20世纪物理学给世界带来什么影响

⑴ 19世纪末20世纪初物理学的三大发现是什么 意义何在

19世纪末20世纪初物理学的三大发现是：电子、X射线和放射性现象。

1、X射线

X射线是一种波长极短，能量很大的电磁波，由德国物理学家W.K.伦琴于1895年发现，故又称伦琴射线。这一发现标志着现代物理学的产生。

由于X射线与原子中内层电子的跃迁有关，这说明了物理学还存在亟待搜索的未知领域，X射线本身在医疗、研究物质结构等方面都有很多的实用价值。

2、放射线

1896年，贝克勒耳发现了放射线。卢瑟福继而开始研究放射线，他分别研究了三种射线的穿透本领。结果是：α射线的穿透本领最差，β射线的穿透本领比α射线强一些，能穿透几毫米厚的铝片。γ射线的穿透本领极强，1.3厘米厚的铅板也只能使它的强度减弱一半。

3、电子

电子是在1897年由剑桥大学卡文迪许实验室的约瑟夫·约翰·汤姆森在研究阴极射线时发现的，一切原子都由一个带正电的原子核和围绕它运动的若干电子组成。电子的定向运动形成电流，如金属导线中的电流。

利用电场和磁场，能按照需要控制电子的运动（在固体、真空中），从而制造出各种电子仪器和元件，如各种电子管、电子显微镜等。

(1)20世纪物理学给世界带来什么影响扩展阅读

十九世纪末二十世纪初，经典物理学的各个分支学科均发展到了完善、成熟的阶段，随着热力学和统计力学的建立以及麦克斯韦电磁场理论的建立，经典物理学达到了它的顶峰，当时人们以系统的形式描绘出一幅物理世界的清晰、完整的图画，几乎能完美地解释所有已经观察到的物理现象。

由于经典物理学的巨大成就，当时不少物理学家产生了这样一种思想：认为物理学的大厦已经建成，物理学的发展基本上已经完成，人们对物理世界的解释已经达到了终点。

物理学的一些基本的、原则的问题都已经解决，剩下来的只是进一步精确化的问题，即在一些细节上作一些补充和修正，使已知公式中的各个常数测得更精确一些。

然而，在十九世纪末二十世纪初，正当物理学家在庆贺物理学大厦落成之际，科学实验却发现了许多经典物理学无法解释的事实。

首先是世纪之交物理学的三大发现，其次是经典物理学的万里晴空中出现了两朵“乌云”：“以太漂移”的“零结果”和黑体辐射的“紫外灾难”。

这些实验结果与经典物理学的基本概念及基本理论有尖锐的矛盾，经典物理学的传统观念受到冲击，经典物理发生“危机”。

由此引起物理学的一场革命。普朗克在德国物理学会上报告结果，成为革命开始的时刻。爱因斯坦创立相对论；海森堡、薛定谔等一群科学家创立量子力学，现代物理学诞生。

⑵ 求求：当今世界尖端物理学对今后人类社会的影响。

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 —— 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。
诚如诺贝尔物理学奖得主、德国科学家玻恩所言：“如其说是因为我发表的工作里包含了一个自然现象的发现，倒不如说是因为那里包含了一个关于自然现象的科学思想方法基础。”物理学之所以被人们公认为一门重要的科学，不仅仅在于它对客观世界的规律作出了深刻的揭示，还因为它在发展、成长的过程中，形成了一整套独特而卓有成效的思想方法体系。正因为如此，使得物理学当之无愧地成了人类智能的结晶，文明的瑰宝。
大量事实表明，物理思想与方法不仅对物理学本身有价值，而且对整个自然科学，乃至社会科学的发展都有着重要的贡献。有人统计过，自20世纪中叶以来，在诺贝尔化学奖、生物及医学奖，甚至经济学奖的获奖者中，有一半以上的人具有物理学的背景；——这意味着他们从物理学中汲取了智能，转而在非物理领域里获得了成功。——反过来，却从未发现有非物理专业出身的科学家问鼎诺贝尔物理学奖的事例。这就是物理智能的力量。难怪国外有专家十分尖锐地指出：没有物理修养的民族是愚蠢的民族!

● 牛顿力学 (Mechanics)研究物体机械运动的基本规律及关于时空相对性的规律

● 电磁学 (Electromagnetism)研究电磁现象,物质的电磁运动规律及电磁辐射等规律

● 热力学 (Thermodynamics)研究物质热运动的统计规律及其宏观表现

● 相对论 (Relativity)研究物体的高速运动效应以及相关的动力学规律

● 量子力学 (Quantum mechanics)研究微观物质运动现象以及基本运动规律二.物理学的五大基本理论物理学是一门最基本的科学;是最古老,但发展最快的科学;它提供最多,最基本的科学研究手段.物理学是一切自然科学的基础物理学派生出来的分支及交叉学科物理学构成了化学,生物学,材料科学,地球物理学等学科的基础,物理学的基本概念和技术被应用到所有自然科学之中.物理学与数学之间有着深刻的内在联系粒子物理学原子核物理学原子分子物理学固体物理学凝聚态物理学激光物理学等离子体物理学地球物理学生物物理学天体物理学宇宙射线物理学三. 物理学是构成自然科学的理论基础四. 物理学与技术20世纪,物理学被公认为科学技术发展中最重要的带头学科

● 热机的发明和使用,提供了第一种模式:

● 电气化的进程,提供了第二种模式:核能的利用激光器的产生层析成像技术(CT)超导电子技术技术—— 物理—— 技术物理—— 技术—— 物理粒子散射实验X 射线的发现受激辐射理论低温超导微观理论电子计算机的诞生

● 1947年 贝尔实验室的巴丁,布拉顿和肖克来发明了晶体管,标志着信息时代的开始

● 1962年 发明了集成电路

● 70年代后期 出现了大规模集成电路

● 1925 26年 建立了量子力学

● 1926年 建立了费米 狄拉克统计

● 1927年 建立了布洛赫波的理论

● 1928年 索末菲提出能带的猜想

● 1929年 派尔斯提出禁带,空穴的概念同年贝特提出了费米面的概念

● 1957年 皮帕得测量了第一个费米面超晶格材料纳米材料光子晶体晶体管的发明大规模集成电路电子计算机信息技术与工程

● 几乎所有的重大新(高)技术领域的创立,事先都在物理学中经过长期的酝酿.

● 当今物理学和科学技术的关系两种模式并存,相互交叉,相互促进"没有昨日的基础科学就没有今日的技术革命". —— 李政道量子力学能带理论人工设计材料五. 物理学的方法和科学态度提出命题推测答案理论预言实验验证修改理论现代物理学是一门理论和实验高度结合的精确科学从新的观测事实或实验事实中提炼出来,或从已有原理中推演出来建立模型;用已知原理对现象作定性解释,进行逻辑推理和数学演算新的理论必须提出能够为实验所证伪的预言一切物理理论最终都要以观测或实验事实为准则当一个理论与实验事实不符时,它就面临着被修改或被推翻 六. 怎样学习物理学着名物理学家费曼说:科学是一种方法.它教导人们:一些事物是怎样被了解的,什么事情是已知的,现在了解到了什么程度,如何对待疑问和不确定性,证据服从什么法则;如何思考事物,做出判断,如何区别真伪和表面现象 .着名物理学家爱因斯坦说:发展独立思考和独立判断地一般能力,应当始终放在首位,而不应当把专业知识放在首位.如果一个人掌握了他的学科的基础理论,并且学会了独立思考和工作,他必定会找到自己的道路,而且比起那种主要以获得细节知识为其培训内容的人来,他一定会更好地适应进步和变化 .

● 学习的观点:从整体上逻辑地,协调地学习物理学,了解物理学中各个分支之间的相互联系.
● 物理学的本质：物理学并不研究自然界现象的机制（或者根本不能研究），我们只能在某些现象中感受某些自然界的规则，并试图以这规则来解释自然界所发生任何的事情。我们有限的智力总试图在理解自然，并试图改变自然，这是我们物理，甚至是所有学科，所共同追求的目标。

与物理学相关的基础科学：化学，天文学，自然地理学。

⑶ 物理学是如何影响人类文明的

物理学的发展，促进了科学技术的进步。现代物理学更成为高新技术的基础。

1、在牛顿力学和万有引力定律的基础上发展起来的空间物理，能把宇宙飞船送上太空，使人类实现了飞天的梦想。也使中国人“九天揽月”成为可能。（2007年我们国家要登月，那时就是神州7号）。杨得伟是神州6号。
（学完万有引力定律可窥一斑）

2、带电粒子在电场磁场中的偏转的规律在科学技术中的应用。电视机显像管等。（学完带电粒子在电场磁场中的偏转会了解了。）

刀。如核磁共振，超声波，X光机等。3、核物理的研究使放射线的应用成为可能。医疗上的放疗。在医疗上还有很多，如用于治疗脑瘤的

4、20世纪初相对论和量子力学的建立，诞生了近代物理，开创了微电子技术的时代。半导体芯片。电子计算机。没有量子力学也就没有现代科技 。

5、20世纪60年代，激光器诞生。激光物理的进展使激光在制造业、医疗技术和国防工业中的得到了广泛的应用。大家熟悉的微机光盘就是用激光读的。光导纤维等。

6、20世纪80年代高温超导体的研究取得了重大突破，为超导体的实际应用开辟了道路。磁悬浮列车等。80年代，我国高温超导的研究走在世界的前列。

7、20世纪90年代发展起来的纳米技术，使人们可以按照自己的需要设计并重新排列原子或者原子团，使其具有人们希望的特性。纳米材料的应用现是一个新兴的又应用很广泛的前沿技术。秦始皇兵马俑的色彩防脱。

8、生命科学的发展也离不开物理学。脱氧核糖核酸（DNA）是存在于细胞核中的一种重要物质，它是储存和传递生命信息的物质基础。1953年生物学家沃森和物理学家克里克利用X射线衍射的方法在卡文迪许（着名实验物理学家）的实验室成功地测定了DNA的双螺旋结构。

可以说物理学的发展，促进了各个领域科学技术的进步。使人类的生产和生活发生了翻天覆地的变化。
物理学的发展引发了一次又一次的产业革命，推动着社会和人类文明的发展。可以说社会的每一次大的进步都与物理学的发展紧密相连。

18世纪中叶，在热学发展的基础上发明并改进了蒸汽机。蒸汽机的广泛使用，促成了手工业向机械化的大生产的转变，并使陆上和海上的大规模的长途运输成为可能。大大推动了社会的发展。古人云：一日千里。火车、飞机的使用使每一个地球人实现了“一日千里”甚至日行万里的梦想。蒸汽机的使用是第一次产业革命。

1840年，法拉弟发现了电磁感应现象，并逐渐形成了完整的电磁场理论。在此基础上发展起来的电力工业，使人类进入电气化的时代，给人类的生产和生活带来翻天覆地的变化。大家想想现在使用的电灯、电话、电视、微机等一切的电力设施就能体会了。这是第二次产业革命。

20世纪70年代，微观物理方面取得重大突破，开创了微电子工业，使世界开始进入了以电子计算机应用为特征的信息时代。这是第三次产业革命。

可以说社会的每一次巨大的进步都是在物理学发展的基础上完成的。没有物理学的发展就没有人类社会和文明的巨大进步

⑷ 物理学革命有哪些影响

自然界是连续的，统一的物质就充满着无限的宇宙空间。尽管它看不见，摸不着，甚至用精密仪器也探测不到，但它的客观实在性是不容置疑的。统一的物质世界向我们展示了其真正本质的两个不同方面，一方面是物质的有组织形式，即有序形体，我们在世界上所能认识到的一切个别现象，存在的所有个体形态，都不过是统一物质组成的特殊的暂态结构；另一方面是依赖连续物质周期组织与离散传递的能量场，是它把组成系统的各个部分有机地联系起来并将它和外在世界联系起来。显然，实体和场是不可分的，实体不断产生与灭亡所形成的能量运动就是场，尽管这种周期可能相当长，让人通常感觉不到它也是能量场中的一部分；而场中同样包含着实体，只要我们拉长时间尺度就可以明显地认识到。

"原子论"是近现代科学发展的源头，它最直接的贡献就是鼓励了科学家们用科学的观察和实验方法来认识外在世界，从而促进了科学突飞猛进的发展，但同时也是它使科学家们忽视了每一个可观察的事物和外在世界的普遍联系，拒绝了哲学这个认识自然更锐利的武器，最终使科学在进一步的发展中迷失了方向。就以对光的本质认识来说，大多数科学家之所以不相信连续以太的存在，并不是以太的存在影响了对光本质的解释，最根本的原因则是科学家只相信他们所谓的"精密"仪器，而不相信哲学的思辩，这样的结果使本来依赖连续物质周期组织与离散而传递的能量包被看作是一个粒子。当然，我们并不否定这个过程中有粒子性的存在，但这只是一个暂态的有序结构，它很快就会沦于混沌，尽管它之后又会在这个粒子离散所释放的能量激励下重新组织成另一个粒子，甚至它继承了原来粒子的所有性质，但它已经不是原来的粒子了。如果我们把它看作是一个稳定不变的粒子在线性运动，就明显地陷入了认识上的误区。

二十世纪物理学的主流是粒子物理学，也就是说努力去探索一个个在性质上表现不同的微小实体，但物理学家们没有认识到的是，自然界的物质是统一的，同时又是连续的，他们所观察到的粒子不过局部连续的物质在反抗周围物质的不对称运动形成的暂态有序结构，而且这些结构是极不稳定的，一会儿就会离散开来并向外释放它内聚的能量并引起周围物质的再组织。因此，在我们的视野中，量子看起来像一个幽灵，一会从这里出现，一会在那里出现，并且随着环境的干扰不断变换着它的有序形式，这使它一会像个粒子，一会像个光子，不一而足。

自然界是神秘莫测的，它在这里不仅向我们展现了它外在丰富多样的一面，而且还将它内在的统一和普遍联系隐藏在表象背后；自然界同时又是非常神奇的，这种神奇就体现在巨大的自然界竟然是可以通过局部的人来理解的，因为我们人和自然界的其它事物都遵循着同一个原理，如果我们能够认识了自我存在与发展的原理，那么我们就可以通过这个原理来理解宇宙万物的存在。显然，科学的发展不仅需要我们用科学的逻辑实证方法对可观察的事物进行分析，更需要我们用谦卑的精神去虚心地领悟隐藏在自然背后的神秘设计，科学的实证逻辑方法和哲学的思辩方法也是相辅相成、缺一不可的。

令人遗憾的是，东西方科学一直是分别沿着两条相反的道路独立前进的。一开始是东方科学，它很早就把自然界的一切现象归于同一种物质――"气"的运动转化，并因此苦苦追寻那内在于物质本性的"理"，由于忽视了科学实践对所提出的"理"的检验和提高，科学因此一直停滞不前。之后是西方科学，它借助于科学的观察和实验使我们对外在世界的认识取得了突破性的进展，由于它轻视了哲学这个认识自然更锐利的武器，这使它看起来虽然表面上富丽堂皇，但内在却缺乏一个贯穿一切的精神锁链。

哲学可以为科学的发展不断提出可以参照的原理，而科学的实践又为这些原理的提出和检验提供依据。西方科学的后来居上就得益于东方科学思想的西扬和众多发明的引进。今天，东西方文化的广泛交流又为我们创造了一次新的科学革命的契机，与以往科学革命不同的是，这次革命不仅是科学的革命，更重要是思想上的一次革命，因为我们又重新发现了上帝――一个决定一切的自然规律的存在。

⑸ 简述物理学对人类的贡献

物理学是人类对物质世界基本认识的结晶，是人类探究物质世界实践经验的概括和总结物理学的基本使命是认识物质世界，并以概念、规律、方法、理论等形态，客观反映物质世界，以正确地揭示物质世界现象和过程的本质。物理学作为一门探索物质结构和物质运动基本规律的科学，是公认具有基础性和应用性的重要学科。

物理学作为一门成熟的科学有着巨大的物质价值，物理知识可以被转化为技术和产品，对人类的物质生活产生深刻的影响。众所周知，从17世纪至18世纪，牛顿力学和热力学对机械工业，尤其是热机的发展起了巨大的推动作用；19世纪，不断发展的经典电磁理论，促进了工业电气化和无线电通信的发展；20世纪上半叶，随着相对论和量子力学的创立，人类的认识深入到原子和原子核内部，人类开始进入了核能时代和信息时代。此外物理学还有着丰富的精神价值：物理学的发展深深地影响着人类的思维方式和认识方式；物理学和哲学有着密切的关系，辩证唯物主义的产生和发展，从物理学中汲取了许多“营养”；物理学与数学在形成和发展过程中共同建立起来的“实验方法”、“逻辑方法”和“概念方法，，在科学研究中得到普遍的应用，成为科学方法论的三大支柱。因此，物理学对人类文明进步做出了积极的贡献，成为当代人类文化的一个重要组成部分。

⑹ 物理学的发展对社会的影响

物理学的发展，促进了科学技术的进步。现代物理学更成为高新技术的基础。

1、在牛顿力学和万有引力定律的基础上发展起来的空间物理，能把宇宙飞船送上太空，使人类实现了飞天的梦想。也使中国人“九天揽月”成为可能。（2007年我们国家要登月，那时就是神州7号）。杨得伟是神州6号。
（学完万有引力定律可窥一斑）

2、带电粒子在电场磁场中的偏转的规律在科学技术中的应用。电视机显像管等。（学完带电粒子在电场磁场中的偏转会了解了。）

刀。如核磁共振，超声波，X光机等。3、核物理的研究使放射线的应用成为可能。医疗上的放疗。在医疗上还有很多，如用于治疗脑瘤的

4、20世纪初相对论和量子力学的建立，诞生了近代物理，开创了微电子技术的时代。半导体芯片。电子计算机。没有量子力学也就没有现代科技 。

5、20世纪60年代，激光器诞生。激光物理的进展使激光在制造业、医疗技术和国防工业中的得到了广泛的应用。大家熟悉的微机光盘就是用激光读的。光导纤维等。

6、20世纪80年代高温超导体的研究取得了重大突破，为超导体的实际应用开辟了道路。磁悬浮列车等。80年代，我国高温超导的研究走在世界的前列。

7、20世纪90年代发展起来的纳米技术，使人们可以按照自己的需要设计并重新排列原子或者原子团，使其具有人们希望的特性。纳米材料的应用现是一个新兴的又应用很广泛的前沿技术。秦始皇兵马俑的色彩防脱。

8、生命科学的发展也离不开物理学。脱氧核糖核酸（DNA）是存在于细胞核中的一种重要物质，它是储存和传递生命信息的物质基础。1953年生物学家沃森和物理学家克里克利用X射线衍射的方法在卡文迪许（着名实验物理学家）的实验室成功地测定了DNA的双螺旋结构。

可以说物理学的发展，促进了各个领域科学技术的进步。使人类的生产和生活发生了翻天覆地的变化。
物理学的发展引发了一次又一次的产业革命，推动着社会和人类文明的发展。可以说社会的每一次大的进步都与物理学的发展紧密相连。

18世纪中叶，在热学发展的基础上发明并改进了蒸汽机。蒸汽机的广泛使用，促成了手工业向机械化的大生产的转变，并使陆上和海上的大规模的长途运输成为可能。大大推动了社会的发展。古人云：一日千里。火车、飞机的使用使每一个地球人实现了“一日千里”甚至日行万里的梦想。蒸汽机的使用是第一次产业革命。

1840年，法拉弟发现了电磁感应现象，并逐渐形成了完整的电磁场理论。在此基础上发展起来的电力工业，使人类进入电气化的时代，给人类的生产和生活带来翻天覆地的变化。大家想想现在使用的电灯、电话、电视、微机等一切的电力设施就能体会了。这是第二次产业革命。

20世纪70年代，微观物理方面取得重大突破，开创了微电子工业，使世界开始进入了以电子计算机应用为特征的信息时代。这是第三次产业革命。

可以说社会的每一次巨大的进步都是在物理学发展的基础上完成的。没有物理学的发展就没有人类社会和文明的巨大进步。

⑺ 物理学的进步对社会发展的贡献

读《物理学史》有感

摘要：在实施新课程和新教材过程中，又读《物理学史》，使我们深深觉得课改必须遵循敢于质疑、勇于探究、善于思维、勤于实验的四条原则，我们不能偏离这个方向。我们必须坚持这四条原则不动摇，如同我国正在进行的改革开放必须坚持四项基本原则一百年不动摇一样，新课程改革不论以何种方式进行，不管如何做新的尝试，我们都应该投以赞许的目光，但是有一点不能变，那就是敢于质疑、勇于探究、善于思维、勤于实验的四条原则不能变，偏离了这四条原则，也就违背了物理学历史的发展规律，必然会偏离正确的方向。这点一定要切记、切记。

关键词：新课程 新教材 物理学史 四条原则

随着教学改革的不断深化，全面实施以培养学生的创新精神和实践能力为重点的素质教育已成为教育界的共识。对物理学科而言，在实施新课程和新教材过程中，不断地有许多新的观点，好的做法出现，并且也涌现出成功的典型。但是，也有许多尝试偏离了物理学科发展的原则，值得我们共同来关注和探讨。纵观物理学史，结合新课程改革的理念，在实施新课程和新教材的过程中，教师除了要具有扎实的专业知识和渊博的综合性知识之外，还必须遵循以下四条原则：

一、敢于质疑

20世纪物理学革命告诉我们，科学的每一次崭新境界的开辟，都必须要有敢地向旧理论说“不”的勇气。爱因斯坦，玻尔用他们年轻的心，沸腾的血和活跃的头脑，带领海森伯等一批又一批的年轻人，勇敢地向旧理论思想挑战。在此期间，每一个“不”字的出现都响彻云霄，宛如春雷一般。普朗克提出能量是“不”连续的；爱因斯坦更深入地提出了辐射也是不连续的；海森伯更是提出了量子力学中最关键的一个关系式即“测不准关系式”；此外华裔物理学家李政道，杨振宁又向守恒说出了“不”，提出了“宇称不守恒”。每一个“不”字都给物理学以飞跃，可见，挑战孕育了创新，勇气孕育了力量，信心带来了成功。

在实施物理新课程与新教材过程中，教师要努力培养学生敢于质疑，勇于创新的科学精神。在物理课堂上，教师要鼓励学生敢于向权威挑战，要努力营造一个民主，平等的课堂气氛，让学生们用一个开放的，喜欢探究和充满活力的头脑去不断提出新观点，否定旧理论。充分发挥学生探究学习，自主学习，合作学习的能力。教师应该树立理性的权威观。

随着信息时代的到来，为学生提供了广泛摄取知识与锻炼思维的机会。因而他们也完全可能在某方面甚至是本学科领域领先于教师。在物理教学中，学生会常跟老师谈及他们从网络信息中获取的一些知识与信息，其中可以有很多对教师来说是全新的感受。“闻道有先后，术业有专攻”，“青出于蓝而胜于蓝”。因此我们在教学中应永远保持谦虚进取的态度。在教育学生的同时，也应自觉地接受学生的“教育”，并把自己置身于终身学习的状态。因此，教师在教学中应充分表现出严谨务实，批判进取的科学精神，努力展示自己的教学智慧及内在的精神气质，教师的热情和同情心，教师善于鼓励和想象的倾向性，为学生的发展具有极大的影响力。教师在教学中应该有强烈的好奇心和求知欲，有远大的理想和锲而不舍的钻研精神，要有热情洋溢、情绪饱满、富于激情的想象力，并以此来树立自己在学生心目中的崇高地位。

二、勇于争辩

通过研究物理学史，我们不难得到这样一个启示：科学的每一次重大发现和突破的背后都隐藏着激烈的争论。其中最令世人注目的是爱因斯坦和玻尔旷日持久的世界性论战。爱因斯坦拒绝把量子力学接受为终极理论，并对以玻尔为代表的哥本哈根学派的正统解释发动了猛烈的攻击，这场争论使世人明白，量子力学的理论是非局域性的理论。它涉及到类空关系，即比光速还快的信号传播，而狭义相对论则是局域性理论。这场世界性的科学争论，无疑对科学和哲学的发展产生了深远的影响。此外，玻尔和海森伯的散步，普朗克和爱因斯坦的争论都对20世纪的物理学产生了极为深远的影响。讨论并没有完，现在在牛津和剑桥，科学怪杰霍金和彭罗斯的讨论还在继续着，物理学还将有着重大发展，因为“科学扎根于讨论”。

教师在实施新课程和新教材过程中，必须转变传统教育中的师生观，构建相互尊重，互相信任的，平等的，合作的新型师生观，教师应该成为学生学习的帮助者，指导者，合作者，促进者，引导者。教师在课堂教学组织中要达到“四个允许”：错了允许重来；不完整的允许补充；不同的意见允许争辩；老师错了允许提意见。教师要切实把教学活动看成一个不断面临新问题的过程，是一个知识不断扩展的过程，是一个与学生不断共同学习的过程。从而真正做到教师与学生之间相互学习，相互切磋，相互启发，相互推动，也就是要做到教学相长。同时，教师要积极创设条件，准备一些辩题，让学生在课堂上进行辩论。让学生自己摆观点，举例子，讲道理，用事实说话，从而促进学生的探究性学习，实现新课程的目标，用好新教材，培养学生勇于讨论的习惯。

三、善于思维

我们读过《物理学史》之后会发现：科学神奇之树的每一次萌芽、成长、开花、结果都有着孕育它们的科学土壤。值得一提的是哥本哈根大学物理理论研究所。在这里既有22岁当讲师、27岁当教授、31岁获得诺贝尔奖的海森伯，有作为“上帝的鞭子”不断地指出他人论文缺陷的泡利，有开玩笑不讲分寸的朗道，还有“几乎把画漫画和打油诗作为主要职业而把物理当成副业”的伽莫夫，哥本哈根大学的氛围使人感到繁忙、激动、活泼、热血沸腾、无拘无束、和蔼可亲，充满着挑战。他们的年轻和倔强，使他们不断地有新的想法，新的观点，新的思潮，新的认识如同一股股清泉涌出。在那漫长、艰辛、曲折的探求科学真理的道路上，有无数年轻人的贡献和创举。究其实质，人类科学的进步就是一个不断否定旧理论和提出新观点的过程，而他们的年轻就注定他会有一个开放，喜欢探究和充满活力的大脑，为他们取得成功提供了条件。培养学生科学的思维显得尤为重要。

作为一名物理教师，在实施新课程和新教材的过程中，尤其要注意培养学生科学的思维，思维是创新的灵魂。在教学中教师可以从以下方面来培养学生科学的思维。

①寻找思维的起点。就是能引起思考，推动思考不断深入并成为解决问题突破口的信息群。学生解决问题的能力差异大多表现在寻找思维起始点的速度快慢上，教师若能帮助学生学会寻找思维起始点，学生的学习便易获得成功。

②设立思维中间站。初中生思维能力弱，跨度小，学习过程中不会适时设立思维中间站，而对大量的信息，不会筛选、整理、剖析，抓不住有用的信息，把握不住问题的实质，这样就出现了一知半解，随意凑合，应付了事的情况。针对初中生的上述思维特点，在教学中要采取小步子，搭台阶的办法，在思维之间增设思维中间站，及时帮助学生排忧解难，抓住关键，把握重点。开始时思维站间距可短些，慢慢地扩大，渐渐加大思维跨度。当问题抽象，学生具体经验少时；当问题涉及面广，学生知识能力存在缺陷时；当问题内部结构复杂，学生综合能力差时，需增设思维中间站。

③已设立的各思维中间站之间需要架设思维连接线加以联系，使各思维中间站能顺序地有效地协调运行。这种联系方法既有点与点之间的串联，线与线之间的交织，又有面与面之间的网络化。围绕重点知识寻同类，举实例，找反例，思错例，将每一个思维中间站都纳入有效的思维控制范围内，形成有序的思维网络，使各知识点成为互相联系的整体，从而达到提高思维效率之目的。

④变换思维审视角。用原有的思维方法不能求得问题的解决时，应及时变换思维审视角。变常规思维为突跃思维，直线思维为平面或立体思维，收敛思维为发散思维，一般思维为极端思维，正向思维为逆向思维。往往能提高思维效率。

⑤设计开放性问题。新颖的问题能引导学生从不同的方向思考问题，寻求众多的适当答案，使学生找出以前没想到也不敢想的各种奇妙的好方法，而且是引导学生开展实践探究的好方法，这样能起到事半功倍的效果。

四、勤于实验

值得注意的是，百年诺贝尔物理学奖的重大获奖项目中绝大多数都与物理实验有关，纯理论研究很少，就是获奖的重大理论研究也是大量实验事实的总结，再用数学公式简洁表达的结果。即使是理论项目，也要在实验证实后才获奖。如：1927年电子衍射实验证实了粒子的波粒二象性，提出了波粒二象性理论的德布罗意才于1929年获奖；1957年，吴健雄实验证实了弱电相互作用，提出宇称不守恒的杨振宁、李政道获诺贝尔物理学奖；1973—1978年实验上发现中性流存在，提出弱电统一理论，预言中性流存在的、格拉肖、温伯格、萨拉姆于1979年获奖等。事实证明，物理学的理论大厦是由实验支撑的，没有实验，物理学大厦的基础就不牢固。

不仅仅如此，实验是检验物理理论正确与否的惟一标准。是各种争论的最公正的裁判，是修正错误的依据，更是发现新理论的起点。事实上，无论理论有多美好，无论它的形式有多完美，只要与实验不符就不可能成为物理学的组成部分。这表明，最后还得实验说了算，形式逻辑和完美的数学代替不了物理。因此，我们特别强调物理学研究要把理论基础和实验紧密地结合在一起，重视实验研究，重视物理实验室的建设，加大投入，更新实验设备，巧妙地设计实验方法，精心地分析实验现象，在实验中寻求新的突破和新的发展。对物理教师而言，我们应尤其注意实验教学，培养学生动手能力，动脑能力，设计能力，操作能力和实践能力。教师要在实验中让学生充分的交流合作，并且提出一些激发思考的问题，留给学生足够的探索空间，引导学生看到与其论点相矛盾的观点的事实，或者组织持不同见解的学生进行讨论，自行设计实验，验证自己的观点。要让每个做实验的同学都有自己的经验世界，他们各自对某种问题有不同的假设和推论，通过小组交流，辩论，分工与合作等形式，促进学习者之间的沟通，而面对各种不同的观点，实验者要学会整理、表达自己的见解，学会聆听，理解他人的想法，学会接纳，赞赏，争辩，互助，他们不断对自己和别人的看法进行反思和评判。平常定期开展科技小制作，小实验，小创新，小发明以及实验操作活动，引导学生进行一系列实践操作，如安装照明电路，鉴别黄金首饰等。在物理教学中加强“STS”的研究，培养学生从生活中学物理，又把物理应用于生活的能力。真正做到“in life，by life，on life”。

在实施新课程和新教材过程中，我们可能会遇到这样或那样的问题，我们可能会进行这样或那样的改革，但是我们始终要坚持敢于质疑、勇于争辩、善于思维、勤于实验这四条原则不动摇，不能偏离这个方向。我们只要坚定不移地遵循这四条原则，饱含深厚的爱国热情和强烈的民族自信心，在物理教学中时时刻刻想到，并努力做到、做好、做扎实，我们就一定能在教学中取得成功，就一定能培养出千千万万个牛顿和爱因斯坦，中国人获得诺贝尔物理学奖的梦想指日可待。

⑻ 奥斯特实验对物理发展的影响,对现代发展的影响

众所周知，20世纪以来物理学取得了突飞猛进的发展和极其辉煌的成就，物理学一直是整个科学技术领域中的带头学科并成为整个自然科学的基础，成为推动整个科学技术发展的最主要的动力和源泉，并对人类社会文明进步产生了极其深刻的影响。正如杨振宁教授所说：“在20世纪，物理学产生了奥妙的观念革命，从而改变了人类对空间、时间、运动和力这几种基本概念的认识；深入探索了物质内部结构的奥秘，通过技术进步为人类生产力带来了空前增长。”
在21世纪，物理学将进一步获得迅速发展，物理学仍将是整个自然科学的基础，物理学的进展仍是推动整个自然科学发展的一个最重要的动力，物理学将继续是整个科学技术领域中的带头学科，这应是毋庸置疑的。
1 、物理学的发展将进一步推动整个自然科学的发展
当今物理学已经发展成为研究宇宙间物质的基本组元及其基本相互作用和基本运动规律的学科。物理学的学科性质决定了它是整个自然科学的基础。物理学的基本概念、基本理论、基本实验手段和研究、测试方法，已经成为并将继续成为自然科学的各个学科（诸如宇宙学、天文学、地学、化学、生物学、医学等）的重要概念、理论的基础和实验、研究方法，从而推动各个学科深入而迅速地发展。物理学向自然科学各个学科的广泛渗透和移植，促使一系列交叉学科、边缘学科不断涌现。而正是这些交叉学科、边缘学科，有可能成为未来学科中最有希望、取得成果最多的领域。
宇宙学就是在物理学一系列研究成果的基础上而获得了迅速发展。作为宇宙学理论基础的热大爆炸理论，就是依赖于广义相对论以及粒子物理学的飞速发展和射电望远镜等天文观察手段的提高而诞生的。热大爆炸宇宙论被称为20世纪后半叶自然科学的四大成就之一。然而，该理论还存在着很多不完备性和局限性，尤其关于宇宙的起源问题仍然没有得到最终的回答。对此朱洪元教授曾指出：“高能物理的研究成果将对甚早期宇宙的演化的理解起推进作用”。可以相信，随着物理学尤其是高能物理研究的不断深入发展，宇宙的起源和演化过程将逐步被认识、理解，宇宙学将被推进到一个崭新的阶段。
物理学对地球科学的影响是深远的。地球物理学就是地学受物理学的影响而产生的一门交叉学科，正是由于对电磁波传播机制的研究而发现了大气电离层，对宇宙线的研究而发现了地球内辐射带并从而导致太阳风的发现；而对洋底岩石磁性的研究，则是确定板块构造学说——这一地球科学的革命性进展——的关键因素。地球科学所需要的实验测量技术也在很大程度上依赖于现代物理学。近年来，电子自旋共振、质子激发荧光分析技术和氡测量技术等核分析技术的研究对地质学正在产生越来越重要的影响。高压物理研究则对解决深部地质问题具有重要意义。随着地质学研究范围的扩大和核探测技术的不断提高，地质学的发展与核物理学的关系将日益密切。地质科学的前沿与尖端技术融为一体，它们所开辟的科研领域和所达到的知识深度已超过了以往任何时代。现代地质学将沿纵向和横向交叉的方向发展，核物理与地质学的衔接日益紧密，它们的交叉点将可能成为学科或新方向的生长点。
物理学与化学之间的关系也愈来愈密切。物理学发展中出现的理论工具和实验方法，使化学科学得以如虎添翼般的飞速发展。传统的物理化学就是着重应用物理理论和实验方法去处理化学问题而形成的一门化学分支学科，并已成为化学科学的理论核心之一。化学物理是由物理学与化学之间的密切结合而产生的一门正在蓬勃发展中的交叉学科，它以化学和物理学的新成就及近代实验方法来研究原子、分子及其聚集态的结构、性质和变化规律。物理分析方法（如光谱、色谱和快速流动等）的发展，使得对化学反应过程的跟踪成为可能，从而使化学动力学发展到基元反应研究的重要阶段。基元反应研究的进一步深入，产生了非平衡化学反应过程的新领域，并进而使化学动力学深入到态—态反应的程度。而态—态反应的研究，无论在理论上和实验方法上，都使化学动力学与物理学中的碰撞动力学融为一体。表面科学包含在一些最重要和令人迷惑的化学过程之中，多相催化包含着表面和发生在其上的化学反应之间的深奥的相互作用。为此人们调动了几乎所有的现代物理学的理论方案和实验手段来进行研究，诸如表面电子能谱、扫描电镜、原子力电镜、X射线衍射、同步辐射、傅里叶变换光谱和分子束——表面散射等最现代化的实验装置、仪器和技术。1985至1994年的10项诺贝尔化学奖，其中就有4项与物理学密切交叉。可以相信，与物理学的进一步密切结合，将会更加促进化学的迅速发展。
物理学对生物学、生命科学发展的影响更是重大而深远的。20世纪50年代以来，随着物理学的发展及取得的辉煌成就，使生物学的研究从现象的描述进入了现代生命科学的新阶段，物理学参与和渗入生命科学的研究已成大势所趋。物理学对生命科学的巨大贡献，首先是为生命科学提供了现代化的实验手段。例如，正是利用X射线衍射技术而促成了人们对DNA双螺旋结构主体模型的认识，开创了分子生物学的新时代。其次，物理学为生命科学提供了概念、理论和方法。物理学和信息科学处理宏观体系的理论（如热力学、统计力学、耗散结构理论、信息论、控制论等），使人们可以从系统的宏观角度研究生物体系的物质、能量和信息转换的关系；物理学的微观理论（如分子和原子物理、量子力学、粒子物理等）及有关结构分析技术，使人们可以从微观角度研究生物大分子和分子聚集体（膜、细胞、组织等）的结构、运动与功能。非线性理论、混沌理论则为脑科学的研究提供了理论指导，并预示了新的更伟大的科学革命——智能革命的到来。而生物物理学的创立，则是人类用物理学知识去揭示生命之谜的一个极其重要的里程碑，它为生命科学，为生物工程展现出一个无限美好的前景。一些有远见的科学家预言，21世纪将是生命科学的世纪。物理学家将与生物学家等携手并进、一起共同开创和迎接新的生命科学的世纪。
2 、物理学是现代高技术发展的先导和基础
科技发展史表明，物理学与技术的关系变得愈来愈密切。如果说发生于18世纪60年代的以蒸汽机的应用为主要标志的第一次技术革命，开始了物理学（主要是力学、热学）与技术的互相影响的话，那么，开始于19世纪70年代的以电力技术的广泛应用为重要标志的第二次技术革命，则是以物理学的发展（主要是电磁理论）为重要基础的。而发生于20世纪50年代的第三次技术革命（或称第三次浪潮），则是以20世纪初的物理学革命为先导，物理学开始全方位渗透到技术领域，成为推动技术进步的主导力量、主要源泉。物理学的研究成果直接导致了一系列新技术的产生，物理学的研究方法和手段也越来越普遍地转变为技术的方法和手段，而且转变的时间间隔愈来愈短。物理学革命导致现代科学的分化和综合的同时，也引起了技术领域的分化和综合，从而形成了目前正蓬勃发展的新高技术群：材料技术、信息技术、能源技术、生物技术、空间技术和海洋技术等。新高技术群是科学理论与技术的高度密集和综合应用，在其今后的发展中，物理学的先导和基础作用将更加显着和重要。未来技术的进步，将更极大地依赖于物理学以及与物理学有关的边缘学科和交叉学科的进展。
材料、能源和信息技术是人类社会现代文明的三大支柱。科技发展史表明，每一项重大的技术新发明、新发现，往往都有赖于新材料的发展。因此，新材料被称为“发明之母”和“产品粮食”。而被称为近代材料科学技术的三大支柱的电子显微学、电子理论和晶体缺陷理论，对了解材料的微观结构及变化规律发挥了重要作用，为一系列新材料的研制提供了启示和指导。而电子显微学的发展正是建立在物理学的理论基础之上的。电子理论和晶体缺陷理论，实际就是凝聚态物理学的一部分。凝聚态物理的主要任务就是研究凝聚态物质的宏观性质和微观结构以及宏、微观间的联系，从而为按指定性能创制新材料的“分子设计”或“分子工程”提供科学途径和理论指导。例如，对无损耗输电、大型强磁体、高速计算机和高灵敏度、高精度测电压、磁场的高Tc超导材料的研究，以及对被誉为“21世纪最有前途的材料”—纳米固体材料的研究和对可能带来一场电子工业革命的微结构器件的研究等，都是当前凝聚态物理学中最活跃的前沿课题。因此材料科学技术将随着物理学的发展而获得迅速发展，从而为未来21世纪的科学技术的发展乃至整个人类社会文明进步奠定基础。
能源是人类社会活动的物质基础。当前，在人们正在开发的各种能源中，最理想、最有前途的新能源当属裂变核能和聚变核能。尤其是聚变能，是一种取之不尽，用之不竭（燃料从海水中提取）的最干净、最完整、最经济的理想能源，它没有如裂变堆那样产生大量放射性废物，故其发展远景很好，预计在21世纪中叶可得到广泛应用。而原子核物理和高能物理、等离子体物理，为核能的开发、利用提供了最直接、最基本的理论基础和方法。
21世纪被称为信息时代，人类社会已开始进入信息社会。信息资源已成为现代社会最主要的战略资源。第三次技术革命就是以信息技术为核心内容的。现代信息技术是以微电子学、光电子学为基础，以计算机、通信、控制技术为核心的综合化技术。微电子学、光电子学都是当代物理学中最活跃的前沿分支学科。兴起于本世纪90年代的纳米电子学和纳米科学技术，是光电子学的重要组成部分。纳米电子学将立足于最新的物理理论和最先进的工艺手段，按照全新的概念来构造电子系统；将超越传统的极限，实现信息采集和处理能力的革命性突破；将进一步开发物质内潜在的信息和结构潜力，使单位体积物质储存和处理信息的能力提高百万倍以上。作为纳米科技重要组成部分的分子组装技术，单原子、分子测控科学与技术，就是面向21世纪高科技发展的技术基础之一，将是21世纪信息科学发展的关键技术。
空间技术是探索、开发和利用太空以及地球以外天体的高度综合性的现代科学技术。它以基础科学和技术科学为基础，集中应用了力学、热学、材料学、医学、电子技术、自动控制、喷气推进、计算机、真空技术、制造工艺等多项现代科学技术新成就。而力学、热学、电子技术等就是物理学的分支学科，自动控制、计算机、喷气推进，真空技术等也都与物理学直接密切相关。
海洋开发技术是以大海及其资源为开发、利用对象的综合性现代科学技术群。在对海洋资源的开发、利用中所形成的诸如海水淡化技术、海水提取稀有化学元素技术、海洋能发电技术、深海底锰结核开采技术等，也都与物理学的知识如力学、热学、电学、声学、电子技术等密切相关。例如，海洋中的底质、地层、地貌、测探、定位、目标探测、识别、通信、导航、遥控、内波、寻找油气、开发矿产、海洋内部及海底的遥感等一系列问题，都广泛地应用到声学技术。
另外，战争对人类社会的影响极大。海湾战争的事实表明，现代战场已经成为高科技武器的竞技场。展望未来，将会有更多的高科技武器投入战场。除核武器外，目前世界各国正在研制、试验并进展较快、有希望投入实用的高科技未来武器有激光武器、微波波束武器、粒子束武器、电磁炮和次声武器等，还有军用隐形技术、夜视技术等等。这些都是以基本的物理学理论为依托的。所以物理学对未来战争将产生极其重要的影响。
总之，物理学是当今高新技术的水之源、木之本。物理学在未来高新技术发展中将继续发挥基础、主导作用，并对整个人类社会产生重要影响。
3 、 物理学是各种高科技人才科学素质的基本要素
由物理学的基础性、带动性以及它和人类文化的深刻联系决定了它应是各类高科技人才的科学素质中的极其重要的基本要素。
（1）物理学是形成高科技人才的优化知识结构的重要基础
物理学是一门重要的基础科学，是整个自然科学的基础，是推动整个自然科学发展的最重要的动力，是当代及未来技术发展的最主要的源泉。因此，物理学的知识对于一切高科技人才都是不可缺少的，是形成他们的知识结构的重要基础。缺乏物理学的知识，就无法形成高科技人才的优化的知识结构，培养跨世纪的高科技人才就只能是一句空话。
（2）学习物理学，有助于研究正确的物质观、时空观、宇宙观
物理学是研究宇宙物质的基本组元及其基本相互作用、基本运动规律的学科，具有深沉博大的哲学气度，它的发展，对人类物质观、时空观、宇宙观的形成产生了极其深刻的影响。从一定意义上说，当今人类的物质观、时空观、宇宙观，就是在物理学的基础上，随着物理学的发展而逐步形成的。因此，物理学对人们树立正确的物质观、时空观、宇宙观具有极其重要的作用。而正确的哲学观点，对一切科学研究都具有重要的指导作用。正如爱因斯坦所说：“如果把哲学理解为在最普遍和最广泛的形式中对知识的追求，那么，显然，哲学就可被认为是全部科学研究之母”。〔（9）〕
（3）物理学可为科学研究提供思维方式和研究方法
物理学作为一门发展最早、基础性最强、影响最大的学科，在发展过程中形成了一系列思维方式及研究方法，诸如求同性、简单性的思维方式，观察实验方法、理想化方法、类比方法、假说方法、数学方法等等。它们对其他学科的发展起到了重要作用，并逐步成为自然科学研究中普遍应用的方法。例如，物理学家的求同性、简单性思维方式和理想化方法引入生物学，打破了生物学家固有的思维定势，使他们能够从纷繁无比的生命世界中，敏锐地挑出噬菌体——类似于物理学中的质点——作为研究对象，从而开辟了分子生物学这一崭新的研究领域。同时，物理学研究中的精密定量的实验方法和数学方法，对从根本上改变生物学研究中的流于空洞思辨的哲学味，克服在构造和测试概念模型时的模糊性，使生物学的研究从模糊的经验论转变为精确的科学，产生了重要影响。
另外，物理学本身所反映出来的崇尚理性、崇尚实践和不畏艰险、追求真理的精神，对任何一位科研人员都是必须的，是其科学素养的重要组成部分。
总之，物理学对各类高科技人才的优化知识结构的形成及良好科学素质的培养都具有重要作用。
综上所述，物理学在21世纪将仍是整个科学技术领域中的一个带头学科，物理学的进展仍将是推动整个自然科学发展的一个最重要的动力。确立这一观点，对我国的科技和教育事业的发展，对“科教兴国”战略的实施，都将具有重要的意义。

⑼ 物理学对科学技术与人类文明的贡献有哪些

物理学的发展引发了一次又一次的产业革命推动着社会和人类文明的发展。可以说社会的每一次大的进步都与物理学的发展紧密相连。
一、物理学与第一次技术革命
物理学的贡献18世纪从英国发起的技术革命是技术发展史上的一次巨大革命，是以蒸汽机被广泛使用为标志的。它开创了以机器代替手工工具的时代，这不仅是一次技术改革，更是一场深刻的社会变革这次工业革命是牛顿力学与生产技术的结合在研究提高蒸汽机效率的基础上才创立了热力学的理论，热力学的理论又促进了热机的发展。
二、物理学与第二次技术革命
物理学的贡献，丹麦物理学家奥斯特在一次讲座快结束时，发现电流接通时附近的小磁针转动了一下，这一现象被人们称做电流的磁效应。1840年，法拉弟发现了电磁感应现象，并逐渐形成了完整的电磁场理论。
三、物理学与第三次技术革命
晶体管与计算机，晶体管的发明促进了集成电路的发展，使计算机业飞速发展在更多领域得到广泛应用，然而也带来了新能源的应用。
20世纪70年代，微观物理方面取得重大突破，开创了微电子工业，使世界开始进入了以电子计算机应用为特征的信息时代。
物理学的目的在于发现自然界的结构和作用，且物理的发展往往带随着人类的发展和人类文明的发展，物理学的高技术和强渗透性也使之成为社会发展的重要推动力。

⑽ 你认为物理学对人类的发展有什么重要意义

物理学的作用与意义

物理学是一门基础科学，它研究的是物质运动的基本规律。不同的运动形式具有不同的运动规律，因而要用不同的研究方法处理，基于此，物理学又分为力学、热学、电磁学、光学和原子物理学等各个部分。按照物理学的历史发展又可以分为经典物理与近代物理两部分。近代物理是相对于经典物理而言的，泛指以相对论和量子论为基础的20世纪物理学。由于物理学研究的规律具有很大的基本性与普遍性，所以它的基本概念和基本定律是自然科学的很多领域和工程技术的基础。由于物理学知识构成了物质世界的完整图象，所以它也是科学的世界观和方法论赖以建立的基础。

1、物理学是自然科学的带头学科

物理学作为严格的、定量的自然科学的带头学科，一直在科学技术的发展中发挥着极其重要的作用。它与数学、天文学、化学和生物学之间有密切的联系，它们之间相互作用，促进了物理学及其它学科的发展。

物理学与数学之间有深刻的内在联系。物理学不满足于定性地说明现象，或者简单地用文字记载事实，为了尽可能准确地从数量关系上去掌握物理规律，数学就成为物理学不可缺少的工具，而丰富多彩的物理世界又为数学研究开辟了广阔的天地。物理学与数学的关系密切，渊源流长。历史上有许多着名科学家，如牛顿、欧拉、高斯等，对于这两门科学都做出了重要贡献。19世纪末、20世纪初的一些大数学家如彭加勒、克莱因、希尔柏特等，尽管学术倾向不同，但都精通理论物理。近代物理学中关于混沌现象的研究也是物理学与数学相互结合的结果。

物理学与天文学的关系更是密不可分，它可以追溯到早期开普勒与牛顿对行星运动的研究。现在提供天文学信息的波段已经从可见光频段扩展到从无线电波到X射线宽广的电磁波频段，已采用了现代物理所提供的各种探测手段。另一方面，天文学提供了地球上实验室所不具备的极端条件，如高温、高压、高能粒子、强引力等，构成了检验物理学理论的理想的实验室。因此，几乎所有的广义相对论的证据都来自天文观测。正电子和μ子都是首先在宇宙线研究中观测到的，为粒子物理学的创建做出了贡献。热核反应理论是首先为解释太阳能源问题而提出的，中子星理论则因脉冲星的发现得到证实，而现代宇宙论的标准模型——大爆炸理论，是完全建立在粒子物理理论基础上的。

物理学与化学本是唇齿相依、息息相关的。化学中的原子论、分子论的发展为物理学中气体动理论的建立奠定了基础，从而能够对物质的热学、力学、电学性质做出满意的解释；而物理学中量子理论的发展，原子的电子壳层结构的建立又从本质上说明了各种元素性质周期性变化的规律。量子力学的诞生以及随后固体物理学的发展，使物理学与化学研究的对象日益深入到更加复杂的物质结构的层次，对半导体、超导体的研究，愈来愈需要化学家的配合与协助，在液晶科学、高分子科学和分子膜科学取得的进展是化学家、物理学家共同努力的结果。另一方面近代物理的理论和实验技术又推动了化学的发展。

物理学在生物学发展中的贡献体现在两个方面：一是为生命科学提供现代化的实验手段，如电子显微镜、X射线衍射、核磁共振、扫描隧道显微镜等；二是为生命科学提供理论概念和方法。从19世纪起，生物学家在生物遗传方面进行了大量的研究工作，提出了基因假设。但是，基因的物质基础问题，仍然是一个疑问。在本世纪40年代，物理学家薛定谔对生命的基本问题感兴趣，提出了遗传密码存储于非周期晶体的观点，由于在他的小册子《生命是什么？》中对此进行了阐述而广为人知。40年代，英国剑桥大学的卡文迪什实验室开展了对肌红蛋白的X射线结构分析，经过长期的努力终于确定了DNA（脱氧核糖核酸）的晶体结构，揭示了遗传密码的本质，这是20世纪生物科学的最重大突破。分子生物学已经构成了生命科学的前沿领域，生物物理学显然也是大有可为的。

2、物理学是现代技术革命的先导

一般说来，物理学与技术的关系存在两种基本模式：其一是由于生产实践的需要而创建了技术，例如18世纪至19世纪蒸汽机等热机技术，然后提高到理论上来，建立了热力学，再反馈到技术中去，促进技术的进一步发展；其二是先在实验室中揭示了基本规律，建立比较完整的理论，然后再在生产中发展成为一种全新的技术。19世纪电磁学的发展，提供了第二种模式的范例。在法拉第发现电磁感应和麦克斯韦确立了电磁场方程组的基础上，产生了今日的发电机、电动机、电报、电视、雷达，创建了现代的电力工程与无线电技术。正如美籍华裔物理学家李政道所说：“没有昨日的基础科学就没有今日的技术革命”。

在当今世界中，第二种模式的重要性更为显着，物理学已成为现代高技术发展的先导与基础学科。反过来，高技术发展对物理学提出了新的要求，同时也提供了先进的研究条件与手段。所谓高技术指的是那些对社会经济发展起极大推动作用的当代尖端技术。下面就物理学的基础研究在当前最引人注目的高技术，即核能技术、超导技术、信息技术、激光技术、电子技术中所起的突出作用，作一概略的介绍。

能源的获取和利用是工业生产的头等大事，20世纪物理学的一项重大贡献就在于核能的利用，这可以说是由基础研究生长出来的一项全新的技术。1905年爱因斯坦质能关系式的提出，确立了核能利用的理论基础。物理学家1932年发现中子，1939年发现在中子引起铀核裂变时可释放能量，同时有更多的中子发射，于是提出利用“链式反应”来获得原子能的概念。40年代，根据重核裂变能量释放的原理，建立了原子反应堆，使核裂变能的利用成为现实。50年代，根据轻核在聚变时能量释放的原理，设计了受控聚变反应堆。聚变能不仅丰富，而且安全清洁。可控热核聚变能的研究将为解决21世纪的能源问题开辟道路。

在能源和动力方面，可以无损耗地传输电流的超导体的广泛应用，也可能导致一场革命。1911年荷兰物理学家昂尼斯（Onners）发现纯的水银样品在4.2K附近电阻突然消失，接着又发现其它一些金属也有这样的现象，这一发现开辟了一个崭新的超导物理领域。1957年BCS理论进一步揭示超导电性的微观机理，1962年约瑟夫森效应的发现又将超导的应用扩展到量子电子学领域。在液氦温区（1K～5.2K）工作的常规超导体所绕成的线圈已在加速器、磁流体发电装置及大型实验设备中用来产生强磁场，可以节约大量电能；在发电机和电动机上应用超导体，已经制成接近实用规模的试验性样机。由于这些成功的应用，再加上超导储能、超导输电和悬浮列车等的应用，可以看到高温超导体具有广阔的应用前景。自从1987年美籍华裔物理学家朱经武和中国科学院赵忠贤等人发现液氮温区（63K～80K）的高温超导体问世以来，超导材料的实用化已取得较大进展，它在大电流技术中的应用前景是最激动人心的。

信息技术在现代工业中的地位日趋重要，计算技术、通信技术和控制技术已经从根本上改变了当代社会的面貌。如果说第一次工业革命是动力或能量的革命，那么第二次工业革命就是信息或负熵的革命。人类迈向信息时代，面对着内容繁杂、数量庞大、形式多样的日趋增值的信息，迫切要求信息的处理、存储、传输等技术从原来依赖于“电”的行为，转向于“光”的行为，从而促进了“光子学”和“光电子学”的兴起。光电子技术最杰出的成果是在光通信、光全息、光计算等方面。光通信于60年代开始提出，70年代得到迅速发展，它具有容量大、抗干扰强、保密性高、传输距离长的特点。光通信以激光为光源，以光导纤维为传输介质，比电通信容量大10亿倍。一根头发丝细的光纤可传输几万路电话和几千路电视，20根光纤组成的光缆每天通话可达7.6万人次，光通信开辟了高效、廉价、轻便的通信新途径。以光盘为代表的信息存储技术具有存储量大、时间长、易操作、保密性好、低成本的优点，光盘存储量是一般磁存储量的1000倍。新一代的光计算机的研究与开发已成为国际高科技竞争的又一热点。21世纪，人类将从工业时代进入信息时代。

激光是20世纪60年代初出现的一门新兴科学技术。1917年爱因斯坦提出了受激辐射概念，指出受激辐射产生的光子具有频率、相、偏振态以及传播方向都相同的特点，而且受激辐射的光获得了光的放大。他又指出实现光放大的主要条件是使高能态的原子数大于低能态的原子数，形成粒子数的反转分布，从而为激光的诞生奠定了理论基础。50年代在电气工程师和物理学家研究无线电微波波段问题时产生了量子电子学。1958年汤斯等人提出把量子放大技术用于毫米波、红外以及可见光波段的可能性，从而建立起激光的概念。1960年美国梅曼研制成世界上第一台激光器。经过30年的努力，激光器件已发展到相当高的水平：激光输出波长几乎覆盖了从X射线到毫米波段，脉冲输出功率达1019W/cm2，最短光脉冲达6×10-15s等。激光成功地渗透到近代科学技术的各个领域。利用激光高亮度、单色性好、方向性好、相干性好的特点，在材料加工、精密测量、通信、医疗、全息照相、产品检测、同位素分离、激光武器、受控热核聚变等方面都获得了广泛的应用。

电子技术是在电子学的基础上发展起来的。1906年，第一支三极电子管的出现，是电子技术的开端。1948年物理学家发明了半导体晶体管，这是物理学家认识和掌握了半导体中电子运动规律并成功地加以利用的结果，这一发明开拓了电子技术的新时代。50年代末发明了集成电路，而后集成电路向微型化方向发展。1967年产生了大规模集成电路，1977年超大规模集成电路诞生。从1950年至1980年的30年中，依靠物理知识的深化和工艺技术的进步，使晶体管的图形尺寸（线宽）缩小了1000倍。今天的超大规模集成电路芯片上，在一根头发丝粗细的横截面积上，可以制备40个左右的晶体管。微电子技术的迅速发展使得信息处理能力和电子计算机容量不断增长。40年代建成的第一台大型电子计算机，自重达30t，耗电200kW，占地面积150m2，运算速度为每秒几千次，而在今天一台笔记本电脑的性能完全可以超过它。面对超大规模电路中图形尺寸不断缩小的事实，人们已看到，半导体器件基础上的微电子技术已接近它的物理上和技术上的极限。要求物理学家从微结构物理的研究中，制造出新的能满足更高信息处理能力要求的器件，使微电子技术得到进一步发展。

3、物理学是科学的世界观和方法论的基础

物理学描绘了物质世界的一幅完整的图象，它揭示出各种运动形态的相互联系与相互转化，充分体现了世界的物质性与物质世界的统一性，19世纪中期发现的能量守恒定律，被恩格斯称为伟大的运动基本定律，它是19世纪自然科学的三大发现之一及唯物辩证法的自然科学基础。着名的物理学家法拉第、爱因斯坦对自然力的统一性怀有坚强的信念，他们一生始终不渝地为证实各种现象之间的普遍联系而努力。

物理学史告诉我们，新的物理概念和物理观念的确立是人类认识史上的一个飞跃，只有冲破旧的传统观念的束缚才能得以问世。例如普朗克的能量子假设，由于突破了“能量连续变化”的传统观念，而遭到当时物理学界的反对。普朗克本人由于受到传统观念的束缚，在他提出能量子假设后多年，长期惴惴不安，一直徘徊不前，总想回到经典物理的立场。同样，狭义相对论也是爱因斯坦在突破了牛顿的绝对时空观的束缚，形成了相对论时空观的基础上建立的。而洛伦兹由于受到绝对时空观的束缚，他提出了正确的坐标变换式，但不承认变换式中的时间是真实时间，一直提不出狭义相对论。这说明正确的科学观与世界观的确立，对科学的发展具有重要的作用。

物理学是理论和实验紧密结合的科学。物理学中很多重大的发现，重要原理的提出和发展都体现了实验与理论的辩证关系：实验是理论的基础，理论的正确与否要接受实验的检验，而理论对实验又有重要的指导作用，二者的结合推动物理学向前发展。一般物理学家在认识论上都坚持科学理论是对客观实在的描述，着名理论物理学家薛定谔声称物理学是“绝对客观真理的载体”。

综上所述，通过物理教学培养学生正确的世界观是物理学科本身的特点，是物理教学的一种优势。要充分发挥这一优势，提高自觉性，把世界观的培养融会到教学中去。

一个科学理论的形成过程离不开科学思想的指导和科学方法的应用。正确的科学思维和科学方法是在人的认识途径上实现从现象到本质，从偶然性到必然性，从未知到已知的桥梁。科学方法是学生在学习过程中打开学科大门的钥匙，在未来从事科技工作时进行科技创新的锐利武器，教师在向学生传授知识时，要启迪引导学生掌握本门课程的方法论，这是培养具有创造性人才所必须的。

本门课程的方法论包括以下三方面的内容。

逻辑思维是科学抽象的重要形式，它是自然科学长期发展中形成的较严密的逻辑推理。在物理学中通常使用的有两种思维方法：分析—综合法，归纳—演绎法。在热力学中常使用反证法。

（1）分析—综合法 分析是把整体分解为部分；综合是把对象的各个部分结合起来，它是与分析相反的一种思维过程。例如抛射体运动就可以分解为竖直方向的匀加速运动和水平方向的匀速运动，二者的合成就是抛体运动。物理学中的元过程法是一种特殊的分析方法，如牛顿把一切物体间的吸引力归结为粒子间的引力，安培把电流之间的作用力归结为电流元之间的作用力等等。

（2）归纳—演绎法 归纳法是从个别到一般的认识方法，演绎法则相反，它是从一般到个别的认识方法，即从已知的一般原理出发来考察某一特殊对象，从而推演出有关这个对象的结论的方法。归纳和演绎是科学认识过程中两个相互独立又相互依存的思维方法，都是科学认识过程中不可缺少的。

归纳法在科学发现和理论建立的过程中起着重要的作用。对于物理学家来说，真正使人兴奋的因素来自归纳过程。比如牛顿通过对运动的研究，探索自然界的力的定律，从而发现了万有引力定律。安培通过观测电流之间相互作用的实验建立了电流元相互作用的定律。运用演绎法，由已知力的规律做出明确的预见，海王星的发现就是一个突出例证，它对万有引力理论又起了巨大的支持作用。

2.与物理学基本原理相联系的基本方法

通过本书的学习，我们可以掌握来源于原理概念的基本方法。例如来源于能量守恒原理的能量方法，正因为我们坚持在任何物理过程中能量守恒定律应当成立，乃至可预言一种新的能量形式。泡利在分析β射线能谱时，为了坚持能量守恒，预言了中微子的存在，就是一个突出的例子。在分子运动论中有来源于统计平均原理的统计平均方法，在电磁学中有来源于高斯定理和安培环路定律的对称性分析方法，还有来源于叠加原理的分析方法，在力学中有来源于牛顿定律的隔离体受力分析法等等。

3.科学发现中创造性的思维方法

在实际的科学发现中，不存在严格的逻辑通道，科学的创造常常是由于科学家们独特的创造性思维的结果。在以往的教学中，大都是只讲授前人的研究成果，而对于前人如何得到这些成果的思路和研究方法却很少提到。这好像只给学生“点石成金”的金子，而没有使学生练出这种“手指”。学习在科学探索中的方法的重要性，正如法国物理学家拉普拉斯所说：“认识一位巨人的研究方法，对于科学的进步……并不比发现本身更少用处，科学研究的方法通常是极富兴趣的部分。”现把科学研究中常用的方法列举如下。

（1）物理模型 物理模型是为了便于研究而建立的高度抽象的反映事物本质特征的理想物体。人们运用物理模型便于计算推理，探索物质运动的规律，建立物理方程。在构造物理模型时，要对复杂事物加以抽象简化，突出研究对象的主要特征。例如，牛顿在发现万有引力定律的过程中，就使用了抽象简化建立理想模型的方法：从圆运动到椭圆运动，从质点到球体，从单体问题到两体问题。他将理想模型与实际事物比较，再适当加以修正，最后使物理模型与物理世界基本符合。

物理学中有许多通过物理模型建立物理方程的实例，比如克劳修斯提出理想气体模型，推导出气体压强公式；范德瓦尔斯分子模型的提出，导致真实气体方程的建立；卡诺提出理想热机模型和理想循环过程，导致卡诺定理的确立；安培提出分子电流模型，对物质磁性的本质作了解释；麦克斯韦用分子涡旋的力学模型，导出了磁力公式、磁能公式，解释了电磁感应现象。物理学中还有质点、刚体、单摆、点电荷、绝对黑体以及各种原子模型都是物理模型。分析前人在研究过程中建立模型的根据和思路，有助于增进对科学思想的理解。

（2）理想实验 理想实验是一种按照实验的模型展开的思想推理过程，是逻辑推理的一种方法和形式。它避免了现实实验中的许多困难，为揭露旧理论的缺陷、探索新的理论提供了简便的方法。例如伽利略为说明惯性原理提出的球沿光滑斜面下滑又上升的理论实验，牛顿为揭示天体运动与地上运动的统一性而构思的在山巅上作平抛运动的理想实验等等。物理学发展史上，在一些重大概念产生的过程中，或者新旧理论交替的重要时刻，理想实验都起着重要作用。例如，爱因斯坦为说明同时性相对性的“火车”，为说明等加速力场与引力场等价、惯性质量与引力质量等价的“升降机”，以及为说明热力学规律是统计性规律的“麦克斯韦妖”等等。这些理想实验都形象、生动、具体，使人们更便于接受新的物理思想，更容易理解新的物理概念。

（3）物理类比 物理类比方法是利用一种科学定律和另一种科学定律之间的部分相似性，用它们中的一个去说明另一个。类比是建立在两类定律在数学形式上相似的基础上。类比可以沟通不同领域的研究方法，可以在解析的抽象形式和假设之间提供媒介，还可以启发新的物理思想，帮助人们去认识和发展一些尚待研究的物理过程和规律。例如，麦克斯韦通过把力线和不可压缩流体的流线加以类比，找到了法拉第力线的数学描述；德布罗意通过力学和光学类比，引进了波粒二象性概念，提出了“物质波”假设；薛定谔通过力学与光学类比，创立了波动力学；普利斯特利通过电力与引力的类比，根据金属容器内表面上没有任何电荷，在内部也没有任何电力和早已做出的均匀球壳内万有引力为零的论证，早在库仑定律提出18年前，就提出了一个机智的猜测：电的吸引力遵从万有引力相同的规律，即与距离的平方成反比。

（4）物理假说 假说是根据一定的科学事实和科学理论对研究中的问题所提出的假定性的看法和说明。假说在科学发展过程中具有十分重要的作用。恩格斯在《自然辩证法》中明确指出：“只 要自然科学在思维着，它的发展形式就是假说。”假说既是科学研究的主要方法，又是科学认识发展的必要环节。例如麦克斯韦为了解释在变化磁场中的导体回路上所产生的感应电流的现象，提出了感生电场的假说；为了解决安培环路定律在传导电流不连续时所遇到的困难，提出了位移电流的假说。这两个假说在电磁场理论的建立过程中起着极为重要的作用。又如20世纪初物理学上一系列重大发现：X射线、放射性、电子的发现等，与原子不可分的学说发生冲突，于是产生了各种原子结构的假说。又如普朗克为了解释他导出的与实验结果完全一致的辐射公式提出了能量量子化的假说。又如爱因斯坦解释光电效应实验提出的光量子假说。德布罗意从X射线所表现出来的波和粒子的双重特性出发，在光的波粒二象性思想的启示下，提出了物质波的假说。

物理学的研究方法还有佯谬法，如爱因斯坦的追光悖论，伽利略的落体佯谬，还有科学想象、试探猜测以及科学直觉等创造性的思维方法，它们在物理原理的建立中都起了重要作用。