所屬欄目:物理論文 發布日期:2010-10-19 08:15 熱度:
摘要:物理學根基長遠,她伴隨著人類社會實踐的發展而產生、形成和發展,在各個階段,其研究內容、研究方法和基本觀念都在不斷地發生著深刻的變化。同時,在各個階段,她對當時的人類社會所起的作用和價值也是不同的。物理學的發展是一個傳承與突破交互作用的辨證過程,既包含有進化式的量的積累,又包含有飛躍式的質的變革。因此,可以說,物理學的發展史就是一部人類認識世界、了解自身存在的歷史縮影。
關鍵詞:物理學;發展;人類社會;價值
1物理學發展的一些歷史背景
中國民間有句俗話稱“時勢造英雄”,這雖然過份夸大了客觀因素的作用,而忽視了個人的智慧和創造力,但也從另一側面提示了客觀歷史背景對事物發展的積極推進作用。
在古代,人類自身因為生存的需要而不得不有效地利用畜力、風力、水力和人力,因此發明了許多機械,促進了物理知識的不斷積累[1]。經典力學的誕生,也是當時人們在先人已積累的知識體系中遇到了矛盾,為解決矛盾而對實踐進行充分的檢驗,從此促進物理學新體系的形成:首先是伽利略對亞里士多德運動理論的檢驗和批判為起點,對阿基米德靜力學理論進行了繼承和發展,以1632年出版的《關于兩大世界體系的對話》和1638年出版的《關于力學和局部運動兩門新科學的談話和數學證明》兩本書為標志;其次是牛頓的的經典力學,他概括了伽利略、笛卡兒、開普勒、惠更斯、胡克等人的研究成果以及他自己的創造,在1687年著名的《自然哲學的數學原理》中,首次創立了一個地面力學和天體力學統一的嚴密體系,成為經典力學的基礎,實現了物理學史上的第一次大綜合[2]。二次大戰中核武器的應用,加速了人們對核物理世界的認識,使人們對物質的認識越來越細微和深入。同樣,為解決物理學晴朗的天空中漂浮著的兩朵令人不安的“烏云”,狹義相對論和量子力學便因運而生,為當代物理學的發展叩開了大門。在物理學發展的歷史上,諸如此類的突破不勝枚舉,充分說明人類在探索自然過程中,一方面是自身知識積累的必然——從量變到質變;另一面,客觀的歷史背景給予我們足夠的推動力。換言之,物理學發展的背后蘊涵著人類社會進步的歷史動力。
2物理學的發展對人類社會的價值
2.1 諾貝爾的啟示
每年10月中旬,無一例外地,全世界的目光都會聚焦到高寒的北歐地區。在那里,將公布五項諾貝爾獎的獲獎者名單。然而,很多人僅以關心全球新聞的心態去關心一下這一事件,大多數人在第二天或許已經忘記了那些冗長的獲獎論文的題目,對于其研究的內容就更加一無所知了。包括筆者自身,曾經也覺得諾貝爾獎離自己的現實生活太遙遠了。其實不然。從獲獎者的角度來說,他們大多數人是終其一生都專注于某一領域的研究,他們能取得這樣的成就是其長期堅持不懈的結果。這本身就很具有教育意義。同時,從獲獎的成果來說,雖然獲獎論文本身晦澀難懂,但其研究的成果幾乎都是與大眾生活息息相關的。在我們經常接觸或者見識到的事物里,比如:電視機、電話、電腦、X射線透視、牙刷、牙膏、激光打印機、傳真機、手機、塑料垃圾袋、白熾燈等等等等[3-4],要么是諾貝爾獎的產物,要么是在獲獎研究成果的基礎上派生出來的產品。
從1896年,諾貝爾先生留下了那份偉大的遺囑離開人世到現在,雖然其中充滿了艱辛和曲折,但是我們仍欣喜地看到,諾貝爾獎在一定程度上喚起了人們對科學的新的認識,科學的重要之處,不僅在于它為人類的生產、生活帶來諸多的便利,更重要的是,依據科學原理所發現的新知識,我們的生活變得更加豐富多彩。現代物質的文明是建立在科學技術基礎之上的。
2.2愛因斯坦所帶來的
提到愛因斯坦,相信連小學生都不會陌生。楊振寧教授曾說:“愛因斯坦是極其幸運的,他出生在合適的年代,當物理學界面臨著重重危機時,他的創造力正處于顛峰。”
科學的歷史告訴我們:非常接近真理和真正懂得它的意義是兩回事,每一個重要的理論都被它的發現者之前的人說過了。顯然,愛因斯坦幸運地抓住了那個時代的機遇。于是,正如我們所知的,在1905年瑞士伯爾尼的克拉姆大街四十九號,愛因斯坦在狹小的房間里將物理學狠狠地推進了巨大的一步:三月,提出光量子假說,從而解決了光電效應問題;四月,完成論文《分子大小的新測定方法》;五月,完成了對布朗運動理論的研究;六月,完成論文《論動體的電動力學》,提出了狹義相對論;九月,提出質能相當關系理論……[5]為此,周光召先生評論道[6]:“他的科學思想遠遠超越了當時的時代,具有非凡的前瞻性和深刻性……他的科學發現不是天才的靈機一動,而是通過自學掌握了當時最前沿的科學成就,經過多年艱苦的思索才完成的……雖然愛因斯坦從事的是基礎研究,他并不知道這些研究有什么實用價值,但是,越是基本的規律,覆蓋的現象越廣泛,潛在的應用面越廣,產生的價值也越大。”對于愛因斯坦給人類社會的貢獻,路甬祥院士總結了這樣幾個方面:一,實驗與理論之間的矛盾催生新概念;二,重大科學突破始于凝練出的科學問題;三,科學想象力需要嚴謹的實驗證據支持;四,自然科學需要數學語言。這些都賦予我們無窮的深思與啟發。
2.3物理學的價值
一部人類發展的歷史就是一部改造自然的歷史,每一次大的技術變革乃至社會變革都有其物理方面的成因,物理在其中扮演著舉足輕重的角色。物理學作為一門最基本的自然哲學,是一個充滿活力的帶頭學科,其具有的價值也是多方面的。
2.3.1美學價值
物理學研究的是物質世界最基本最普遍的規律,回答的是人類對于物質世界中原始而又最深刻的問題,面對的是客體世界對人類的主觀世界平臺上的投影——物理模型世界。物質世界在最原始的層面上是按美學原理構筑的,所以莊子說:“判天地之美,析萬物之理。”
在西方古代,畢達哥拉斯學派把對自然奧秘的探索與對自然美的追求統一起來,自那時起,尋求自然界的和諧成為推動天文學發展的基本路標。20世紀以來,以相對論和量子力學為代表的現代物理學革命的興起在更大的程度上推動了科學美學的發展,眾多的物理學家從各自的科學創造實踐中,感受到科學理論的審美價值;在科學美學原則的指導下,他們做出了杰出的貢獻。著名物理學家費因曼就指出:“干物理得有鑒賞力。”
物理學的美學價值還在于,她同許多諸如文學、繪畫、音樂等藝術形式一樣,也具有濃厚的簡潔性、對稱性、守恒性。更難能可貴的是,她還具有普遍性。許多極具美學價值的物理學理論之所以能被世人所接受,很大程度上就是因為人們普遍堅信,越是普遍的就越是深刻的,普遍性往往包含著事物的內在聯系。
2.3.2科學價值
物理學作為一門最最基礎的學科,她具有的科學價值自然是不言而喻的了。
正如大家所知道的,物理學是研究物質結構、性質、基本運動規律及其相互作用的學科。物理學的性質決定了它是整個自然科學的重要基礎,是許多高新技術的重要源泉,是工程科技的重要基石。20世紀革命性的技術發展,大多得益于物理學的基礎研究。如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;許多高新技術和相關產品,其核心技術來自于物理學。如20世紀初相對論和量子力學的建立,開創了微電子技術的新紀元,于是半導體芯片、電子計算機等便成了我們現代的產品。20世紀80年代高溫超導的研究,為超導體的實際應用開辟了道路,如磁懸浮列車等都離不開高溫超導。生命科學的發展也離不開物理學,脫氧核糖核酸(DNA)是存在于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。在近代人類認識自然和改造自然的過程中,作為基礎學科的物理學,一直在引領、開拓著科學的更新。
2.3.3社會價值
物理學是全人類的事業和財富。任何一個物理概念的形成,每一個科學定律的建立,所有重大的物理學發現,都是經過不同國家一代乃至幾代人的艱苦積累,匯聚和利用了許多人的研究成果才得以完成的。她的規律適用于整個地球和宇宙,并且方法是公開的。物理學界的國際合作現狀是令人樂觀的,體現出一種全球合作,共同進取的友好局面。物理學對人類文化和文明的發展作出了巨大的貢獻,對社會發展和人類生活更是產生了不可估量的影響。全人類都應該以物理學的發展為樣本,脫離低級趣味,奮發向上,實現人的真正價值,促進世界的經濟發展,推動世界和平。物理學的社會價值正是在全人類的團結、進步中體現出來的。
3結語
一部人類發展的歷史就是一部改造自然的歷史,每一次大的技術變革乃至社會變革都有其物理方面的成因,物理在其中扮演著舉足輕重的角色。物理學從無到有,從最初淺顯常識到今天系統的科學,經歷了一個漫長的歷史年代。
人類認識世界的過程沒有盡頭,人類改造世界的過程也沒有終點。如愛因斯坦所說:“我深信深化理論的進程是沒有止境的。”物理學既老又新,物理學不是一切,但幾乎一切都離不開物理學。物理學過去、現在和將來都將是最富有生命力的科學。
參考文獻
[1]李艷萍,申先甲.物理學史教程[M].北京:科學出版社,2003.
[2]王澤良.欣賞物理學[M].上海:同濟大學出版社,2006:22-28;45-55;89-111
[3][韓]李鐘鎬.漫游諾貝爾獎創造的世界-物理學之旅[M].董潔,譯.南寧:接力出版社,2007.
[4]郭奕玲,沈慧君.諾貝爾獎百年鑒-發現之源[M].上海:上海科技教育出版社,2000.
[5]德國物理學會.新世紀物理學[M].濟南:山東教育出版社,2005:1-12;197-228.
[6]中國科學技術學會.世界物理年在中國[M].北京:中國科學技術出版社,2006.
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文章標題:物理學發展的歷史背景及其對人類社會的價值
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