【教育资料】世纪之交谈物理学发展的方向学习专用
物理学的发展历程简介
物理学的发展历程简介按照物理学史特点，将其发展大致分期如下：①从远古到中世纪属古代时期。
②从文艺复兴到19世纪，是经典物理学时期。
牛顿力学在此时期发展到顶峰，其时空观、物质观和因果关系影响了光、声、热、电磁的各学科，甚而影响到物理学以外的自然科学和社会科学。
③随着20世纪的到来，量子论和相对论相继出现；新的时空观、概率论和不确定度关系等在宇观和微观领域取代牛顿力学的相关概念，人们称此时期为近代物理学时期。
1. 古代物理学时期这一时期是从公元前8世纪至公元15世纪，是物理学的萌芽时期。
无论在东方还是在西方，物理学还处于前科学的萌芽阶段，严格的说还不能称其为“学”。
物理知识一方面包含在哲学中，如希腊的自然哲学，另一方面体现在各种技术中，如中国古代的科技。
这一时期的物理学有如下特征：在研究方法上主要是表面的观察、直觉的猜测和形式逻辑的演绎；在知识水平上基本上是现象的描述、经验的肤浅的总结和思辨性的猜测；在内容上主要有物质本原的探索、天体的运动、静力学和光学等有关知识，其中静力学发展较为完善；在发展速度上比较缓慢，社会功能不明显。
这一时期的物理学对于西方又可分为两个阶段，即古希腊-罗马阶段和中世纪阶段。
(1)、古希腊-罗马阶段（公元前8世纪至公元5纪）。
主要有古希腊的原子论、阿基米德（公元前287-公元前212）的力学、托勒密（约90-168）的天文学等。
(2)\中世纪阶段（公元5世纪至公元15世纪）。
主要有勒·哈增,约965-1038）的光学、冲力说等。
2. 近代物理学时期又称经典物理学时期, 这一时期是从16世纪至19世纪，是经典物理学的诞生、发展和完善时期。
物理学与哲学分离，走上独立发展的道路，迅速形成比较完整严密的经典物理学科学体系。
这一时期的物理学有如下特征：在研究方法上采用实验与数学相结合、分析与综合相结合和归纳与演绎相结合等方法；在知识水平上产生了比较系统和严密科学理论与实验；在内容上形成比较完整严密的经典物理学科学体系；在发展速度上十分迅速，社会功能明显，推动了资本主义生产与社会的迅速发展。
物理学发展简介
1687年，依萨克·牛顿经过多年的潜心研究，终于出版了他的《自然哲学的数学原理》(以下简称《原理》)，它标志着物理学的真正诞生《原理》是人类自然科学知识的首次大综合。
在这里，牛顿把伽利略“地上的”物体运动规律，与开普勒“天上的”星球运动规律天才地统一起来，建立了牛顿力学(也称经典力学或古典力学)的完整理论体系。
1、古典物理学：廿世纪以前所发展的物理学称为古典物理学，以巨观的角度研究物理，可分为力学、热学、光学、电磁学等主要分支。
2、近代物理学：廿世纪以后(1900年卜朗克提出量子论后)所发展的物理学称为近代物理学，以微观的角度研究物理，量子力学与相对论为近代物理的两大基石。
古典物理学经典力学阿基米德公元前250：浮力原理——王冠密度测量杠杆原理——给我一个支点，我可以翘起地球托勒密2世纪：地心说——地球是宇宙中心哥白尼1543：日心说——太阳是宇宙中心亚里士多德：力是维持物体运动的原因伽利略17世纪：比萨斜塔实验，惯性提出者，物理实验之父斜面小球实验说明：力不是维持物体运动的原因笛卡尔：完善补充了伽利略的观点，指出如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下也不偏离原来方向。
开普勒1609：行星三大运动定律牛顿1687：牛顿力学三大定律，万有引力定律牛顿总结伽利略和笛卡尔的正确结论，得出动力学的一条基本规律，即牛顿第一定律（惯性定律）伯努利1738：流体动力定律热学前人：热质说，认为热是一种由高温流向低温处之物质卡诺：卡诺循环理论，卡诺热机布朗：布朗运动焦耳：测量出热功当量，证明热是能量的一种形式克劳修斯：分子动理论光学司乃尔：折射定律牛顿：光的微粒说，光的色散海根斯：光的波动性提出者汤姆斯、杨：光的波动性证明：杨氏双缝实验麦克斯韦：建立光学是电磁波的理论赫兹：发现光电效应爱因斯坦：光量子理论，解释了光电效应，光电方程电磁学库伦：库仑定律奥斯特：电流的磁现象安培：安培环路定律欧姆：欧姆定律法拉第：电磁感应定律麦克斯韦：麦氏方程，赫兹：证明电磁波的存在，近代物理伦琴1895 发现X射线贝克勒尔1896发现天然放射性汤姆生1897 发现电子(阴极射线)居里夫妇1897 发现放射性元素钍、钋、镭普朗克1900 提出「量子论」卢瑟福1911 发现原子核，提出原子行星模型爱因斯坦1905 解释布朗运动提出光量子理论提出狭义相对论波耳1912 提出氢原子结构模型德布罗依1924 提出物质波理论查德威克1926 发现中子。
物理学发展简史
物理学发展简史物理学是自然科学的一个分支，研究物质的本质、性质和相互关系，以及宇宙的基本规律。
在人类历史上，物理学的发展经历了多个阶段和重要的里程碑。
本文将从古代到现代，简要介绍物理学的发展历程。
古代物理学的起源可以追溯到古代希腊时期，其中最重要的贡献者是亚里士多德。
他提出了自然哲学的理论，将物质分为四个元素：地、水、火和气。
他还提出了天体运动的地心说模型，认为地球位于宇宙的中心。
在古代中国，物理学也有独特的发展。
古代中国的科学家和哲学家提出了一些关于自然现象的观点和理论。
例如，他们认为水是一种基本的物质形态，并且提出了一些关于光的传播和折射的理论。
在中世纪，物理学的发展受到了宗教和哲学观念的限制。
然而，一些突破性的思想和观点仍然出现。
例如，伊斯兰学者伊本·海森·塔赫的《视觉书》中提出了光的传播和折射的理论。
这本书对后来光学研究的发展产生了重要影响。
现代物理学的起源可以追溯到17世纪。
伽利略·伽利雷是现代物理学的奠基人之一，他提出了运动的相对性原理，即物体的运动状态相对于观察者的参考系而言是相对的。
伽利略的工作为后来牛顿力学的发展奠定了基础。
伊萨克·牛顿是物理学史上最重要的人物之一。
他在《自然哲学的数学原理》中提出了经典力学的三大定律，建立了质点力学的基本原理。
牛顿的工作不仅解释了天体运动，还为后来的工程学和技术应用提供了基础。
18世纪，物理学的发展进入了一个新的阶段。
光学的研究成为热点，光的波动性和粒子性的争论成为当时的焦点。
克里斯蒂安·赫尔曼·惠更斯提出了波动理论，而托马斯·杨提出了光的粒子性理论。
这两种理论在当时引发了激烈的争论。
19世纪是物理学发展的黄金时期。
电磁学的研究成为热点，詹姆斯·克拉克·麦克斯韦提出了电磁场理论，将电磁现象统一起来。
麦克斯韦方程组成为电磁学的基础，对后来的电磁波和电磁感应的研究产生了重要影响。
世纪之交物理学的几个活跃领域和发展
世纪之交物理学的几个活跃领域和发展趋势来源一、21世纪物理学的几个活跃领域蒸蒸日上的凝聚态物理学自从80年代中期发现了所谓高临界温度超导体以来，世界上对这种应用潜力很大的新材料的研究热情和乐观情绪此起彼伏，时断时续。
这种新材料能在液氮温区下传导电流而没有阻抗。
高临界温度超导材料的研究仍是今后凝聚态物理学中活跃的领域之一。
目前，许多国家的科学工作者仍在争分夺秒，继续进行竞争，向更高温区，甚至室温温区超导材料的研究和应用努力。
可以预计，这个势头今后也不会减弱，此外，高临界温度的超导材料的机械性能、韧性强度和加工成材工艺也需进一步提高和解决。
科学家们预测，21世纪初，这些技术问题可以得到解决并将有广泛的应用前景，有可能会引起一场新的工业革命。
超导电机、超导磁悬浮列车、超导船、超导计算机等将会面向市场，届时，世界超导材料市场可望达到2000亿美元。
由不同材料的薄膜交替组成的超晶格材料可望成为新一代的微电子、光电子材料。
超晶格材料诞生于20世纪70年代末，在短短不到30年的时间内，已逐步揭示出其微观机制和物理图像。
目前已利用半导体超晶格材料研制成许多新器件，它可以在原子尺度上对半导体的组分掺杂进行人工“设计”，从而可以研究一般半导体中根本不存在的物理现象，并将固态电子器件的应用推向一个新阶段。
但目前对于其他类型的超晶格材料的制备尚需做进一步的努力。
一些科学家预测，下一代的电子器件可能会被微结构器件替代，从而可能会带来一场电子工业的革命。
微结构物理的研究还有许多新的物理现象有待于揭示。
21世纪可能会硕果累累，它的前景不可低估。
近年来，两种与磁阻有关的引起人们强烈兴趣的现象就是所谓的巨磁阻和超巨磁阻现象。
一般磁阻是物质的电阻率在磁场中会发生轻微的变化，而巨磁和超巨磁可以是几倍或数千倍的变化。
超巨磁现象中令人吃惊的是，在很强的磁场中某些绝缘体会突变为导体，这种原因尚不清楚，就像高临界温度超导材料超导性的原因难以捉摸一样。
世纪之交的物理学革命
自然科学刚跨入20世纪，物理学领域内首先掀起了革命的浪潮。
19世纪末，物理学实验上的一系列重大发现，冲击着经典物理学的连续观念、绝对时空观念和原子不可再分的观念，使原有的经典理论显得无能为力。
这一冲击，对当时的物理学家们的影响是很大的。
因为19世纪40年代以后，由伽利略和牛顿奠定基础的古典物理学理论，由于海王星和能量守恒原理的发现，法拉第、麦克斯韦电磁理论的辉煌成就以及分子运动论的建立，在科学的各个领域中所向披靡，包罗了大至日月星辰，小至原子、分子的物理世界，从而使当时不少物理学家认为物理理论已接近最后完成，今后只需在细节上作些补充和发展，在小数点第六位上做文章。
著名的德国物理学家基尔霍夫（1824—1887）说：“物理学将无所作为了，至少也只能在已知规律的公式的小数点后面加上几个数字罢了。
”世界著名物理学家开尔文（1824—1907）也认为：“在已经建成的科学大厦中，后辈物理学家只能做一些零碎的修补工作了。
”但是，他又敏锐地发现，在物理学晴朗的天空里，还有两朵小小的令人不安的乌云，这就是迈克耳逊-莫雷实验和黑体辐射实验。
它们的存在引起许多著名的物理学家的不安。
世纪之交的新挑战19世纪80年代以后，物理学的经典理论不断完善，与此同时，物理学实验上却陆续发现一些重大的结果。
至少有7个重大发现，不但旧理论无法解释，有的还导致观念上的更新。
第一个实验是1887年赫兹（1857—1894）在验证麦克斯韦（1831—1879）预言电磁波存在的实验过程中，发现了光电效应。
按照经典理论，从金属表面逸出电子的数目与光的强度有关，而与光的频率无关。
这一矛盾，赫兹无法解释，但他仍以“论紫外光对放电现象的效应”为题发表论文，描述了这一现象和结果，向物理学经典理论发起了挑战。
第二个实验是1887年的迈克耳逊-莫雷实验。
这一结果使持有光是“以太”中的波动这一观点的人大失所望，连迈克耳逊本人也不了解这一实验结果的重要意义。
19—20世纪之交物理学的新发现和物理学革命
19—20世纪之交物理学的新发现和物理学革命§5.1 历史概述19世纪末，物理学已经有了相当的发展，几个主要部门——力学、热力学和分子运动论、电磁学以及光学，都已经建立了完整的理论体系，在应用上也取得了巨大成果。
这时物理学家普遍认为，物理学已经发展到顶，伟大的发现不会再有了，以后的任务无非是在细节上作些补充和修正，使常数测得更精确而已。
然而，正在这个时候，从实验上陆续出现了一系列重大发现，打破了沉闷的空气，把人们的注意力引向更深入、更广阔的天地，从而揭开了现代物理学革命的序幕。
从伦琴发现X射线的1895年开始，到1905年爱因斯坦发表三篇著名论文为止，在这10年左右世纪之交的年代里，具有重大意义的实验发现如下页表。
这一系列的发现集中在世纪之交的年代里不是偶然的，是生产和技术发展的必然产物。
特别是电力工业的发展，电气照明开始广泛应用，促使科学家研究气体放电和真空技术，才有可能发现阴极射线，从而导致了X射线和电子的发现，而X射线一旦发现，立即取得了广泛应用，又掀起了人们研究物理学的热潮。
所以，随着X射线的发现而迅速展开的这一场物理学革命，有其深刻的社会背景和历史渊源。
本章将分三个方面介绍与物理学革命关系最密切的一些实验发现。
§5.2 X射线和电子的发现X射线、放射性和电子是世纪之交的三大发现。
由于电子的发现直接与阴极射线的研究有关，我们先讲这件事。
放射性的发现打开了核物理学的大门，因此留到第十一章再讲。
5.2.1 电子的发现阴极射线是低压气体放电过程出现的一种奇特现象。
早在1858年就由德国物理学家普吕克尔（JuliusPlücker，1801—1868）在观察放电管中的放电现象时发现。
当时他看到正对阴极的管壁发出绿色的荧光。
1876年，另一位德国物理学家哥尔茨坦（Eügen Goldstein，1850—1930）认为这是从阴极发出的某种射线，并命名为阴极射线。
物理学的历史与发展经典物理与现代物理的转变
物理学的历史与发展经典物理与现代物理的转变物理学是一门研究自然界中物质、能量和它们之间相互作用的科学学科。
物理学的起源可以追溯到古代，但其真正的发展和突破发生在近几个世纪和现代科学的革命中。
本文将探讨物理学的历史及其经典物理与现代物理的转变。
一、物理学的起源与发展物理学的起源可以追溯到古希腊时期，那时人们通过简单的观察和实验开始对自然现象进行研究。
阿基米德的原理和亚里士多德的力学观念为物理学的发展提供了初步的基础。
然而，当时的物理学还缺乏系统和精确的理论。
在17世纪，伽利略和牛顿的贡献使物理学迈向全新的阶段。
伽利略通过实验验证了自由落体的规律，并提出了科学实证的观点。
牛顿则以他的三大定律和万有引力定律为基础，建立了经典力学的理论体系，使物理学进入了一个新的革命时代。
二、经典物理学的基本理论经典物理学是指伽利略和牛顿时代的物理学，它主要以经典力学为基础。
经典力学研究物体的运动规律以及受力的影响等问题。
它的基本假设是物体在受力作用下遵循牛顿的三大定律。
除了力学，经典物理学还包括其他重要的学科，如热力学、电磁学和光学。
热力学研究能量转化和热传递等问题，电磁学研究电荷、电流和电磁场等现象，而光学研究光的传播和折射等现象。
经典物理学的理论丰富而完善，为人们解释了大量的物理现象，极大地推动了科学的发展。
然而，随着科学研究的深入，一些实验结果开始显露出与经典理论相矛盾的问题。
三、经典物理学的限制与现代物理学的崛起20世纪初，随着科学技术的进步，特别是量子力学和相对论的出现，经典物理学的理论开始受到质疑。
量子力学研究微观世界的现象，如原子和分子的结构和行为，揭示了微观粒子的不确定性和波粒二象性。
而相对论则研究高速运动物体和引力场的效应，提出了时空的弯曲以及能量-质量等效应。
这些新的物理学理论和实验结果显示出经典物理学在某些极端条件下的局限性。
经典物理学难以解释微观粒子的行为，也无法完全描述高速运动和强引力场的现象。
物理科学前沿简介
美籍华人物理学家杨振宁 图 10 美籍华人物理学家李政道
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况下，粒子引起真空中场的振荡非常激烈，激烈的 程度可以使真空性质改变，这些都是微观世界里需 要进一步讨论的问题。另外，已经知道，强相互作 用有很好的理论，电磁相互作用和弱相互作用有一 个统一的理论叫做弱电统一理论，非常自然的问题 就是，强作用，电磁作用和弱作用能否进一步统一 起来 ；另外，引力理论是不是也可能跟以上三种 作用统一起来。现在引力理论还不知道它如何量子 化，更不知道它们能否和三种作用统一，当前关于 引力理论有很多不同意见，即便量子化成功后，还 不一定能够有很好的、相应的量子场论，量子场论 化要求在引力理论中能够解决量子发散困难。这些 问题都没有解决。从纯理论来说，这些都是要解决 的重大的基本问题。
物体在低速运动的时候仍然符合牛顿力学的规
律，而在速度很大，接近光速的时候，运动规律
就有很大的修改。同时爱因斯坦的相对论还有一
些很特殊性质的发现，比如钟慢尺缩。
20 世纪另外一个重大的发现是量子力学， 量子力学的发现是由于黑体辐射问题很难得到一
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个统一的解决而产生出的问题。这一件事情，当
时有一个大物理学家叫做普朗克，他在 1900 年
规律。在 20 世纪这一方面的研究有很大进展，人
们对强相互作用规律就总结出了量子色动力学，关
于轻子和强子的弱相互作用和电磁相互作用已得到
初步统一，我们叫做弱电统一理论。所以 20 世纪 的物理学在微观高速运动上突破在于两个重要理
图 8 我国发射的东方红一号卫星
论，一个是量子色动力学，是回答粒子之间强相互
作用的理论;另外一个是关于弱相互作用和电磁相
互作用的弱电统一理论。但是，虽然在微观高速运
动中得到许多成就，还不能够认为这是最终的成
物理学发展简史
物理学发展简史物理学是自然科学的一门重要学科，研究物质的本质、运动和相互作用规律。
它的发展历程可以追溯到古代，经历了数千年的演进和创新。
本文将为您详细介绍物理学的发展简史。
1. 古代物理学的起源古代物理学的起源可以追溯到古埃及、古希腊和古印度等文明。
古埃及人在建造金字塔时，已经掌握了一些力学和光学的基本原理。
古希腊的伟大思想家亚里士多德提出了自然哲学的理论，他认为万物都是由四种元素（地、水、火、气）组成，并且运动都是由于物体的本质。
古印度的毗湿奴学派也有类似的理论，认为物质由原子构成。
2. 中世纪的停滞在中世纪，由于宗教和哲学的影响，物理学的发展停滞不前。
教会对科学的压制导致了许多科学家的思想受限，这一时期的物理学研究相对较少。
3. 文艺复兴时期的突破文艺复兴时期，人们开始重新审视自然界，并对物理学进行了一系列的突破。
伽利略·伽利莱是这一时期最杰出的物理学家之一，他通过实验和观察提出了地球自转和物体自由落体的理论，为现代物理学的发展奠定了基础。
同时，克里斯托弗·哥伦布的航海探索也为物理学的发展提供了新的观测和数据。
4. 牛顿力学的诞生17世纪末，英国科学家艾萨克·牛顿提出了经典力学的三大定律，即牛顿运动定律。
他通过这些定律解释了物体的运动和力的作用，建立了经典力学的基本框架。
牛顿力学的诞生对物理学的发展产生了深远的影响，成为后续研究的重要基础。
5. 电磁学和热力学的兴起19世纪，电磁学和热力学成为物理学研究的热点。
安德烈-玛丽·安培和迈克尔·法拉第等科学家的工作推动了电磁学的发展，他们提出了电流和磁场之间的关系，并发现了电磁感应现象。
同时，詹姆斯·克拉克·麦克斯韦通过数学方程描述了电磁场的传播，奠定了电磁学的理论基础。
热力学的发展也是这一时期的重要成果，卡诺和克劳修斯等科学家对热的转化和能量守恒提出了重要理论。
6. 相对论和量子力学的革命20世纪初，爱因斯坦的相对论和量子力学的提出彻底改变了物理学的面貌。
物理学发展简史
物理学发展简史物理学是自然科学的一个重要分支，研究物质、能量和宇宙的基本规律。
它的发展可以追溯到古代，随着人类对自然世界的认识不断深入，物理学也在不断发展演变。
本文将从古代到现代，梳理物理学的发展历程，介绍其重要里程碑和贡献。
1. 古代物理学的起源古代物理学的起源可以追溯到古希腊时期。
古希腊哲学家泰勒斯被认为是第一个提出物质是构成世界的基本要素的人。
他认为水是万物的根源。
后来，希腊哲学家众多学派的浮现，如毕达哥拉斯学派、柏拉图学派和亚里士多德学派，推动了物理学的发展。
亚里士多德提出了天体运动的地心说，这一理论在中世纪长期占主导地位。
2. 文艺复兴与科学革命文艺复兴时期，人们对古代文化的热中促进了科学的发展。
伽利略·伽利莱是这个时期最重要的物理学家之一。
他通过实验和观察，提出了地球绕太阳旋转的日心说，并发现了自由落体定律。
伽利略的贡献推动了科学革命的到来。
科学革命时期，众多物理学家的贡献推动了物理学的飞跃发展。
伊萨克·牛顿是这个时期最重要的物理学家之一。
他提出了经典力学的三大定律，建立了万有引力定律，为后来的物理学研究奠定了基础。
牛顿的研究成果引起了对光学、热学等领域的深入探索。
3. 19世纪的物理学革命19世纪是物理学发展的重要时期，许多重要的理论和实验成果相继涌现。
迈克尔·法拉第的电磁感应定律和电磁波理论推动了电磁学的发展。
詹姆斯·克拉克·麦克斯韦通过数学推导，将电磁学理论统一为麦克斯韦方程组，奠定了电磁理论的基础。
这一理论为电磁波的存在提供了理论依据，对后来的无线电通信和光学的发展起到了重要作用。
热力学的发展也是19世纪物理学的重要发展。
卡诺提出了热力学第一定律和第二定律，奠定了热力学的基础。
后来，鲁道夫·克劳修斯和威廉·开尔文等物理学家进一步完善了热力学理论，推动了工业革命的进程。
4. 20世纪的现代物理学20世纪是物理学发展的黄金时期，许多重要的理论和实验成果相继涌现。
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世纪之交谈物理学发展的方向世纪之交谈物理学发展的方向：回顾了物理学发展的历史，讨论了二十一世纪物理学发展的方向。
认为二十一世纪物理学将在三个方向上继续发展：（1）在微观方向上深入下去；（2）在宏观方向上拓展开去；（3）深入探索各层次间的联系，进一步发展非线性科学。
可能应该从两方面去探寻现代物理学革命的突破口：（1）发现客观世界中已知的四种力以外的其他力；（2）通过审思相对论和量子力学的理论基础的不完善性，重新定义时间、空间，建立新的理论。
二十世纪即将结，二十一世纪即将来临，二十世纪是光辉灿烂的一个世纪，是个类社会发展最迅速的一个世纪，是科学技术发展最迅速的一个世纪，也是物理学发展最迅速的一个世纪。
在这一百年中发生了物理学革命，建立了相对信纸和量子力学，完成了从经典物理学到现代物理学的转变。
在二十世纪二、三十年代以后，现代物理学在深度和广度上有了进一步的蓬勃发展，产生了一系列的新学科的交叉学科、边缘学科，人类对物质世界的规律有了更深刻的认识，物理学理论达到了一个新高度，现代物理学达到了成熟的阶段。
在此世纪之交的时候，人们自然想展望一下二十一世纪物理学的发展前景，探索今后物理学发展的方向。
我想谈一谈我对这个问题的一些看法和观点。
首先，我们来回顾一下上一个世纪之交物理学发展的情况，把当前的情况与一百年前的情况作比较对于探索二十一世纪物理学发展的方向是很有帮助的。
一、历史的回顾十九世纪末二十世纪初，经典物物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：电子、X射线和放射性现象的发现。
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”。
[1]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巨大的冲击，经典物理发生了“严重的危机”。
由此引起了物理学的一场伟大的革命。
爱因斯坦创立了相对论；海林堡、薛定谔等一群科学家创立了量子力学。
现代物理学诞生了！把物理学发展的现状与上一个世纪之交的情况作比较，可以看到两者之间有相似之外，也有不同之处。
在相对论和量子力学建立起来以后，现代物理学经过七十多年的发展，已经达到了成熟的阶段。
人类对物质世界规律的认识达到了空前的高度，用现有的理论几乎能够很好地解释现在已知的一切物理现象。
可以说，现代物理学的大厦已经建成。
在这一点上，目前有情况与上一个世纪之交的情况很相似。
因此，有少数物理学家认为今后物理学不会有革命性的进展了，物理学的根本性的问题、原则问题都已经解决了，今后能做到的只是在现有理论的基础上在深度和广度两方面发展现代物理学，对现有的理论作一些补充和修正。
然而，由于有了一百年前的历史经验，多数物理学家并不赞成这种观点，他们相信物理学迟早会有突破性的发展。
另一方面，虽然在微观世界和宇宙学领域中有一些物理现象是现代物理学的理论不能很好地解释的，但是这些矛盾并不是严重到了非要彻底改造现有理认纱可的程度。
在这方面，目前的情况与上一个世纪之交的情况不同。
在上一个世纪之交，经典物理学发生了“严重的危机”；而在本世纪之交，现代物理学并无“危机”。
因此，我认为目前发生现代物理学革命的条件似乎尚不成熟。
虽然在微观世界和宇宙学领域中有一些物理现象是现代物理学的理论不能很好地解释的，但是这些矛盾并不是严重到了非要彻底改造现有理认纱可的程度。
在这方面，目前的情况与上一个世纪之交的情况不同。
在上一个世纪之交，经典物理学发生了“严重的危机”；而在本世纪之交，现代物理学并无“危机”。
因此，我认为目前发生现代物理学革命的条件似乎尚不成熟。
客观物质世界是分层次的。
一般说来，每个层次中的体系都由大量的小体系（属于下一个层次）构成。
从一定意义上说，宏观与微观是相对的，宏观体系由大量的微观系统构成。
物质世界从微观到宏观分成很多层次。
物理学研究的目的包括：探索各层次的运动规律和探索各层次间的联系。
回顾二十世纪物理学的发展，是在三个方向上前进的。
在二十一世纪，物理学也将在这三个方向上继续向前发展。
1）在微观方向上深入下去。
在这个方向上，我们已经了解了原子核的结构，发现了大量的基本粒子及其运规律，建立了核物理学和粒子物理学，认识到强子是由夸克构成的。
今后可能会有新的进展。
但如果要探索更深层次的现象，必须有更强大得多的加速器，而这是非常艰巨的任务，所以我认为近期内在这个方向上难以有突破性的进展。
2）在宏观方向上拓展开去。
1948年美国的伽莫夫提出“大爆炸”理论，当时并未引起重视。
1965年美国的彭齐亚斯和威尔逊观测到宇宙背景辐射，再加上其他的观测结果，为“大爆炸”理论提供了有力的证据，从此“大爆炸”理论得到广泛的支持，1981年日本的佐藤胜彦和美国的古斯同时提出暴胀理论。
八十年代以后，英国的霍金[2,3]等人开始论述宇宙的创生，认为宇宙从“无”诞生，今后在这个方向上将会继续有所发展。
从根本上来说，现代宇宙学的继续发展有赖于向广漠的宇宙更遥远处观测的新结果，这需要人类制造出比哈勃望远镜性能更优越得多的、各个波段的太空天文望远镜，这是很艰巨的任务。
我个人对于近年来提出的宇宙创生学说是不太信的，并且认为“大爆炸”理论只是对宇宙的一个近似的描述。
因为现在的宇宙学研究的只是我们能观测到的范围以内的“宇宙”，而我相信宇宙是无限的，在我们这个“宇宙”以外还有无数个“宇宙”，这些宇宙不是互不相干、各自孤立的，而是互相有影响、有作用的。
现代宇宙学只研究我们这个“宇宙”，当然只能得到近似的结果，把他们的延伸到“宇宙”创生了初及遥远的未来，则失误更大。
3）深入探索各层次间的联系。
这正是统计物理学研究的主要内容。
二十世纪在这方面取得了巨大的成就，先是非平衡态统计物理学有了得大的发展，然后建立了“耗散结构”理论、协同论和突变论，接着混沌论和分形论相继发展起来了。
近年来把这些分支学科都纳入非线性科学的范畴。
相信在二十一世纪非线性科学的发展有广阔的前景。
上述的物理学的发展依然现代物理学现有的基本理论的框架内。
在下个世纪，物理学的基本理论应该怎样发展呢？有一些物理学家在追求“超统一理论”。
在这方面，起初是爱因斯坦、海森堡等天才科学家努力探索“统一场论”；直到1967、1968年，美国的温伯格和巴基斯坦的萨拉姆提出统一电磁力和弱力的“电弱理论”；目前有一些物理学家正在探索加上强力的“大统一理论”以及再加上引力把四种力都统一起来的“超统一理论”，他们的探索能否成功尚未定论。
爱因斯坦当初探索“统一场论”是基于他的“物理世界统一性”的思想[4]，但是他努力探索了三十年，最终没有成功。
我对此有不同的观点，根据辩证唯物主义的基本原理，我认为“物质世界是既统一，又多样化的”。
且莫论追求“超统一理论”能否成功，即便此理论完成了，它也不是物理学发展的终点。
因为“在绝对的总的宇宙发展过程中，各个具体过程的发展都是相对的，因而在绝对真理的长河中，人们对于在各个一定发展阶段上的具体过程的认识只具有相对的真理性。
无数相对的真理之总和，就是绝对的真理。
”“人们在实践中对于真理的认识也就永远没有完结。
”[5]现代物理学的革命将怎样发生呢？我认为可能有两个方面值得考试：1）客观世界可能不是只有四种力。
第五、第六……种力究竟何在呢？现在我们不知道。
我的直觉是：将来最早发现的第五种力可能存在于生命现象中。
物质构成了生命体之后，其运动和变化实在太奥妙了，我们没有认识的问题实在太多了，我们今天对于生命科学的认识犹如亚里斯多德时代的人们对于物理学的认识，因此在这方面取得突破性的进展是很可能的。
我认为，物理学业与生命科学的交叉点是二十一世纪物理学发展的方向之一，与此有关的最关于复杂性研究的非线性科学的发展。
2）现代物理学理论也只是相对真理，而不是绝对真理。
应该通过审思现代物理学理论基础的不完善性来探寻现代物理学革命的突破口，在下一节中将介绍我的观点。
三、现代物理学的理论基础是完美的吗？相对论和量子力学是现代物理学的两大支柱，这两大支柱的理论基础是否十全十美的呢？我们来审思一下这个问题。
1）对相对论的审思当年爱因斯坦就是从关于光速和关于时间要领的思考开始，创立了狭义相对论[1]。
我们今天探寻现代物理学革命的突破口，也应该从重新审思时空的概念入手。
爱因劳动保护坦创立狭义相对论是从讲座惯性系中不同地点的两个“事件”的同时性开始的[4]，他规定用光信号校正不同地点的两个时钟来定义“同时”，这样就很自然地导出了洛仑兹变换，进一步导致一个四维时空（x，y，z，ict）（c是光速）。
为什么爱因劳动保护担提出用光信号来校正时钟，而不用别的信号呢？在他的论文中没有说明这个问题，其实这是有深刻含意的。
时间、空间是物质运动的表现形式，不能脱离物理质运动谈论时间、空间，在定义时空时应该说明是关于什么运动的时空。
现代物理学认为超距作用是不存在的，A处发生的“事件”影响B处的“事件”必须通过一定的场传递过去，传递需要一定的时间，时间、空间的定义与这个传递速度是密切相关的。
如果这种场是电磁场，则电磁相互作用传递的速度就是光速。
因此，爱因斯坦定义的时空实际上是关于由电磁相互作用引起的物质运动的时空，适用于描述这种运动。
爱因斯坦把他定义的时间应用于所有的物质运动，实际上就暗含了这样的假设：引力相互作用的传递速度也是光速c.但是引力相互作用是否也是以光速传递的呢？令引力相互作用的传递速度为c＇。
至今为止，并无实验事实证明c＇等于c。
爱因斯坦因他的“物质世界统一性”的世界观而在实际上假定了c=c＇。
我持有“物质世界既统一，又多样化的”以观点，再加之电磁力和引力的强度在数量级上相差太多，因此我相相信c＇可能不等于c。
工样，关于由电磁力引起的物质运动的四维时空（x，y，z，ict）和关于由引力引起的运动的时空（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）是不同的。
如果研究的问题只涉及一种相互作用，则按照现在的理论建立起来的运动方程的形式不变。
例如，爱因斯坦引力场方程的形式不变，只需把常数c改为c＇。
如果研究的问题涉及两种相互作用，则需要建立新的理论。