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物理究竟离一个普通人的生活有多远,对未来的生活将会造成什么样的影响

时间:2011-05-07 20:00:35  来源:  作者:

“今天我要和大家谈谈自然科学的一个小的分支,叫做物理学”,王院士用他的谦和与平易开始了本期讲座,并且简洁地概括道,“我一直在想一个问题,就是物理究竟离一个普通人的生活有多远,对未来的生活将会造成什么样的影响,这将是我一生的课题”。


“物理学是自然科学非常特殊的一个分支,她大到研究宇宙,小到讨论夸克,快可以达到阿秒,慢可以长达亿年,我想象不到哪一个学科可以做到这样,不论是文科还是理科,不论是自然科学还是社会科学”,这一席话使我们对物理学的研究之深、研究之广有了深刻的认识,同时也感慨钻研物理的艰辛与不易,王院士还用“unique”一词来形容物理。


“为了让同学们有更多的收获,今天的报告我将带大家回顾物理学的悠久历史,介绍一下物理的各个阶段中究竟有哪些卓越成就”,王院士认为,整个物理学史最鲜明的跨越是在1900年左右,在这之前的物理可以称为“经典物理学”,主要研究力、热、电、光四门学问,到了20世纪初伴随着相对论与量子力学的诞生,当今物理科学的基础得到了奠定。


对于20世纪物理学发展的规律,王院士一语中的,“物质世界是有层次的,反映物质世界的物理学的规律,也是有层次的,每一个层次的物理学,都根植于更深层次的物理学,同时,每一层次的物理学的规律,又不能简单地还原为更深层次的物理学规律,即每个层次的物理学都是不可穷尽的”。


“物理学最早是对机械运动规律的认识,力学是物理学最早发展的分支”,为了让我们更好的理解这一点,王院士举例道,“例如几千年前古人就意识到用杠杆撬动一个很重的物体,这其中就包含了最简单的力学原理”。


进入十六世纪以后,在系统总结了伽利略提出的惯性概念,开普勒提出的轨道定律、面积速度定律以及周期定律的基础上,牛顿在其著名的科学著作《自然哲学的数学原理》中概括了运动三定律,即惯性定律、运动基本定律和作用反作用定律,王院士在介绍完这一段物理发展史后时总结道“牛顿运动定律和万有引力定律,奠定了经典力学的完整理论”。


接着,王院士向我们简述了热学的发展史,在二十世纪前的几百年间,焦耳、开尔文、克劳修斯和能斯特等杰出科学家相继提出热力学三大定律,制定了热力学温标并且间接论证了第一和第二类永动机的不可实现性,这些热力学基本定律再加上热平衡定律共同构成了热力学的基础。

在谈到电磁学时,王院士特别提到了库仑定律和麦克斯韦方程组,“库仑定律类似万有引力定律,但他描述的是两个带电体之间的相吸相斥作用,是整个静电学的基础;而麦克斯韦方程组极其完美的将电和磁统一起来,无论哪位物理学家,在看到这个方程组时,都会从心底发出由衷的赞叹”。


说到光学的发展,王院士对广大研究生提出了具体要求,“大家在做科学研究的时候,一定要尊重科学的真实,不能盲目跟随专家权威的意见”,对此,王院士语重心长的谈到,“关于光的本质,在十七十八世纪曾有过激烈的争论,当时由于牛顿在物理学界的崇高地位,所以他所提倡的‘微粒说’得到了绝大多数人的认同,直到麦克斯韦成功论证了光是一定波长范围内的电磁波,正确的‘波动说’才受到承认”。


“二十世纪前经典物理学的发展堪称完美,著名科学家开尔文在一次报告中谈到,‘在已经基本建成的科学大厦中,后辈的物理学家似乎只要做一些零碎的修补工作就行了,但是,在物理学晴朗的天空的远处,还有两朵令人不安的乌云’”,在为我们概括完经典物理学的发展历程后,王院士总结道,“正是这两朵乌云,使得物理学摆脱了经典物理思想的束缚,完成了近代物理学的深远革命,为后来层出不穷、不断涌现的高科技奠定了基础”。


相对论和量子力学建立以来,已经过去了很长时间,它经受住了实践和历史的考验,是人们普遍承认的真理,对于他们的重大意义,王院士向我们解释道,“相对论对于现代物理学的发展和现代人类思相的发展都有巨大的影响,它从逻辑思想上统一了经典物理学,使经典物理学成为一个完美的科学体系”,同样,量子力学也是现代物理学的基础之一, 他在低速、微观的现象范围内具有普遍适用的意义,他的产生和发展标志着人类认识自然实现了从宏观世界向微观世界的重大飞跃。


作为现代物理学的开创者和奠基人,爱因斯坦对物理学的发展做出了不可磨灭的卓越贡献,正如一位法国物理学家所评价的那样,“在我们这一时代的物理学家中,爱因斯坦将位于最前列,他现在是、将来也还是人类宇宙中最有光辉的巨星之一”。
 

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