說是由基礎研究生長出來的一項全新的技術。1905年愛因斯坦質能關系式的提出，確立了核能利用的理論基礎。物理學家1932年發現中子，1939年發現在中子引起鈾核裂變時可釋放能量，同時有更多的中子發射，於是提出利用「鏈式反應」來獲得原子能的概念。40年代，根據重核裂變能量釋放的原理，建立了原子反應堆，使核裂變能的利用成為現實。50年代，根據輕核在聚變時能量釋放的原理，設計了受控聚變反應堆。聚變能不僅豐富，而且安全清潔。可控熱核聚變能的研究將為解決21世紀的能源問題開辟道路。

在能源和動力方面，可以無損耗地傳輸電流的超導體的廣泛應用，也可能導致一場革命。1911年荷蘭物理學家昂尼斯（Onners）發現純的水銀樣品在4.2K附近電阻突然消失，接著又發現其它一些金屬也有這樣的現象，這一發現開辟了一個嶄新的超導物理領域。1957年BCS理論進一步揭示超導電性的微觀機理，1962年約瑟夫森效應的發現又將超導的應用擴展到量子電子學領域。在液氦溫區（1K～5.2K）工作的常規超導體所繞成的線圈已在加速器、磁流體發電裝置及大型實驗設備中用來產生強磁場，可以節約大量電能；在發電機和電動機上應用超導體，已經製成接近實用規模的試驗性樣機。由於這些成功的應用，再加上超導儲能、超導輸電和懸浮列車等的應用，可以看到高溫超導體具有廣闊的應用前景。自從1987年美籍華裔物理學家朱經武和中國科學院趙忠賢等人發現液氮溫區（63K～80K）的高溫超導體問世以來，超導材料的實用化已取得較大進展，它在大電流技術中的應用前景是最激動人心的。

信息技術在現代工業中的地位日趨重要，計算技術、通信技術和控制技術已經從根本上改變了當代社會的面貌。如果說第一次工業革命是動力或能量的革命，那麼第二次工業革命就是信息或負熵的革命。人類邁向信息時代，面對著內容繁雜、數量龐大、形式多樣的日趨增值的信息，迫切要求信息的處理、存儲、傳輸等技術從原來依賴於「電」的行為，轉向於「光」的行為，從而促進了「光子學」和「光電子學」的興起。光電子技術最傑出的成果是在光通信、光全息、光計算等方面。光通信於60年代開始提出，70年代得到迅速發展，它具有容量大、抗干擾強、保密性高、傳輸距離長的特點。光通信以激光為光源，以光導纖維為傳輸介質，比電通信容量大10億倍。一根頭發絲細的光纖可傳輸幾萬路電話和幾千路電視，20根光纖組成的光纜每天通話可達7.6萬人次，光通信開辟了高效、廉價、輕便的通信新途徑。以光碟為代表的信息存儲技術具有存儲量大、時間長、易操作、保密性好、低成本的優點，光碟存儲量是一般磁存儲量的1000倍。新一代的光計算機的研究與開發已成為國際高科技競爭的又一熱點。21世紀，人類將從工業時代進入信息時代。

激光是20世紀60年代初出現的一門新興科學技術。1917年愛因斯坦提出了受激輻射概念，指出受激輻射產生的光子具有頻率、相、偏振態以及傳播方向都相同的特點，而且受激輻射的光獲得了光的放大。他又指出實現光放大的主要條件是使高能態的原子數大於低能態的原子數，形成粒子數的反轉分布，從而為激光的誕生奠定了理論基礎。50年代在電氣工程師和物理學家研究無線電微波波段問題時產生了量子電子學。1958年湯斯等人提出把量子放大技術用於毫米波、紅外以及可見光波段的可能性，從而建立起激光的概念。1960年美國梅曼研製成世界上第一台激光器。經過30年的努力，激光器件已發展到相當高的水平：激光輸出波長幾乎覆蓋了從X射線到毫米波段，脈沖輸出功率達1019W/cm2，最短光脈沖達6×10-15s等。激光成功地滲透到近代科學技術的各個領域。利用激光高亮度、單色性好、方向性好、相乾性好的特點，在材料加工、精密測量、通信、醫療、全息照相、產品檢測、同位素分離、激光武器、受控熱核聚變等方面都獲得了廣泛的應用。

電子技術是在電子學的基礎上發展起來的。1906年，第一支三極電子管的出現，是電子技術的開端。1948年物理學家發明了半導體晶體管，這是物理學家認識和掌握了半導體中電子運動規律並成功地加以利用的結果，這一發明開拓了電子技術的新時代。50年代末發明了集成電路，而後集成電路向微型化方向發展。1967年產生了大規模集成電路，1977年超大規模集成電路誕生。從1950年至1980年的30年中，依靠物理知識的深化和工藝技術的進步，使晶體管的圖形尺寸（線寬）縮小了1000倍。今天的超大規模集成電路晶元上，在一根頭發絲粗細的橫截面積上，可以制備40個左右的晶體管。微電子技術的迅速發展使得信息處理能力和電子計算機容量不斷增長。40年代建成的第一台大型電子計算機，自重達30t，耗電200kW，佔地面積150m2，運算速度為每秒幾千次，而在今天一台筆記本電腦的性能完全可以超過它。面對超大規模電路中圖形尺寸不斷縮小的事實，人們已看到，半導體器件基礎上的微電子技術已接近它的物理上和技術上的極限。要求物理學家從微結構物理的研究中，製造出新的能滿足更高信息處理能力要求的器件，使微電子技術得到進一步發展。

3、物理學是科學的世界觀和方法論的基礎

物理學描繪了物質世界的一幅完整的圖象，它揭示出各種運動形態的相互聯系與相互轉化，充分體現了世界的物質性與物質世界的統一性，19世紀中期發現的能量守恆定律，被恩格斯稱為偉大的運動基本定律，它是19世紀自然科學的三大發現之一及唯物辯證法的自然科學基礎。著名的物理學家法拉第、愛因斯坦對自然力的統一性懷有堅強的信念，他們一生始終不渝地為證實各種現象之間的普遍聯系而努力。

物理學史告訴我們，新的物理概念和物理觀念的確立是人類認識史上的一個飛躍，只有沖破舊的傳統觀念的束縛才能得以問世。例如普朗克的能量子假設，由於突破了「能量連續變化」的傳統觀念，而遭到當時物理學界的反對。普朗克本人由於受到傳統觀念的束縛，在他提出能量子假設後多年，長期惴惴不安，一直徘徊不前，總想回到經典物理的立場。同樣，狹義相對論也是愛因斯坦在突破了牛頓的絕對時空觀的束縛，形成了相對論時空觀的基礎上建立的。而洛倫茲由於受到絕對時空觀的束縛，他提出了正確的坐標變換式，但不承認變換式中的時間是真實時間，一直提不出狹義相對論。這說明正確的科學觀與世界觀的確立，對科學的發展具有重要的作用。

物理學是理論和實驗緊密結合的科學。物理學中很多重大的發現，重要原理的提出和發展都體現了實驗與理論的辯證關系：實驗是理論的基礎，理論的正確與否要接受實驗的檢驗，而理論對實驗又有重要的指導作用，二者的結合推動物理學向前發展。一般物理學家在認識論上都堅持科學理論是對客觀實在的描述，著名理論物理學家薛定諤聲稱物理學是「絕對客觀真理的載體」。

綜上所述，通過物理教學培養學生正確的世界觀是物理學科本身的特點，是物理教學的一種優勢。要充分發揮這一優勢，提高自覺性，把世界觀的培養融會到教學中去。

一個科學理論的形成過程離不開科學思想的指導和科學方法的應用。正確的科學思維和科學方法是在人的認識途徑上實現從現象到本質，從偶然性到必然性，從未知到已知的橋梁。科學方法是學生在學習過程中打開學科大門的鑰匙，在未來從事科技工作時進行科技創新的銳利武器，教師在向學生傳授知識時，要啟迪引導學生掌握本門課程的方法論，這是培養具有創造性人才所必須的。

本門課程的方法論包括以下三方面的內容。

邏輯思維是科學抽象的重要形式，它是自然科學長期發展中形成的較嚴密的邏輯推理。在物理學中通常使用的有兩種思維方法：分析—綜合法，歸納—演繹法。在熱力學中常使用反證法。

（1）分析—綜合法 分析是把整體分解為部分；綜合是把對象的各個部分結合起來，它是與分析相反的一種思維過程。例如拋射體運動就可以分解為豎直方向的勻加速運動和水平方向的勻速運動，二者的合成就是拋體運動。物理學中的元過程法是一種特殊的分析方法，如牛頓把一切物體間的吸引力歸結為粒子間的引力，安培把電流之間的作用力歸結為電流元之間的作用力等等。

（2）歸納—演繹法 歸納法是從個別到一般的認識方法，演繹法則相反，它是從一般到個別的認識方法，即從已知的一般原理出發來考察某一特殊對象，從而推演出有關這個對象的結論的方法。歸納和演繹是科學認識過程中兩個相互獨立又相互依存的思維方法，都是科學認識過程中不可缺少的。

歸納法在科學發現和理論建立的過程中起著重要的作用。對於物理學家來說，真正使人興奮的因素來自歸納過程。比如牛頓通過對運動的研究，探索自然界的力的定律，從而發現了萬有引力定律。安培通過觀測電流之間相互作用的實驗建立了電流元相互作用的定律。運用演繹法，由已知力的規律做出明確的預見，海王星的發現就是一個突出例證，它對萬有引力理論又起了巨大的支持作用。

2.與物理學基本原理相聯系的基本方法

通過本書的學習，我們可以掌握來源於原理概念的基本方法。例如來源於能量守恆原理的能量方法，正因為我們堅持在任何物理過程中能量守恆定律應當成立，乃至可預言一種新的能量形式。泡利在分析β射線能譜時，為了堅持能量守恆，預言了中微子的存在，就是一個突出的例子。在分子運動論中有來源於統計平均原理的統計平均方法，在電磁學中有來源於高斯定理和安培環路定律的對稱性分析方法，還有來源於疊加原理的分析方法，在力學中有來源於牛頓定律的隔離體受力分析法等等。

3.科學發現中創造性的思維方法

在實際的科學發現中，不存在嚴格的邏輯通道，科學的創造常常是由於科學家們獨特的創造性思維的結果。在以往的教學中，大都是只講授前人的研究成果，而對於前人如何得到這些成果的思路和研究方法卻很少提到。這好像只給學生「點石成金」的金子，而沒有使學生練出這種「手指」。學習在科學探索中的方法的重要性，正如法國物理學家拉普拉斯所說：「認識一位巨人的研究方法，對於科學的進步……並不比發現本身更少用處，科學研究的方法通常是極富興趣的部分。」現把科學研究中常用的方法列舉如下。

（1）物理模型 物理模型是為了便於研究而建立的高度抽象的反映事物本質特徵的理想物體。人們運用物理模型便於計算推理，探索物質運動的規律，建立物理方程。在構造物理模型時，要對復雜事物加以抽象簡化，突出研究對象的主要特徵。例如，牛頓在發現萬有引力定律的過程中，就使用了抽象簡化建立理想模型的方法：從圓運動到橢圓運動，從質點到球體，從單體問題到兩體問題。他將理想模型與實際事物比較，再適當加以修正，最後使物理模型與物理世界基本符合。

物理學中有許多通過物理模型建立物理方程的實例，比如克勞修斯提出理想氣體模型，推導出氣體壓強公式；范德瓦爾斯分子模型的提出，導致真實氣體方程的建立；卡諾提出理想熱機模型和理想循環過程，導致卡諾定理的確立；安培提出分子電流模型，對物質磁性的本質作了解釋；麥克斯韋用分子渦旋的力學模型，導出了磁力公式、磁能公式，解釋了電磁感應現象。物理學中還有質點、剛體、單擺、點電荷、絕對黑體以及各種原子模型都是物理模型。分析前人在研究過程中建立模型的根據和思路，有助於增進對科學思想的理解。

（2）理想實驗 理想實驗是一種按照實驗的模型展開的思想推理過程，是邏輯推理的一種方法和形式。它避免了現實實驗中的許多困難，為揭露舊理論的缺陷、探索新的理論提供了簡便的方法。例如伽利略為說明慣性原理提出的球沿光滑斜面下滑又上升的理論實驗，牛頓為揭示天體運動與地上運動的統一性而構思的在山巔上作平拋運動的理想實驗等等。物理學發展史上，在一些重大概念產生的過程中，或者新舊理論交替的重要時刻，理想實驗都起著重要作用。例如，愛因斯坦為說明同時性相對性的「火車」，為說明等加速力場與引力場等價、慣性質量與引力質量等價的「升降機」，以及為說明熱力學規律是統計性規律的「麥克斯韋妖」等等。這些理想實驗都形象、生動、具體，使人們更便於接受新的物理思想，更容易理解新的物理概念。

（3）物理類比 物理類比方法是利用一種科學定律和另一種科學定律之間的部分相似性，用它們中的一個去說明另一個。類比是建立在兩類定律在數學形式上相似的基礎上。類比可以溝通不同領域的研究方法，可以在解析的抽象形式和假設之間提供媒介，還可以啟發新的物理思想，幫助人們去認識和發展一些尚待研究的物理過程和規律。例如，麥克斯韋通過把力線和不可壓縮流體的流線加以類比，找到了法拉第力線的數學描述；德布羅意通過力學和光學類比，引進了波粒二象性概念，提出了「物質波」假設；薛定諤通過力學與光學類比，創立了波動力學；普利斯特利通過電力與引力的類比，根據金屬容器內表面上沒有任何電荷，在內部也沒有任何電力和早已做出的均勻球殼內萬有引力為零的論證，早在庫侖定律提出18年前，就提出了一個機智的猜測：電的吸引力遵從萬有引力相同的規律，即與距離的平方成反比。

（4）物理假說 假說是根據一定的科學事實和科學理論對研究中的問題所提出的假定性的看法和說明。假說在科學發展過程中具有十分重要的作用。恩格斯在《自然辯證法》中明確指出：「只 要自然科學在思維著，它的發展形式就是假說。」假說既是科學研究的主要方法，又是科學認識發展的必要環節。例如麥克斯韋為了解釋在變化磁場中的導體迴路上所產生的感應電流的現象，提出了感生電場的假說；為了解決安培環路定律在傳導電流不連續時所遇到的困難，提出了位移電流的假說。這兩個假說在電磁場理論的建立過程中起著極為重要的作用。又如20世紀初物理學上一系列重大發現：X射線、放射性、電子的發現等，與原子不可分的學說發生沖突，於是產生了各種原子結構的假說。又如普朗克為了解釋他導出的與實驗結果完全一致的輻射公式提出了能量量子化的假說。又如愛因斯坦解釋光電效應實驗提出的光量子假說。德布羅意從X射線所表現出來的波和粒子的雙重特性出發，在光的波粒二象性思想的啟示下，提出了物質波的假說。

物理學的研究方法還有佯謬法，如愛因斯坦的追光悖論，伽利略的落體佯謬，還有科學想像、試探猜測以及科學直覺等創造性的思維方法，它們在物理原理的建立中都起了重要作用。