物理学和现代科学技术的关系

物理学和现代科学技术的关系

物理学是一门探究一切物质的组成及其运动规律，揭示它们之间的联系和各种运动之间的关系的广博而丰富的学问。物理学的进展密切联系着工业，农业等的发展，也同人类文明的进步息息相关。从电话的发明到当代互联网络实现的实时通信；从蒸汽机车的制造成功到磁悬浮列车的投入运行；从晶体管的发明到高速计算机技术的成熟等等。这些无不体现着物理学对社会进步与人类文明的贡献。当今时代，物理学前沿领域的重大成就又将会引领着人类文明进入一片新天地。

物理学的发展与完善导致了历史上三次工业革命,现代工业及科学发展离不开物理学理论。物理学实验既为物理学发展创造条件,同时也为现代工农业生产技术的研究打下了物质基础。当前我国为了积极跟踪世界新科学技术,要努力在生物工程、电子技术、自动化技术、新材料、新能源、航空航天、海洋工程、激光、超导、通讯等新技术领域取得新的科技发展。这些科技发展,都是与物理学的应用有着非常密切关系的,物理学是科学技术的基础。

物理学作为一门基础科学,可以使人们很好地认识世界、了解自然。同时,它对人们改造自然、推动社会发展也起着极其重要的作用。技术体现了生产力的进步,与物理学有着十分密切的关系,它们之间总是相互作用,共同发展,从而共同改变了人类的生活,乃至整个世界。

蒸汽机的发明和牛顿力学的建立，导致了第一次工业革命

17世纪，牛顿完成了划时代的伟大巨著《自然哲学之数学原理》，其奠定了整个经典物理学的基础，并对其他自然科学的发展起了极大的推动作用。

17世纪，英国的资本主义生产大发展，采矿业，航海业甚至战争等的规模扩大都遇到了一定的困难。然而，它们都涉到动力机问题。1705年，英国的纽可门，发明了第一台蒸汽推动活塞工作的抽水机。瓦特对蒸汽机的改革取得了历史性的突破。1765年，他把蒸汽的冷凝过程安排在汽缸外进行，实现了汽缸的恒温。这是对原始蒸汽机的关键改革。蒸汽技术革命引起了社会的全面变革，带来了社会生产力的极大飞跃，使产业结构发生了巨大变化，机械制造业和加工业取代了农牧业而成为产业结构中核心支柱产业。

电磁理论的发现和建立, 使人类进入了电气化时代

第二次工业革命发生在十九世纪下半叶，它以电磁理论的建立和发展，电气技术开发和应用为基础，极大促进了社会生产力的发展，引起了社会经济结构和生产结构的巨大变革。同时，电磁场理论的发展拓展了科学研究领域，带动了一些新兴学科和相关交叉学科的发展。

电磁感应现象的发现奠定了电力工业最重要的基础；对电磁波运动规律的研究也是电讯技术发展所不可缺少的。19世纪80年代，欧洲各国的物理学家相继发明了交流发电机、变压器、交流感应电动机和输电系统。这些研究和发明, 为建造

大容量电机，获得强大电力提供了技术上的可能性；实验室里成功的技术开发，引发了电力技术的广泛应用，导致第二次工业革命。在电力革命的过程中，电磁场理论规定着革命的方向，指导着电力系统技术体系的建立。事实再一次证实了科学包括物理学对生产力发展的先导作用。

量子理论与信息技术革命

信息革命始于20世纪40年代，以计算机问世为标志，目前方兴未艾。从1904年发明二极管起，到1946年世界上第一台电子管计算机研制成功止，是信息技术史上的“电子管时期”。1947年随着半导体晶体管问世，信息技术史进入了“晶体管时期”。此后，集成电路的发明，打破了电路与元件分离的传统观念，使电子设备微形化。经过大规模集成电路阶段后，超大规模集成电路又在迅猛发展。而计算机就是由这些物理元件组成的信息处理工具。网络时代随即到来，新物理技术，如光纤的应用，掀起了信息技术革命的又一次高潮。

技术的发展,是以自然科学为理论基础的.19世纪末和20世纪初,在物理学方面,由于电子,X射线,放射性元素的发现,以及相对论和量子论的创立,导致了物理

学和其他自然科学的革命性变革,在此基础上使物理学,化学,生物学,天文学和地学等基础科学从经典形态发展到现代形态.产生了一批崭新的交自然科学,使自然科学理论发展到新的现代水平,为第三次技术革命创造了良好的实验基础与理论基础.这一庞大的现代自然科学群为高技术的诞生和发展提供了基础理论背景和前提条件.第三次技术革命是以20世纪40年代开始发展的原子能,电子技术,激光,生物工程等应用时代.是以微电子技术,信息技术,生物工程技术,新材料,新能源,航天,海洋,和核技术等新兴技术的发展和广泛应用为特点.这些技术发展将使社会的生产和生活发生巨大的影响.新的科学技术项目不断地还在增长,突出地显示出了第三次技术革命所出现的科学发展盛况.

二十一世纪的物理学与高科技

物理学在自然科学群体中的地位是由自然科学群体的知识结构决定的,是长期的、稳定的。在自然科学群体中,物理学处于基础的领导地位。

这一观点会招致来自其他学科的争议。对这些争议的回答是:(1)对于数学:首先,数学本身不能回答其本身的数学形式逻辑体系的客观真实性的问题,数学形式体系的真实性要靠物理学体系去认证。其次,数学的发展有两个动力,即数学内部逻辑发展需要和外部的物理学等学科的发展需要。然而,数学是定量的语言,是人类交流和表达思维的工具,对现代科学技术,它更是不可缺少的工具。(2)对于化学:量子力学和统计物理学是表述化学定律的基础,现代化学在理论上离不开量子力学,在实验上离不开现代物理学测量技术。③对于生物学:量子力学和统计物理学是在分子层次上认识生命现象的基础,生物物理学是生物学更定量、更准确。

物理学在科学技术发展中的作用与地位

现代科学技术正以惊人的速度发展.而在物理学中每一项科学的发现都成为了新技术发明或生产方法改进的基础.

首先,物理学定律是揭示物质运动的规律的,使人们在技术上运用这些定律成为可能;第二,物理学有许多预言和结论,为开发新技术指明了方向;

第三,新技术的发明,改进和传统技术的根本改造,无论是原理或工艺,也无论是试验或应用,都直接与物理学有着密切的关系.若没有物理基本定律与原理的指导,可以毫不夸大地说,就不可能有现代生产技术的大发展.

在18世纪以蒸汽机为动力的生产时代,蒸汽机的不断提高改进,物理学中的热力学与机械力学是起着相当重要的作用的.19世纪中期开始,电力在生产技术中日益发展起来了,这是与物理中电磁学理论建立与应用分不开的.

现代原子能的应用,激光器的制造,人造卫星的上天,电子计算机的发明以及生物工程的兴起等等.都是与物理学理论有着千丝万缕的密切联系的.

物理学本身就是以实验为基础的科学,物理学实验既为了物理学发展创造条件,同时也为了现代工农业生产技术的研究打下了物质基础.从20世纪初开始,超高压装置,超低温设备,油扩散真空泵的先后发明,为现代创造极端物质材料提供了条件.随着电力和电子技术的广泛应用,出现了各种用途重大的精确计量的电动装置和电子仪器.自伦琴发现X光,汤姆逊发现电子以后,相继又有阿普顿质谱仪的发明以及同位素测定,红外线光谱,原子光谱等仪器的产生.30年代发明的电子示波器,电子显微镜,40年代发明的电子计算机等等,不但使物理学家可直接观察到电子运动规律和物质结构等微观现象,而且亦为生产技术开拓了一条技术研究及自动化控制的新途径.

现代科学技术正以惊人的速度发展。而在物理学中每一项科学的发现都成为了新技术发明或生产方法改进的基础。