⑴ 物理学中。,什么是场啊。。
简单的说,一块烧红的铁块,周围就有一个“场”!叫什么场无所谓,暂且叫“热场”吧。
怎么证明?你把手放到他附近,是不是感到热?那就对了。
至于物理学的引力场、电场、磁场也类似,都是中心有个源头:天体、电流、磁体之类的。
至于场到底是什么?真不好说,只能说是物质某种能量的辐射、发散。
⑵ 什么是物理学/
物理学是研究自然界的物质结构、物体间的相互作用和物体运动最一般规律的自然科学。物理学研究的范围
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物质世界的层次和数量级物理学
(Physics)质子
10-15
m空间尺度:物
质
结
构物质相互作用物质运动规律微观粒子Microscopic介观物质mesoscopic宏观物质macroscopic宇观物质cosmological类星体
10
26
m时间尺度:基本粒子寿命
10-25
s宇宙寿命
1018
s绪
论E-15E-12E-09E-06E-031mE+03E+06E+09E+12E+15E+18E+21E+24E+27最小
的细胞原子原子核基本粒子DNA长度星系团银河系最近恒
星的距离太阳系太阳山哈勃半径超星系团人蛇吞尾图,形象地表示了物质空间尺寸的层次物理现象按空间尺度划分:量子力学经典物理学宇宙物理学按速率大小划分:
相对论物理学非相对论物理学按客体大小划分:
微观系统宏观系统
按运动速度划分:
低速现象高速现象
实验物理理论物理计算物理今日物理学物理学的发展。
物理学是人们对无生命自然界中物质的转变的知识做出规律性的总结。这种运动和转变应有两种。一是早期人们通过感官视觉的延伸,二是近代人们通过发明创造供观察测量用的科学仪器,实验得出的结果,间接认识物质内部组成建立在的基础上。物理学从研究角度及观点不同,可分为微观与宏观两部分,宏观是不分析微粒群中的单个作用效果而直接考虑整体效果,是最早期就已经出现的,微观物理学随着科技的发展理论逐渐完善。其次,物理又是一种智能。
⑶ 什么是物理学
什么是“物理学”?这是科技史,尤其是物理学史不可回避的一个十分基础的课题。近年来物理学概念内涵之演变引人关注,对这方面的了解将会给教授者、学习者一定的指导和启示。 1、物理学概念的西方源起 “物理学”(即英语里的“physics”),最早始见于古希腊亚里士多德的《物理学》一书,该书的中文译者张竹明先生指出:这本“《物理学》是一门以自然界为特定对象的哲学。它不同于我们现在的物理学,但却包括了现在的物理学,也包括化学、生物学、天文学、地学等等在内,总之,涉及整个自然科学,它只研究自然界的总原理,是自然哲学”[1]。鉴于亚里士多德的《物理学》中有许多物理方面的错误结论,所以1949年因提出了宇宙起源的大爆炸学说而声名大震的美籍前苏联物理学家乔治·伽莫夫曾指出:亚里士多德“在物理学领域中最重要的贡献也许只是创造了这门学科的名字,”这个词由古希腊“自然”一词推演而来[2]。 2、中文“物理学”一词的来源 1900年,日本人藤田丰八把饭盛挺造编写的《物理学》译成了中文,由当时上海江南制造局刊行。这本书是我国第一本具有现代“physics”内容的称为“物理学”的书。 如此说,并非1900年以前中国就没有“physics”.东方的包括中国的近代科学都是从西方传进来的,实际情况是从西方传到中国远比传到日本还要早.不过1900年以前,我国译述西方物理学着作没有采用“物理学”的译法,而是多译为“格物学”或“格致学”.如1879年美国人林乐知将罗斯古编写的一本物理书翻译成汉语并命名为《格致启蒙》,其中第二卷为格物学;1883年美国传教士丁韪良(丁韪良,英文名Martin,1888年曾来中国传教,接触中国古代文明后曾提出“丁韪良猜测”:中国的“元气说”曾影响过笛卡尔提出“以太”漩涡说)也将一本物理书译为汉语,名字为《格物测算》.另外,国内1886年有译着《格致小引》,1889年又有《格物入门》出版。 大量史料表明:“格物学”或“格致学”就是“physics”的早期汉语意译.这两种译法是“格物致知”一词两种形式的缩写。“格物致知”一词源于儒家“致知在格物,格物而后知至”的思想. 应该强调的是,日本学者指出:“特别值得大书一笔的是,近世中国的汉译着述成为日本翻译西洋科学译字的依据.”[3]日本早期物理学史研究者桑木或雄说:“在我国最初把‘physics’称为‘穷理学’.明崇祯年间一本名叫《物理小识》的书,阐述的内容包括天文、气象、医药等方面.早在宋代,同样内容包含在《物类志》和《物类感应》等着述中,这些都是中国物理着作的渊源.”
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⑷ 物理学的概念是什么
物理学是研究物质运动最一般规律及物质基本结构的学说.具体地说,按所研究的物质运动形态和具体对象,它涉及的范围包括:力学、声学、热学和分子物理学、电磁学、光学、原子和原子核物理学、基本粒子物理学、固体物理学以及对气体和液体的研究等. 物理学包括实验和理论两大部分,经过实践检验被证实为可靠的理论物理包括:理论力学、热力学和统计物理学、电动力学、相对论、量子力学和量子场论.当然这些理论也只能是相对真理,有各自的局限性.运用物理学的基本理论和实验方法研究各种专门问题,使物理学中各种新的分支不断涌现和形成如流体力学、弹性力学、无线电电子学、金属物理学、半导体物理、电介质物理、超导体物理、等离子物理、固体发光、液晶及激光等.一些边缘学科也随物理的广泛应用而陆续形成如化学物理、生物物理、天体物理及海洋物理等等.
⑸ 物理学是什么
物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科。作为自然科学的带头学科,物理学研究大至宇宙,小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和规律,因此成为其他各自然科学学科的研究基础。它的理论结构充分地运用数学作为自己的工作语言,以实验作为检验理论正确性的唯一标准,它是当今最精密的一门自然科学学科。
物理学是人们对无生命自然界中物质的转变的知识做出规律性的总结。这种运动和转变应有两种。一是早期人们通过感官视觉的延伸,二是近代人们通过发明创造供观察测量用的科学仪器,实验得出的结果,间接认识物质内部组成建立在的基础上。
(5)什么是外场物理学扩展阅读:
物理学的主要研究领域分为:
1、凝聚态物理
研究物质宏观性质,这些物相内包含极大数目的组元,且组员间相互作用极强。最熟悉的凝聚态相是固体和液体,它们由原子间的键和电磁力所形成。
2、原子,分子和光学物理
研究原子尺寸或几个原子结构范围内,物质-物质和光-物质的相互作用。这三个领域是密切相关的。因为它们使用类似的方法和有关的能量标度。
3、高能/粒子物理
粒子物理研究物质和能量的基本组元及它们间的相互作用;也可称为高能物理。因为许多基本粒子在自然界不存在,只在粒子加速器中与其它粒子高能碰撞下才出现。据基本粒子的相互作用标准模型描述,有12种已知物质的基本粒子模型(夸克和轻粒子)。
4、天体物理
天体物理和天文学是物理的理论和方法用到研究星体的结构和演变,太阳系的起源,以及宇宙的相关问题。因为天体物理的范围宽。它用了物理的许多原理。包括力学,电磁学,统计力学,热力学和量子力学。1931年卡尔发现了天体发出的无线电讯号。
参考资料来源:网络-物理学
⑹ 物理学中的场到底是什么东西书上说的完全搞不懂
场是物质存在的一种形态。(注意不要受到生活经验的局限来理解“场”的概念)
在物理学中,具有空间函数关系的物理量就构成了该物理量的场。 场有三类:
标量场,例如温度场
矢量场,例如磁场、力场
张量场
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电磁场
静止的电荷会产生静电场;静止的磁偶极子会产生静磁场。运动的电荷被称为电流,会产生电场和磁场。电场和磁场统称为电磁场。
电磁场对电荷产生力,以此可以检测电磁场的存在。
电荷、电流与电磁场的关系由麦克斯韦方程组决定。麦克斯韦方程共有四条,是一组偏微分方程,其未知量是电场强度(E)、磁场强度(H)、电通量密度(D)、磁通量密度(B)。其中包括这些未知量对时间和空间的偏导数。给定了源(电荷与电流)和边界条件(电场与磁场在边界上的值),可以用数值方法求解麦克斯韦方程,从而得到电场和磁场在不同时刻和位置的值。这一过程称为电磁场数值计算,或者计算电磁学,在电子工程尤其是微波与天线工程中有重要地位。现有的电磁场数值方法包括有限元法(Finite Element Method, FEM),矩量法(Method of Moments, MoM),时域有限差分(Finite-Difference Time-Domain, FDTD)。在计算的精度与速度方面已经取得很多进展。可以准确计算普通天线或者微波器件的电磁场。
电磁场根据随时间变化的情况不同可以分为:
静电场/静磁场(又称为恒稳电场/磁场):电场/磁场不随时间变化,但在不同的空间位置可以有不同的值。
时谐电磁场(time-harmonic electromagnetic fields):电磁场随时间的变化是正弦函数,但在不同的空间位置可以有不同的幅度和相位,通常可以用复数phaser来表示。
时变电磁场:在空间某点的电磁场随时间的变化是普通的时间函数,如果变换到频域,其频谱包含各种频率分量。
静电场/静磁场问题可以简化为拉普拉斯方程(Laplace)或者普瓦松方程(Poisson),时谐电磁场问题可以简化为亥姆霍兹方程(Helmholtz)。在这些简化之下,比直接求解麦克斯韦方程要容易。
在电子工程中,静电场/静磁场主要用于计算电容和电感。时谐电磁场主要用于计算天线和微波器件的参数,或者雷达目标的散射截面。
⑺ 请问物理学的【场】到底是什么
想象一下,你触摸一个物体,放大到原子的层面,你究竟与这个物体接触了吗?构成你手的原子的电子与这个物体接触了吗?原子核呢?
其实有没有接触并不重要,重要的是你们之间有相互作用。换言之,正是因为在场中一些物体与场产生了相互作用证明了场的存在。很多时候这并不直观,但是你只要知道,在一定情况下,物体和场间有相互作用就行。把条件和结果掌握即可,具体本质是什么不重要。物理学其实并没有去探寻本质,只不过在发掘规律罢了。
⑻ 什么是物理理论
理论物理
一、学科概况
理论物理是从理论上探索自然界未知的物质结构、相互作用和物质运动的基本规律的学科。理论物理的研究领域涉及粒子物理与原子核物理、统计物理、凝聚态物理、宇宙学等,几乎包括物理学所有分支的基本理论问题。
二、培养目标
1.博士学位 应具备坚实的理论物理基础和广博的现代物理知识,了解理论物理学科的现状及发展方向,有扎实的数学基础,熟练掌握现代计算技术,能应用现代理论物理方法处理相关学科中发现的有关理论问题。具有独立从事科学研究的能力,具有严谨求实的科学态度和作风,在国际前沿方向或交错领域中有较深入的研究,并取得有创造性的成果。至少掌握一门外国语,能熟练地阅读本专业的外文资料,具有一定的写作能力和进行国际学术交流的能力。毕业后可独立从事前沿理论课题的研究,并能开辟新的研究领域。学位获得者应能胜任高等院校、科研院所及高科技企业的教学”研究、开发和管理工作。
2.硕士学位 应有扎实的理论物理基础和相关的背景知识,了解理论物理学科的现状及发展方向,掌握研究物质的微观及宏观现象所用的模型和方法等专业理论以及相关的数学与计算方法,有严谨求实的科学态度和作风,具备从事前沿课题研究的能力。应较为熟练地掌握一门外国语,能阅读本专业的外文资料。毕业后能胜任高等院校、科研院所及高科技企业的教学、研究、开发和管理工作。
三、业务范围
1.学科研究范围 理论物理是在实验现象的基础上,以理论的方法和模型研究基本粒子、原子核、原子、分子、等离子体和凝聚态物质运动的基本规律,解决学科本身和高科技探索中提出的基本理论问题。研究范围包括粒子物理理论、原子核理论、凝聚态理论、统计物理、光子学理论、原子分子理论、等离子体理论、量子场论与量子力学、引力理论、数学物理、理论生物物理、非线性物理、计算物理等。
2.课程设置 高等量子力学、高等统计物理、量子场论、群论、规范场论、现代数学方法、计算物理、凝聚态理论、量子多体理论、粒子物理、核理论、非平衡统计物理、非线性物理、广义相对论、量子光学、理论生物物理、天体物理、微分几何、拓扑学等。
四、主要相关学科
粒子物理与原子核物理,原子和分子物理,凝聚态物理,等离子体物理,声学,光学,无线电物理,基础数学,应用数学,计算数学,凝聚态物理,化学物理,天体物理,宇宙学,材料科学,信息科学和生命科学
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目前主要研究方向:
(一)、粒子物理和量子场论
粒子物理学是研究物质微观结构及基本相互作用规律的物理学前沿学科。粒子物理理论作为量子场的基本理论,取得了极大的成功。粒子物理标准模型的建立是二十世纪物理学的重大成就之一,它能统一描述目前人类已知的最小"粒子"(夸克、轻子、光子、胶子、中间玻色子、Higgs 粒子)的性质及强、电、弱三种基本相互作用。粒子物理学有许多研究方向,例如:强子物理、重味物理、轻子物理、中微子物理、标准模型精确检验、对称性和对称性破坏、标准模型扩展等等。
当前,该所开展的粒子物理理论研究主要围绕粒子物理标准模型中尚未解决的一些基本问题和有关实验所暗示的新物理进行。其主要内容为:电弱对称性破缺机制,CP破坏和费米子质量起源,太阳和大气中微子失踪之谜以及粒子物理中的一些重要问题,量子色动力学的低能动力学,量子味动力学,手征微扰理论,重味夸克有效场论,手征对称性和夸克禁闭,格点规范理论,重味物理,中微子物理,强子结构和性质,超高能碰撞等。研究中特别注意各种新理论和新模型,如:超对称理论和模型,超对称大统一模型,两个或多个Higgs模型,味对称规范模型。在研究方式上注重紧密与实验结合,并以实验为基础,探索超出标准模型的新理论和新模型以及新的物理概念,运用和发展量子场论、群论、数学物理和计算物理等理论物理方法,开展与粒子物理前沿相关的量子场论研究。此外,重视与其他学科的交叉,开展粒子天体物理,粒子宇宙学和粒子核物理以及与粒子物理有关的超弦理论唯象学的研究。
(二)、超弦理论和场论
量子场论是研究微观世界的基本工具,属于重要的前沿领域,它的研究成果直接地影响理论物理许多分支领域的进展。弦理论是在量子场论基础上发展起来的一种新的物理模型,它避免了通常场论中遇到的紫外发散等问题,是当前统一四种相互作用理论的重要尝试。
目前该所在此方向的研究课题为:
1、量子场论及超弦理论,特别是其非微扰问题;弦理论的最新发展;
2、场论(特别是规范场论)及弦理论的数学工具,包括非对易几何,几何量子化等以及非对易空间上的规范场论、离散群或离散点集上规范场论、用非线性联络的规范场论等。
3、各种数学物理和计算物理问题;
4、低维场论,特别是与低维凝聚态物理有关的场论;
5、与粒子物理相联系的量子场论问题;弦理论在粒子物理中的应用;
6、与引力理论相关的量子场论问题,包括源于弦理论的量子引力、黑洞熵的起源等等。
(三)、引力理论与宇宙学
爱因斯坦的广义相对论是一个十分成功的经典引力理论,将引力量子化从而 建立一个自恰的量子引力理论是当前理论物理的一大重要任务。与广义相对论相比,标量-张量引力论具有很强的竞争力。广义相对论在宇宙学及天体物理中的应用(包括大爆炸宇宙模型、中子星和黑洞、引力透镜以及引力波的预言)已取得巨大成功,但是,许多疑难问题有待解决。例如,奇性困难,暗物质的构成及其存在形式、物理性质、在宇宙中的占有比例及其对宇宙演化的作用,物质反物质的不对称性,宇宙常数和暗能量问题,原初核合成,宇宙早期相变过程的拓扑缺陷问题,宇宙早期暴涨模型的建立,黑洞的量子力学,引力的全息性质等。
国际上若干大型的空间和地面天文观测装置(包括大型望远镜、引力波天文台、等效原理的检验装置等等)将在今后若干年内投入使用,这将对现有的宇宙学模型、引力波的预言以及等效原理的正确性提供更精确的检验,随之而来的将是宇宙学和引力论的迅速发展,为理论工作提供更多获取重要成果的机遇。
理论物理所在本方向的研究围绕上述疑难问题开展。 (四)、凝聚态理论和计算凝聚态物理
复杂性和多样性是多体微观量子世界的基本特征,对其规律性的探索是凝聚态理论研究的核心。这方面的每一次突破,例如能带论和超导的BCS理论的建立,都对量子多体物理的应用和微观世界的认识产生了深刻的变革,其成果交叉渗透到数学、化学、材料、信息、计算机等许多学科和领域。近年来,在陶瓷材料、半导体异质结及其它低维固体材料中发现的大量反常物理现象召唤着新的电子论的诞生。对这些新的物理现象的研究是该所研究人员的一个中心任务,主要的研究方向包括:
量子Hall效应、高温超导电性、巨磁阻等强关联系统的物理机理、量子液体及量子临界现象;
量子多体理论方法,特别是数值计算的方法的探索和应用。计算方法包括密度矩阵重整化群、量子蒙特-卡罗计算、从头计算等;
量子点、线、碳管等纳米材料、半导体材料或结构中的非平衡量子输运及自旋电子学;
格点系统中的量子反散射与可积问题研究。
(五)、统计物理与理论生命科学
统计物理学研究方法极为普遍,研究对象广泛,它是微观到宏观的桥梁,简单到复杂的阶梯,理论到应用的途径。从生物大分子序列分析,到认识其空间结构,到理解生命活动中的物理化学过程,生命科学提出了大量富有挑战性的统计物理问题。这些问题的研究将深化对生命现象本质的认识,同时也将促进统计物理学本身的发展。
该所过去在本研究方向上重点开展了相变理论与临界现象、非线性动力学等方面的研究,目前研究重点集中在有限系统临界现象、重整化群方法、生物大分子序列分析以及生物体系中的输运问题等方面,探讨由生命科学激发的具有普遍意义的统计物理问题。生物信息学研究是本方向的热点,该所研究人员与北京华大基因研究中心有很密切的合作关系,在水稻基因组研究工作中已作出重要创新性成果。
(六)、理论生物物理
双亲分子膜是凝聚态物理软物质,或者叫复杂流体的前沿研究对象,是物理、化学、生物学交叉学科的研究课题。该所研究人员主要是运用微分几何方法,以液晶为模型,研究双亲分子膜的形状及其相变问题,已作出一组有国际影响的工作。现在本方向的研究正在向单分子膜、生物大分子与它们的生物功能联系(DNA单分子弹性、蛋白质折叠等)的理论探索扩展。
(七)、原子核理论
从20世纪九十年代中期开始到本世纪初的十年内,国际上先后有一批超大型核物理实验装置投入运行,如TJNAF(CEBAF),RIB,RHIC 等等,核物理的发展进入了一个新阶段。这些新的巨型装置为从更深入的层次上研究核子-核子相互作用、核内的短程行为和核结构、各种极端条件下的核现象、核性质和多体理论方法提供了很好的机遇。在未来十年中,该所的研究人员将集中力量开展超重元素的性质及其合成途径,极端条件下的原子核结构,核天体物理及核内夸克效应等方面的研究,以求得对原子核运动规律的新认识。
(八)、量子物理、量子信息和原子分子理论
目前高技术的发展使得以前无法得到的极端物理条件(如极端强场、超低温度和可控的介观尺度)在实验室中得以实现。在这些特殊条件下,物质与光场的相互作用过程会呈现出一系列全新的物理现象,使得人们能重新认识物理学基本问题,导致新兴学科分支(如量子信息)的建立。
量子信息是以量子力学基本原理为基础、充分利用量子相干的独特性质(量子并行和量子纠缠),探索以全新的方式进行计算、编码和信息传输的可能性,为突破芯片元件尺度的极限提供新概念、新思路和新途径。量子力学与信息科学结合,充分显示了学科交叉的重要性,可能会导致信息科学观念和模式的重大变革。该所本方向的研究将基于量子物理基本问题的理论和最新实验的结合, 鼓励学科间的交叉渗透。发挥理论物理对量子信息研究具有前瞻性和指导性的作用,瞄准国际前沿,立足思想创新、探索和解决当前量子信息前沿领域的关键理论性问题。
目前该所在此方向上的研究课题主要为:
1.量子测量和量子开系统的基本问题:包括量子系统与经典系统相互作用,量子到经典过渡的基本模型,微观信息宏观提取的理论机制,量子耗散和量子退相干理论;也包括发展和应用实际的量子测量理论,探讨提高探测量子态效率的可能性。
2. 特殊量子态的基本特性。包括研究各种宏观量子态(原子玻色-爱因斯坦凝聚和原子激光,介观电流,微腔激子-极化子)的基本特性和运动规律,并探索它们作为量子信息载体的可能性.也包括超冷囚禁原子、分子系统与受限光场的相互作用,如腔量子电动力学和原子光学。
3.量子信息方案的物理基础。包括演化过程的动力学控制、纠缠态的度量,多粒态的局域制备和纯化、已知量子态远程制备和未知量子态远程传输。还包括提出新的量子算法、量子编码和量子纠错的新型方案,研究量子信息中的计算复杂性理论和相应的各种数学物理问题。
4. 强场中的原子分子运动。主要兴趣集中在强磁场和强激光场中原子分子的动力学行为,其中,许多全新的实验现象要求发展处理非微扰问题的崭新概念和方法。这方面的研究对揭示混沌体系的动力学和利用外场控制分子、原子过程有着重要意义。
(九)、计算物理
辛算法和保结构算法是我国着名数学家冯康及其学派在80年代中期系统提出、并完善和发展起来的。他们在这个领域的工作不仅一直领先,而且在计算数学领域占有非常重要的地位并取得了国际上的公认。在计算数学和计算物理中,引入保持所计算的Hamilton系统的辛结构,或者对于接触系统等保持系统有关的几何结构的思想非常重要。最近,国际上沿着保结构的思想,有关领域又有新的进展。比如多辛算法和李群算法的提出等等,它们分别是保持无限维系统的多辛结构的算法和系统李群对称性的算法。
该所在本研究方向上研究辛算法、多辛算法等各种保结构算法 及其在物理中的应用。
⑼ 物理学中的场到底是什么东西
物理学中的场,指的是物质存在的一种特殊形式,比如电场、磁场等。
物理学家认为动量应该存在于场之中。如此的认定让物理学家们相信电磁场是真实的存在,使得场的概念成为整个现代物理学的范式。在物理里,场是一个以时空为变量的物理量。
⑽ 什么是物理学
什么是“物理学”?这是科技史,尤其是物理学史不可回避的一个十分基础的课题。近年来物理学概念内涵之演变引人关注,对这方面的了解将会给教授者、学习者一定的指导和启示。
1、物理学概念的西方源起
“物理学”(即英语里的“physics”),最早始见于古希腊亚里士多德的《物理学》一书,该书的中文译者张竹明先生指出:这本“《物理学》是一门以自然界为特定对象的哲学。它不同于我们现在的物理学,但却包括了现在的物理学,也包括化学、生物学、天文学、地学等等在内,总之,涉及整个自然科学,它只研究自然界的总原理,是自然哲学”[1]。鉴于亚里士多德的《物理学》中有许多物理方面的错误结论,所以1949年因提出了宇宙起源的大爆炸学说而声名大震的美籍前苏联物理学家乔治·伽莫夫曾指出:亚里士多德“在物理学领域中最重要的贡献也许只是创造了这门学科的名字,”这个词由古希腊“自然”一词推演而来[2]。
2、中文“物理学”一词的来源
1900年,日本人藤田丰八把饭盛挺造编写的《物理学》译成了中文,由当时上海江南制造局刊行。这本书是我国第一本具有现代“physics”内容的称为“物理学”的书。
如此说,并非1900年以前中国就没有“physics”.东方的包括中国的近代科学都是从西方传进来的,实际情况是从西方传到中国远比传到日本还要早.不过1900年以前,我国译述西方物理学着作没有采用“物理学”的译法,而是多译为“格物学”或“格致学”.如1879年美国人林乐知将罗斯古编写的一本物理书翻译成汉语并命名为《格致启蒙》,其中第二卷为格物学;1883年美国传教士丁韪良(丁韪良,英文名Martin,1888年曾来中国传教,接触中国古代文明后曾提出“丁韪良猜测”:中国的“元气说”曾影响过笛卡尔提出“以太”漩涡说)也将一本物理书译为汉语,名字为《格物测算》.另外,国内1886年有译着《格致小引》,1889年又有《格物入门》出版。
大量史料表明:“格物学”或“格致学”就是“physics”的早期汉语意译.这两种译法是“格物致知”一词两种形式的缩写。“格物致知”一词源于儒家“致知在格物,格物而后知至”的思想.
应该强调的是,日本学者指出:“特别值得大书一笔的是,近世中国的汉译着述成为日本翻译西洋科学译字的依据.”[3]日本早期物理学史研究者桑木或雄说:“在我国最初把‘physics’称为‘穷理学’.明崇祯年间一本名叫《物理小识》的书,阐述的内容包括天文、气象、医药等方面.早在宋代,同样内容包含在《物类志》和《物类感应》等着述中,这些都是中国物理着作的渊源.”[3]
2002年4月在北京召开了中国近现代科学技术回顾与展望国际学术研讨会,会上仍有学者认为将“physics”译为“物理”不如译为“格物”或“格致”更符合汉语文化.但是“物理学”一词毕竟被中国人所逐渐接受,1902年京师大学堂在格致科下设物理学课目,1912年改格致科为理科,下设物理门.同年金陵大学设物理学课目,1918年商务印书馆出版了由陈幌编写的《物理学》,这是第一本国人命名为《物理学》的“physics”着作。可见我国用“物理学”译“physics”还是较晚的,1900年在德国普朗克已经提出了能量量子化假说,标志着物理学跨人了现代的大门,量子力学的序幕已经拉开.
必须特别指出的是,在中国“物理”一词出现并不晚,不过含义不同于“physics”。明代吕坤(1536一1618)着有《呻吟语》,其中卷六第二部分名为“物理”,大体是有关物性学的,并用以引申一些关于人文及世界的观点.宋代朱熹(1130一1200)等人常用“物之至理”或“物理”一词.当代着名物理学家李政道曾引用唐代杜甫《曲江二首))中的诗句“细推物理须行乐,何用浮名绊此身”来说明物理一词在盛唐时即已出现[4]。其实在中科院哲学研究所和北大哲学系编着的《中国哲学史资料简编))(中华书局)“两汉一隋唐”部分中就记载了三国时吴人杨泉曾着书《物理论》,是研究和评论当时有关天文、地理、工艺、农业及医学知识的着作。更久远的有,在约公元前二世纪成书的《淮南子·览冥训》中就有:“夫隧之取火于日,慈石引铁,葵之向日,虽有明智,弗能然也,故耳目之察,不足以分物理;心意之论,不足以定是非”之论述.中国古代的“物理”,应是泛指一切事物的道理.
3、关于“物理学”的一般传统认识
一般的物理学教材或辞典手册大都这样介绍:物理学是研究物质运动最一般规律及物质基本结构的学说。具体地说,按所研究的物质运动形态和具体对象,它涉及的范围包括:力学、声学、热学和分子物理学、电磁学、光学、原子和原子核物理学、基本粒子物理学、固体物理学以及对气体和液体的研究等.物理学包括实验和理论两大部分,经过实践检验被证实为可靠的理论物理包括:理论力学、热力学和统计物理学、电动力学、相对论、量子力学和量子场论.当然这些理论也只能是相对真理,有各自的局限性.运用物理学的基本理论和实验方法研究各种专门问题,使物理学中各种新的分支不断涌现和形成如流体力学、弹性力学、无线电电子学、金属物理学、半导体物理、电介质物理、超导体物理、等离子物理、固体发光、液晶及激光等。一些边缘学科也随物理的广泛应用而陆续形成如化学物理、生物物理、天体物理及海洋物理等等.
作为一门学科,物理学之存在须以以下几个要素为前提:
1)一种描述性的通过自然现象之间的相互关系来理解和说明自然的自然观.这种自然观建立在两个信念之上:其一是自然有可以被人们认识和理解的理性规律.“相信世界在本质是有秩序的和可以认识的这一信念,是一切科学工作的基础.”(爱因斯坦语);其二相信自然是实存的,且具有近恒常性而不是唯心主义的迷梦或理念世界的幻影.
2)存在一种与上述自然观相适应的定量方法系统来处理现象,尤其允许可近似量化处理.具体而言就是公理化的逻辑与具有实用可操作性的数学体系,它可说是科学理论的骨架.
3)重视实验,既把实验看成理论的来源,又看成审判理论的法官.如果没有实验这一要素,科学即使能诞生往往也只能是一个封闭的理论构架,虽自身可能逻辑自洽,但因缺乏证实或证伪机制而易流于玄想并丧失进一步发展的生命力.
4)社会和文化的需要.
4、《物理网络全书》关于“物理学”的解释
美国麦格劳一希尔图书出版公司1983年第5次出版由帕克主编的《物理网络全书))(科学出版社,1996年8月),书中关于物理学的主要观点如下:
物理学在以前称为自然哲学.物理学涉及自然的某些方面,它们可以通过一种基本的途径,即依据一些基本原理和基本定律来加以理解.随着时间的推移,不同的特殊学科从物理学中分了出来,形成自己的研究领域.(典型的分化论,本文作者注).在此过程中,物理学保持着它的本来面目:理解自然界的结构和解释自然现象。
物理学的最基本部分是力学和场论。力学涉及质点或物体在给定力作用下的运动.场物理学则涉及万有引力场、电磁场、核力场以及其他力场的起源、本质和特性.力学和场论合在一起就构成了理解科学上所提出的自然现象的最基本途径,最终目的是要通过这两个方面理解全部自然现象。
物理学的较古老的或者称经典的分法,是以自然现象的某些一般类型为基础的.当时,对于这些自然现象是已经知道特别适合于应用物理学方法来研究的.按照这样的分法,计有经典力学及其分支天体力学、流体力学和弹道学;热学和热力学;气体运动论和统计力学;光学、声学;电学和电磁学.这样的分法现在都还通行,但其中有许多越来越有被列入应用物理学或技术的分支的趋势,越来越不属于物理学本身的固有的分支了。
数学物理学用数学来研究物理现象,它包括所有各门物理学中较数学化的部分以及统计力学、量子力学、相对论和场论的绝大部分内容.通常在数学物理学和理论物理学之间所作的区别是:对于后者,虽然形式上也全都是数学,但它被认为是更接近于实验物理学的.然而,不论是数学物理学还是理论物理学都不可能真正与实验物理学分开,因为一个对自然的完全理解,只有同时应用理论和实验才能得到。
在物理学的各个领域内,其特点与其说是取决于所涉及主题的内容,还不如说是取决于对所探索内容的理解的精确性和深度.物理学的目的是通过数学建立一个统一的理论体系,它的结构和行为要尽可能广泛地复现整个自然界.其他科学只满足于用本门学科的特殊局限概念来描述和联系各种现象,而物理学则总是探索着把对同一现象的理解,作为一个特殊的表现形式而纳入作为整体的自然界的基本统一结构.按照这样的目的,物理学的特色就在于:精密的仪器设备、精确的测量以及通过数学来表达所得到的结果。
《物理网络全书》的这种特色说显然有问题,既言特色就该是独具的,可你能以此区分物理与化学吗?化学家赫许巴赫的高论有助于我们在一定意义上区分理化:
“典型化学家高于一切的愿望是理解为什么一种物质和其他物质行为不同;而物理学家则通常期望寻找超出特定物质的规律.”
5、朝永振一郎关于“物理学”的见解
朝永振一郎(1906一1979)是日本理论物理学家,因在量子电动力学方面的贡献获1965年诺贝尔物理学奖.
1977年10月是日本数学物理学会成立100周年,在纪念大会上,朝氏以“什么是物理学”为题目作了一个报告[5].但他只讲了几段物理学历史及物理学与技术的关系,并没有直接回答这个问题(至少从汉译文看来如此).他说:“不过依我看来,物理学以像模像样的自然科学形式出现,似乎是在开普勒、伽利略、牛顿时期才开始的.”开普勒主要研究行星围绕太阳的运动,与开普勒不同伽利略则研究地上现象.牛顿将两人的成果集中起来再进行深人研究,建立了牛顿三定律和万有引力定律.
朝氏认为现代物理学的性质有二:第一,采用观测或实验方法;第二,用数学来表达定律.
他认为我们要用物理学来了解存在于自然深处的规律,这个思想在考虑什么是物理学时不可忽视.朝氏强调物理学的进一步发展不仅使自身范围扩大了,由力学发展到光、热、电磁、原子和分子等方面甚至连化学等也纳人了物理学范畴.有重新统一一切现象、整合一切学科的趋势,我们不妨与分化论相对称之为统一论.着名物理学家卢瑟福也有一句名言:“一切科学要么是物理学,要么是集邮术.”[6]这可以看成物理学大统论的最简洁的定义说明.
6、哥本哈根学派的观点
以上的观点虽有不同,但都不违背牛顿的说法:“自然哲学的目的在于发现自然界的结构和作用,并且尽可能把它们归结为一些普遍的法则和一般的定律—用观察和实验来建立这些法则,从而导出事物的原因和结果.[7]就是说科学的目的是发现客观的与人无关的自然规律或真理.
这种思想在微观领域受到了冲击.
在这种领域,观测对现象的影响是不可忽略的.因此以玻尔(N.Bohr)、海森伯(w.Heisenberg)为代表的量子力学哥本哈根学派断言:认为物理学的任务是去发现自然界是怎样的是错的.物理学涉及的是关于自然界我们能说什么.“描述自然界的目的不在于提示现象的真实本质,而只在于尽可能远地把多种多样经验的各个方面之间的关系追溯出来”(玻尔)[8];“自然科学不是自然界本身,而是人和自然界之间关系的一部分,因而就依赖于人,有人的烙印”(海森伯)[8];“当你寻求生活的和谐时,你必须永远不要忘记,在生存的戏剧中我们自己既是演员又是观众.’,(玻尔)[8].显然量子力学的科学观与其前物理相比出现了巨大的变化.
7、“未来我们选择怎样的物理学?”一文的相关思想
S.M.Gruner和J.S.Langer在1995年第12期《Physics Today》以“未来我们选择怎样的物理学”为题发表了文章,认为物理学概念的演变就是被定义得越来越狭窄了.为了拯救物理,如今物理学家对物理学的定义不是根据那些特定的专业和领域,而是基于那些不同时期和不同研究活动结合为科学家共同体的一组概念工具.分别是:
l)在一组核心学科方面接受过高级训练.目前这些学科有力学、电学、磁学、热力学、统计力学和量子力学等.
2)掌握了研究物理现象所使用的定量方法和整理数据的方法
3)有较强的抽象能力和打破常规的勇气和精神、能超越特定研究对象的洞察力和对问题本质的把握.
这些概念化工具比其他任何特征和标准更能使物理学家区别于其他科学家.最能体现物理学家与其他科学家不同的地方,不在于他们所涉及的领域,所研究的问题,而取决于他们所采用的研究方法和所寻求信息的特征.天文学家研究脉冲星,生物学家研究生命系统,物理学家对二者都关心,因此这两者都是物理学的研究对象。
8、赵凯华先生的观点
纵观20世纪物理学研究对象的扩展,从宏观到微观,从传统的物理过程到化学过程(量子化学),从无生命的到有生命的……从不同角度看,学科既有分化又有统一整合,分化论与统一整合论都有道理都有事实依据,二者绝不是非此即彼、誓不两立的关系.由于统一与分化学科得以向广度和深度发展分化标志着科学局部发展的成熟,统一整合标志着科学整体认识上的深入.但也正由于统一与分化,使得现在很难用传统的眼光来界定什么是物理学。一位外国物理学家风趣地自问自答:What is physics?Physics is what physicists do.按逻辑,人们应继续问:what are physicists?答案可借鉴上面提到的Gruner和Langer关于物理学家共同体概念给出.
赵凯华先生说[9]:“我想给这句话加个注解.物理学家所作的研究怎样才算得上是物理工作?论文能为国际上公认的物理杂志或物理学术会议所接受,可算得是一条充分条件”1995年在我国厦门召开了第19届国际统计物理大会.大会的论文摘要中出现了按传统的观念不像物理名词的词汇,如细菌生长、生物进化、生物膜、轮轴藻细胞、细胞色素C、厄尔尼诺、南方振荡、红血球、心率、鸟儿为什么一起飞、免疫网络、曲折的河流、神经网络、沙堆模型、交通流量等等.“可见,今天已不可能再用研究对象来界定什么是物理学,物理学是所有自然科学和工程技术的理论基础,物理学代表着一套获得知识、组织知识和运用知识的有效步骤和方法.把这套方法运用到什么问题上这问题就变成了物理学.”[9]这与Gruner和Langer的观点在精神上是相似的.
诸年来还有另一现象影响着人们对物理学看法的改变.
现在有不少物理专长人才毕业后不搞物理这就要求物理学必须相应有所改变.1996年国际大学物理教育学术研讨会在美国马里兰大学召开.大会发布的统计数据表示,在美国有超过60%的物理专业毕业生进人了各工业部门,获得学士学位的毕业生中有超过2/3的人不从事物理方面的工作,英国的统计数字大体与美国相似.在我们国内也存在这一现象按传统看法这是“用非所学”,是人才培养上的浪费.赵凯华先生认为这是正常现象,他说:“一个人学了物理学之后干什么都可以,他的物理学没有白学……在我看来,对于学物理学的人无所谓‘改行,……’[9].中国大恒集团总工程师、光电技术所所长宋菲君也说过:“有什么比掌握‘四大力学’更困难?能够掌握四大力学的人只要下功夫,从事什么职业都会有所建树.物理学工作者特别适合于从事高新技术开发,做创新的工作.”[10]赵、宋二先生的说法,只有在打破过去对物理专业的认识,彻底树立物理学方法论的新物理观基础上才能得以正确理解.
9、启示
前面的关于“物理学”的观点,有同有异,莫衷一是.但可以肯定的是,“物理学”概念的内涵己经且正在发生着演变如果说物理学过去在物质和精神上曾很好地造福于人类,各种辉煌成就的取得与物理学家的打破常规的勇气和探索精神密不可分那么,今天和明天的人们将进一步认识到物理学是一套获得、组织、运用和探求知识的有效方法,这是至关重要和更有意义的.这样的认识无论对学习物理的人还是教授物理的人都应成为其指导学习工作的原则一旦物理学方法论思想真真实实地被人们所掌握,那么学习物理的人就不再会满足于背点概念公式做几道题,而是更注重在一定的基础上对物理思想、物理方法的领悟,并能在诸多领域得以应用.当然,物理方法不是空谈即能掌握的,它只能形成于良好的物理专业素质之上.这要求广大物理教师必须致力于履行素质教育.良好的物理专业素质主要体现为清晰全面准确的物理思想、扎实的数学应用能力和较好的实验能力几个方面,简言之,即具备良好的理论素质及实验素质,且对学生打基础而言这二者同等重要,不可偏废。2002年6月20日丁肇中先生在CCTV的“东方之子”栏目中说得好:“在学校成绩好,就做理论;动手能力强,就做实验.这种观点是完全错误的。很多成功的实验物理学家都精通理论,做实验最重要的是找题目,动手能力、做法是次要的”
另一方面,物理学发展史告诉我们,一流的理论物理学家往往也具有扎实的实验基础。牛顿做过许多着名的实验,爱因斯坦读大学时也曾用很大精力做实验,这对他后来获得巨大的理论成功至关重要.
“物理学是一门实实在在的科学,是一门久经考验的科学,是一门伟大而艰巨的科学,那些昙花一现的理论、学说和物理学是无可比拟的,那些在改革浪潮中用蛊惑人心的语言装饰起来的雕虫小技更是不值一提,物理学的发展就像宇宙演变一样永不止息[11]。
这话感情色彩较浓,但不无道理.