物理學入代表什麼

㈥ 什麼是物理學

什麼是「物理學」?這是科技史，尤其是物理學史不可迴避的一個十分基礎的課題。近年來物理學概念內涵之演變引人關注，對這方面的了解將會給教授者、學習者一定的指導和啟示。

1、物理學概念的西方源起

「物理學」(即英語里的「physics」)，最早始見於古希臘亞里士多德的《物理學》一書，該書的中文譯者張竹明先生指出:這本「《物理學》是一門以自然界為特定對象的哲學。它不同於我們現在的物理學，但卻包括了現在的物理學，也包括化學、生物學、天文學、地學等等在內，總之，涉及整個自然科學，它只研究自然界的總原理，是自然哲學」[1]。鑒於亞里士多德的《物理學》中有許多物理方面的錯誤結論，所以1949年因提出了宇宙起源的大爆炸學說而聲名大震的美籍前蘇聯物理學家喬治·伽莫夫曾指出:亞里士多德「在物理學領域中最重要的貢獻也許只是創造了這門學科的名字，」這個詞由古希臘「自然」一詞推演而來[2]。

2、中文「物理學」一詞的來源

1900年，日本人藤田豐八把飯盛挺造編寫的《物理學》譯成了中文，由當時上海江南製造局刊行。這本書是我國第一本具有現代「physics」內容的稱為「物理學」的書。

如此說，並非1900年以前中國就沒有「physics」.東方的包括中國的近代科學都是從西方傳進來的，實際情況是從西方傳到中國遠比傳到日本還要早.不過1900年以前，我國譯述西方物理學著作沒有採用「物理學」的譯法，而是多譯為「格物學」或「格致學」.如1879年美國人林樂知將羅斯古編寫的一本物理書翻譯成漢語並命名為《格致啟蒙》，其中第二卷為格物學；1883年美國傳教士丁韙良(丁韙良，英文名Martin，1888年曾來中國傳教，接觸中國古代文明後曾提出「丁韙良猜測」:中國的「元氣說」曾影響過笛卡爾提出「以太」漩渦說)也將一本物理書譯為漢語，名字為《格物測算》.另外，國內1886年有譯著《格致小引》，1889年又有《格物入門》出版。

大量史料表明:「格物學」或「格致學」就是「physics」的早期漢語意譯.這兩種譯法是「格物致知」一詞兩種形式的縮寫。「格物致知」一詞源於儒家「致知在格物，格物而後知至」的思想.

應該強調的是，日本學者指出:「特別值得大書一筆的是，近世中國的漢譯著述成為日本翻譯西洋科學譯字的依據.」[3]日本早期物理學史研究者桑木或雄說:「在我國最初把『physics』稱為『窮理學』.明崇禎年間一本名叫《物理小識》的書，闡述的內容包括天文、氣象、醫葯等方面.早在宋代，同樣內容包含在《物類志》和《物類感應》等著述中，這些都是中國物理著作的淵源.」[3]

2002年4月在北京召開了中國近現代科學技術回顧與展望國際學術研討會，會上仍有學者認為將「physics」譯為「物理」不如譯為「格物」或「格致」更符合漢語文化.但是「物理學」一詞畢竟被中國人所逐漸接受，1902年京師大學堂在格致科下設物理學課目，1912年改格致科為理科，下設物理門.同年金陵大學設物理學課目，1918年商務印書館出版了由陳幌編寫的《物理學》，這是第一本國人命名為《物理學》的「physics」著作。可見我國用「物理學」譯「physics」還是較晚的，1900年在德國普朗克已經提出了能量量子化假說，標志著物理學跨人了現代的大門，量子力學的序幕已經拉開.

必須特別指出的是，在中國「物理」一詞出現並不晚，不過含義不同於「physics」。明代呂坤(1536一1618)著有《呻吟語》，其中卷六第二部分名為「物理」，大體是有關物性學的，並用以引申一些關於人文及世界的觀點.宋代朱熹(1130一1200)等人常用「物之至理」或「物理」一詞.當代著名物理學家李政道曾引用唐代杜甫《曲江二首))中的詩句「細推物理須行樂，何用浮名絆此身」來說明物理一詞在盛唐時即已出現[4]。其實在中科院哲學研究所和北大哲學系編著的《中國哲學史資料簡編))(中華書局)「兩漢一隋唐」部分中就記載了三國時吳人楊泉曾著書《物理論》，是研究和評論當時有關天文、地理、工藝、農業及醫學知識的著作。更久遠的有，在約公元前二世紀成書的《淮南子·覽冥訓》中就有:「夫隧之取火於日，慈石引鐵，葵之向日，雖有明智，弗能然也，故耳目之察，不足以分物理;心意之論，不足以定是非」之論述.中國古代的「物理」，應是泛指一切事物的道理.

3、關於「物理學」的一般傳統認識

一般的物理學教材或辭典手冊大都這樣介紹:物理學是研究物質運動最一般規律及物質基本結構的學說。具體地說，按所研究的物質運動形態和具體對象，它涉及的范圍包括:力學、聲學、熱學和分子物理學、電磁學、光學、原子和原子核物理學、基本粒子物理學、固體物理學以及對氣體和液體的研究等.物理學包括實驗和理論兩大部分，經過實踐檢驗被證實為可靠的理論物理包括:理論力學、熱力學和統計物理學、電動力學、相對論、量子力學和量子場論.當然這些理論也只能是相對真理，有各自的局限性.運用物理學的基本理論和實驗方法研究各種專門問題，使物理學中各種新的分支不斷涌現和形成如流體力學、彈性力學、無線電電子學、金屬物理學、半導體物理、電介質物理、超導體物理、等離子物理、固體發光、液晶及激光等。一些邊緣學科也隨物理的廣泛應用而陸續形成如化學物理、生物物理、天體物理及海洋物理等等.

作為一門學科，物理學之存在須以以下幾個要素為前提:

1)一種描述性的通過自然現象之間的相互關系來理解和說明自然的自然觀.這種自然觀建立在兩個信念之上:其一是自然有可以被人們認識和理解的理性規律.「相信世界在本質是有秩序的和可以認識的這一信念，是一切科學工作的基礎.」(愛因斯坦語);其二相信自然是實存的，且具有近恆常性而不是唯心主義的迷夢或理念世界的幻影.

2)存在一種與上述自然觀相適應的定量方法系統來處理現象，尤其允許可近似量化處理.具體而言就是公理化的邏輯與具有實用可操作性的數學體系，它可說是科學理論的骨架.

3)重視實驗，既把實驗看成理論的來源，又看成審判理論的法官.如果沒有實驗這一要素，科學即使能誕生往往也只能是一個封閉的理論構架，雖自身可能邏輯自洽，但因缺乏證實或證偽機制而易流於玄想並喪失進一步發展的生命力.

4)社會和文化的需要.

4、《物理網路全書》關於「物理學」的解釋

美國麥格勞一希爾圖書出版公司1983年第5次出版由帕克主編的《物理網路全書))(科學出版社，1996年8月)，書中關於物理學的主要觀點如下:

物理學在以前稱為自然哲學.物理學涉及自然的某些方面，它們可以通過一種基本的途徑，即依據一些基本原理和基本定律來加以理解.隨著時間的推移，不同的特殊學科從物理學中分了出來，形成自己的研究領域.(典型的分化論，本文作者注).在此過程中，物理學保持著它的本來面目:理解自然界的結構和解釋自然現象。

物理學的最基本部分是力學和場論。力學涉及質點或物體在給定力作用下的運動.場物理學則涉及萬有引力場、電磁場、核力場以及其他力場的起源、本質和特性.力學和場論合在一起就構成了理解科學上所提出的自然現象的最基本途徑，最終目的是要通過這兩個方面理解全部自然現象。

物理學的較古老的或者稱經典的分法，是以自然現象的某些一般類型為基礎的.當時，對於這些自然現象是已經知道特別適合於應用物理學方法來研究的.按照這樣的分法，計有經典力學及其分支天體力學、流體力學和彈道學;熱學和熱力學;氣體運動論和統計力學;光學、聲學;電學和電磁學.這樣的分法現在都還通行，但其中有許多越來越有被列入應用物理學或技術的分支的趨勢，越來越不屬於物理學本身的固有的分支了。

數學物理學用數學來研究物理現象，它包括所有各門物理學中較數學化的部分以及統計力學、量子力學、相對論和場論的絕大部分內容.通常在數學物理學和理論物理學之間所作的區別是:對於後者，雖然形式上也全都是數學，但它被認為是更接近於實驗物理學的.然而，不論是數學物理學還是理論物理學都不可能真正與實驗物理學分開，因為一個對自然的完全理解，只有同時應用理論和實驗才能得到。

在物理學的各個領域內，其特點與其說是取決於所涉及主題的內容，還不如說是取決於對所探索內容的理解的精確性和深度.物理學的目的是通過數學建立一個統一的理論體系，它的結構和行為要盡可能廣泛地復現整個自然界.其他科學只滿足於用本門學科的特殊局限概念來描述和聯系各種現象，而物理學則總是探索著把對同一現象的理解，作為一個特殊的表現形式而納入作為整體的自然界的基本統一結構.按照這樣的目的，物理學的特色就在於:精密的儀器設備、精確的測量以及通過數學來表達所得到的結果。

《物理網路全書》的這種特色說顯然有問題，既言特色就該是獨具的，可你能以此區分物理與化學嗎?化學家赫許巴赫的高論有助於我們在一定意義上區分理化:

「典型化學家高於一切的願望是理解為什麼一種物質和其他物質行為不同;而物理學家則通常期望尋找超出特定物質的規律.」

5、朝永振一郎關於「物理學」的見解

朝永振一郎(1906一1979)是日本理論物理學家，因在量子電動力學方面的貢獻獲1965年諾貝爾物理學獎.

1977年10月是日本數學物理學會成立100周年，在紀念大會上，朝氏以「什麼是物理學」為題目作了一個報告[5].但他只講了幾段物理學歷史及物理學與技術的關系，並沒有直接回答這個問題(至少從漢譯文看來如此).他說:「不過依我看來，物理學以像模像樣的自然科學形式出現，似乎是在開普勒、伽利略、牛頓時期才開始的.」開普勒主要研究行星圍繞太陽的運動，與開普勒不同伽利略則研究地上現象.牛頓將兩人的成果集中起來再進行深人研究，建立了牛頓三定律和萬有引力定律.

朝氏認為現代物理學的性質有二:第一，採用觀測或實驗方法;第二，用數學來表達定律.

他認為我們要用物理學來了解存在於自然深處的規律，這個思想在考慮什麼是物理學時不可忽視.朝氏強調物理學的進一步發展不僅使自身范圍擴大了，由力學發展到光、熱、電磁、原子和分子等方面甚至連化學等也納人了物理學范疇.有重新統一一切現象、整合一切學科的趨勢，我們不妨與分化論相對稱之為統一論.著名物理學家盧瑟福也有一句名言:「一切科學要麼是物理學，要麼是集郵術.」[6]這可以看成物理學大統論的最簡潔的定義說明.

6、哥本哈根學派的觀點

以上的觀點雖有不同，但都不違背牛頓的說法:「自然哲學的目的在於發現自然界的結構和作用，並且盡可能把它們歸結為一些普遍的法則和一般的定律—用觀察和實驗來建立這些法則，從而導出事物的原因和結果.[7]就是說科學的目的是發現客觀的與人無關的自然規律或真理.

這種思想在微觀領域受到了沖擊.

在這種領域，觀測對現象的影響是不可忽略的.因此以玻爾(N.Bohr)、海森伯(w.Heisenberg)為代表的量子力學哥本哈根學派斷言:認為物理學的任務是去發現自然界是怎樣的是錯的.物理學涉及的是關於自然界我們能說什麼.「描述自然界的目的不在於提示現象的真實本質，而只在於盡可能遠地把多種多樣經驗的各個方面之間的關系追溯出來」(玻爾)[8]；「自然科學不是自然界本身，而是人和自然界之間關系的一部分，因而就依賴於人，有人的烙印」(海森伯)[8]；「當你尋求生活的和諧時，你必須永遠不要忘記，在生存的戲劇中我們自己既是演員又是觀眾.』，(玻爾)[8].顯然量子力學的科學觀與其前物理相比出現了巨大的變化.

7、「未來我們選擇怎樣的物理學?」一文的相關思想

S.M.Gruner和J.S.Langer在1995年第12期《Physics Today》以「未來我們選擇怎樣的物理學」為題發表了文章，認為物理學概念的演變就是被定義得越來越狹窄了.為了拯救物理，如今物理學家對物理學的定義不是根據那些特定的專業和領域，而是基於那些不同時期和不同研究活動結合為科學家共同體的一組概念工具.分別是:

l)在一組核心學科方面接受過高級訓練.目前這些學科有力學、電學、磁學、熱力學、統計力學和量子力學等.

2)掌握了研究物理現象所使用的定量方法和整理數據的方法

3)有較強的抽象能力和打破常規的勇氣和精神、能超越特定研究對象的洞察力和對問題本質的把握.

這些概念化工具比其他任何特徵和標准更能使物理學家區別於其他科學家.最能體現物理學家與其他科學家不同的地方，不在於他們所涉及的領域，所研究的問題，而取決於他們所採用的研究方法和所尋求信息的特徵.天文學家研究脈沖星，生物學家研究生命系統，物理學家對二者都關心，因此這兩者都是物理學的研究對象。

8、趙凱華先生的觀點

縱觀20世紀物理學研究對象的擴展，從宏觀到微觀，從傳統的物理過程到化學過程(量子化學)，從無生命的到有生命的……從不同角度看，學科既有分化又有統一整合，分化論與統一整合論都有道理都有事實依據，二者絕不是非此即彼、誓不兩立的關系.由於統一與分化學科得以向廣度和深度發展分化標志著科學局部發展的成熟，統一整合標志著科學整體認識上的深入.但也正由於統一與分化，使得現在很難用傳統的眼光來界定什麼是物理學。一位外國物理學家風趣地自問自答:What is physics?Physics is what physicists do.按邏輯，人們應繼續問:what are physicists?答案可借鑒上面提到的Gruner和Langer關於物理學家共同體概念給出.

趙凱華先生說[9]:「我想給這句話加個註解.物理學家所作的研究怎樣才算得上是物理工作?論文能為國際上公認的物理雜志或物理學術會議所接受，可算得是一條充分條件」1995年在我國廈門召開了第19屆國際統計物理大會.大會的論文摘要中出現了按傳統的觀念不像物理名詞的詞彙，如細菌生長、生物進化、生物膜、輪軸藻細胞、細胞色素C、厄爾尼諾、南方振盪、紅血球、心率、鳥兒為什麼一起飛、免疫網路、曲折的河流、神經網路、沙堆模型、交通流量等等.「可見，今天已不可能再用研究對象來界定什麼是物理學，物理學是所有自然科學和工程技術的理論基礎，物理學代表著一套獲得知識、組織知識和運用知識的有效步驟和方法.把這套方法運用到什麼問題上這問題就變成了物理學.」[9]這與Gruner和Langer的觀點在精神上是相似的.

諸年來還有另一現象影響著人們對物理學看法的改變.

現在有不少物理專長人才畢業後不搞物理這就要求物理學必須相應有所改變.1996年國際大學物理教育學術研討會在美國馬里蘭大學召開.大會發布的統計數據表示，在美國有超過60%的物理專業畢業生進人了各工業部門，獲得學士學位的畢業生中有超過2/3的人不從事物理方面的工作，英國的統計數字大體與美國相似.在我們國內也存在這一現象按傳統看法這是「用非所學」，是人才培養上的浪費.趙凱華先生認為這是正常現象，他說:「一個人學了物理學之後干什麼都可以，他的物理學沒有白學……在我看來，對於學物理學的人無所謂『改行，……』[9].中國大恆集團總工程師、光電技術所所長宋菲君也說過:「有什麼比掌握『四大力學』更困難?能夠掌握四大力學的人只要下功夫，從事什麼職業都會有所建樹.物理學工作者特別適合於從事高新技術開發，做創新的工作.」[10]趙、宋二先生的說法，只有在打破過去對物理專業的認識，徹底樹立物理學方法論的新物理觀基礎上才能得以正確理解.

9、啟示

前面的關於「物理學」的觀點，有同有異，莫衷一是.但可以肯定的是，「物理學」概念的內涵己經且正在發生著演變如果說物理學過去在物質和精神上曾很好地造福於人類，各種輝煌成就的取得與物理學家的打破常規的勇氣和探索精神密不可分那麼，今天和明天的人們將進一步認識到物理學是一套獲得、組織、運用和探求知識的有效方法，這是至關重要和更有意義的.這樣的認識無論對學習物理的人還是教授物理的人都應成為其指導學習工作的原則一旦物理學方法論思想真真實實地被人們所掌握，那麼學習物理的人就不再會滿足於背點概念公式做幾道題，而是更注重在一定的基礎上對物理思想、物理方法的領悟，並能在諸多領域得以應用.當然，物理方法不是空談即能掌握的，它只能形成於良好的物理專業素質之上.這要求廣大物理教師必須致力於履行素質教育.良好的物理專業素質主要體現為清晰全面准確的物理思想、扎實的數學應用能力和較好的實驗能力幾個方面，簡言之，即具備良好的理論素質及實驗素質，且對學生打基礎而言這二者同等重要，不可偏廢。2002年6月20日丁肇中先生在CCTV的「東方之子」欄目中說得好:「在學校成績好，就做理論;動手能力強，就做實驗.這種觀點是完全錯誤的。很多成功的實驗物理學家都精通理論，做實驗最重要的是找題目，動手能力、做法是次要的」

另一方面，物理學發展史告訴我們，一流的理論物理學家往往也具有扎實的實驗基礎。牛頓做過許多著名的實驗，愛因斯坦讀大學時也曾用很大精力做實驗，這對他後來獲得巨大的理論成功至關重要.

「物理學是一門實實在在的科學，是一門久經考驗的科學，是一門偉大而艱巨的科學，那些曇花一現的理論、學說和物理學是無可比擬的，那些在改革浪潮中用蠱惑人心的語言裝飾起來的雕蟲小技更是不值一提，物理學的發展就像宇宙演變一樣永不止息[11]。

這話感情色彩較濃，但不無道理.

㈦ 物理中「入」是代表什麼

光的波長。

㈧ 物理是什麼

物理（Physics）拼音：wù lǐ，全稱物理學。物理學是研究物質世界最基本的結構、最普遍的相互作用、最一般的運動規律及所使用的實驗手段和思維方法的自然科學。在現代，物理學已經成為自然科學中最基礎的學科之一。經過大量嚴格的實驗驗證的物理學規律被稱為物理學定律。然而如同其他很多自然科學理論一樣，這些定律不能被證明，其正確性只能經過反覆的實驗來檢驗。

「物理」一詞的最先出自希臘文φυσικ，原意是指自然。古時歐洲人稱呼物理學作「自然哲學」。從最廣泛的意義上來說即是研究大自然現象及規律的學問。漢語、日語中「物理」一詞起自於明末清初科學家方以智的網路全書式著作《物理小識》。

在物理學的領域中，研究的是宇宙的基本組成要素：物質、能量、空間、時間及它們的相互作用；藉由被分析的基本定律與法則來完整了解這個系統。物理在經典時代是由與它極相像的自然哲學的研究所組成的，直到十九世紀物理才從哲學中分離出來成為一門實證科學。

物理學與其他許多自然科學息息相關，如數學、化學、生物和地理等。特別是數學、化學、生物學。化學與某些物理學領域的關系深遠，如量子力學、熱力學和電磁學，而數學是物理的基本工具。

「物理」二字出現在中文中，是取「格物致理」四字的簡稱，即考察事物的形態和變化，總結研究它們的規律的意思。我國的物理學知識，在早期文獻中記載於《天工開物》等書中。