現(xiàn)代物理學(xué)的輝煌成就解析

1、2、現(xiàn)代物理學(xué)的輝煌成就二十世紀(jì)物理學(xué)對(duì)人類的思維方式和社會(huì)發(fā)展做出了三方面的重要貢獻(xiàn)：第一，相 對(duì)論、量子力學(xué)和它們相結(jié)合產(chǎn)生的量子場(chǎng)論從根本上改變了人類對(duì)時(shí)空和宇宙萬物的看 法，使人們從絕對(duì)的決定論的宇宙觀變?yōu)檗q證的唯實(shí)的宇宙觀。第二，二十世紀(jì)物理學(xué)是帶頭的學(xué)科，它帶動(dòng)了化學(xué)、天文、材料、能源、信息等學(xué)科的發(fā)展，它為生物、醫(yī)療、地學(xué)、農(nóng)業(yè)提供了強(qiáng)大的探測(cè)手段和研究方法。物理學(xué)在半導(dǎo)體、集成電路、激光、磁性、超導(dǎo)等 方面的發(fā)現(xiàn)奠定了信息革命的科學(xué)基礎(chǔ)。它推動(dòng)了高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，引發(fā)了以微電子、光電子和微光機(jī)電技術(shù)為核心的工業(yè)革命，由物理學(xué)研究衍生的新技術(shù)和新產(chǎn)品層出不窮，從根本上改變了人們的

2、生產(chǎn)方式和生活方式。第三，通過計(jì)算機(jī)的幫助，應(yīng)用古典物理理論討論流體運(yùn)動(dòng)和氣象預(yù)報(bào)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了自組織、混沌和分形等現(xiàn)象。隨后發(fā)現(xiàn)，這是普遍存在于非線性相互作用的開放系統(tǒng)中的現(xiàn)象，生命系統(tǒng)和社會(huì)系統(tǒng)也不例外。物理學(xué)是人們對(duì)無 生命自然界中物質(zhì)的轉(zhuǎn)變的知識(shí)做出規(guī)律性的總結(jié)。這種運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)變應(yīng)有兩種。一是 早期人們通過感官視覺的延伸，二是近代人們通過發(fā)明創(chuàng)造供觀察測(cè)量用的科學(xué)儀器，實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)果。物理學(xué)從研究角度及觀點(diǎn)不同，可分為微觀與宏觀兩部分，宏 觀是不分析微粒群中的單個(gè)作用效果而直接考慮整體效果，是最早期就已經(jīng)出現(xiàn)的， 微觀物理學(xué)隨著科技的發(fā)展理論逐漸完善?，F(xiàn)今物理學(xué)（狹義與廣義相對(duì)論、量子力學(xué)

3、和量子場(chǎng)論及其發(fā)展如標(biāo)準(zhǔn)模型（包含弱電統(tǒng)一理論和量子色動(dòng)力學(xué)）已經(jīng)把目前實(shí)驗(yàn)?zāi)苡|及到的領(lǐng)域都涵蓋進(jìn)去了。從尺度講，包含從10-17米的極微觀到1026米的宇觀范圍；從能量角度講，已經(jīng)到達(dá)現(xiàn)在LHC的TeV能標(biāo)。所以現(xiàn)在的新物理， 都只能出現(xiàn)在：（1） 10-17 米以下尺度（檢驗(yàn)超對(duì)稱、超弦是否存在，檢驗(yàn)超引力及量子引力）；（2）從星系尺度到1026米的宇觀尺度（檢驗(yàn)所謂的暗物質(zhì)、暗能量是否存在及其本質(zhì)）；（3）在LHC的TeV能標(biāo)之上，解決標(biāo)準(zhǔn)模型（弱電統(tǒng)一理論和量子色動(dòng)力學(xué)）中出現(xiàn)的一些疑難。雖然標(biāo)準(zhǔn)模 型整個(gè)框架已經(jīng)確定， 應(yīng)該也不存在什么問題，但模型本身提出了不少更為本質(zhì)的疑問，暗示著

4、新的發(fā)展路線。標(biāo)準(zhǔn)模型現(xiàn)在的情況就好比1900- 1926年的舊量子論，未來還將存在TeV能標(biāo)以上的新物理，包括弱、電、強(qiáng)力三者的統(tǒng)一（大統(tǒng)一理論）。（4）超低能低溫下的豐富的對(duì)稱破缺。這是凝聚態(tài)物理的事情。能量標(biāo)度上升，對(duì)稱性增高及得以恢復(fù)，各 種力都走向同一，物理學(xué)趨向統(tǒng)一，所以大統(tǒng)一理論（弱、電、強(qiáng)力三者的統(tǒng)一）以及四種 力（弱、電、強(qiáng)、引力）的統(tǒng)一，都必然是在極高能標(biāo)下完成的；能量標(biāo)度下降，對(duì)稱破缺 產(chǎn)生，四種力（弱、電、強(qiáng)、引力）都逐漸分離，表現(xiàn)不同行為。總之，高能量標(biāo)度使得對(duì) 稱性恢復(fù)，物理世界變得簡(jiǎn)單及統(tǒng)一；能量標(biāo)度下降，世界變得復(fù)雜，豐富多彩。超低能低溫下有五花八門的現(xiàn)象， 其

5、實(shí)只是對(duì)稱破缺現(xiàn)象、表面現(xiàn)象，我們眼睛觀察到的其實(shí)都非實(shí)相，它們?cè)诟吣軜?biāo)下其實(shí)只有一個(gè)本質(zhì)。.相對(duì)論德布羅意認(rèn)為：相對(duì)論好象是：“光彩奪目的火箭，它在黑暗的夜空，突然劃出一道道十分強(qiáng)烈的光輝，照亮了廣闊的未知領(lǐng)域?！边\(yùn)動(dòng)著的物體所占有的空間是變動(dòng)不居的，描寫這種變動(dòng)的就是時(shí)間，時(shí)間作為廣義的空間結(jié)構(gòu)的一個(gè)維度。時(shí)空不是獨(dú)立的存在，時(shí)空是物質(zhì)的時(shí)空，時(shí)空是物質(zhì)世界的表象，物質(zhì)本體改變了，其表象必隨其變。空間與時(shí)間在表述物質(zhì)時(shí)，各有側(cè)重：空間側(cè)重于表述物質(zhì)相對(duì)靜止的狀態(tài)，時(shí)間側(cè)重于表述物質(zhì)相對(duì)變動(dòng)的過程。物質(zhì)的存在是相對(duì)變動(dòng)中的存在，靜止是變動(dòng)中相對(duì)的靜止，從這一角度可以認(rèn)為：物質(zhì)是變動(dòng)與靜止的統(tǒng)

6、一體，是時(shí)間和空間的統(tǒng)一體。 時(shí)間和空間是不可分的， 譬如：當(dāng)我們看到時(shí)鐘指針的空間狀態(tài)就知道時(shí)間的位置，知道時(shí)間狀態(tài)就可以推出時(shí)鐘指針的空間位置；在譬如：當(dāng)我們知道一個(gè)人的形體容貌就可推出其正常條件下的大致年齡及壽命， 知道一個(gè)人的性別及年齡就可知道其大致的形體發(fā)育狀態(tài)。狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論建立以來，已經(jīng)過去很長(zhǎng)時(shí)間，它經(jīng)受住了實(shí)踐和歷史的 考驗(yàn)，是人們普遍承認(rèn)的真理，相對(duì)論對(duì)于現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展和現(xiàn)代人類思想的發(fā)展都有巨 大的影響。相對(duì)論從邏輯思想上統(tǒng)一了經(jīng)典物理學(xué)，使經(jīng)典物理學(xué)成為一個(gè)完美的科學(xué)體系。狹義相對(duì)論在狹義相對(duì)性原理的基礎(chǔ)上統(tǒng)一了牛頓力學(xué)和麥克斯韋電動(dòng)力學(xué)兩個(gè)體系，指出它們都服

7、從狹義相對(duì)性原理， 都是對(duì)洛淪茲變換協(xié)變的， 牛頓力學(xué)只不過是物體在低速運(yùn)動(dòng) 下很好的近似規(guī)律。廣義相對(duì)論有在廣義協(xié)變的基礎(chǔ)上，通過等效原理，建立了局限慣性長(zhǎng)與普遍參照系數(shù)之間的關(guān)系， 得到了所有物理規(guī)律的廣義協(xié)變式，并建立了以廣義協(xié)變的引力理論，而牛頓引力理論只是它的一級(jí)近似。這就從根本上解決了以前物理學(xué)只限于慣性系數(shù)的問題，從邏輯上得到了合理的安排。相對(duì)論嚴(yán)格地考察了時(shí)間、空間、物質(zhì)和運(yùn)動(dòng)這些物理學(xué)的基本概念，給出了科學(xué)而系統(tǒng)的時(shí)空觀和物質(zhì)觀，從而使物理學(xué)在邏輯上成為完美的科學(xué)體系。相對(duì)論是關(guān)于時(shí)空和引力的基本理論，主要由愛因斯坦（Albert Einstein） 創(chuàng)立，分為狹義相對(duì)論和廣

8、義相對(duì)論。相對(duì)論的基本假設(shè)是相對(duì)性原理，即物理定律與參照系的選擇無關(guān)。狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論的區(qū)別是，前者討論的是勻速直線運(yùn)動(dòng)的參照系（慣系參照系）之間的物理定律，后者則推廣到具有加速度的參照系中（非慣性系），并在等效原理的假設(shè)下，廣泛應(yīng)用于引力場(chǎng)中。相對(duì)論和量子力學(xué)是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大基本支柱。奠定了經(jīng)典物理學(xué)基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué)，不適用于高速運(yùn)動(dòng)的物體和微觀領(lǐng)域。相對(duì)論解決了高速運(yùn)動(dòng)問題；量子力學(xué)解決了微觀亞原子條件下的問題。相對(duì)論顛覆了人類對(duì)宇宙和自然的“常識(shí)性”觀念，提出了 “時(shí)間和空間的相對(duì)性”、“四維時(shí)空”、“彎曲空間”等全新的概念。狹義相對(duì)論最著名的推論是質(zhì)能公式，它可以用來計(jì)算核反應(yīng)過

9、程中所釋放的能量，并導(dǎo)致了原子彈的誕生。而廣義相對(duì)論所預(yù)言的引力透鏡和黑洞，也相繼被天文觀測(cè)所證實(shí)。相對(duì)論的提出對(duì)人類社會(huì)的發(fā)展起到了不可估量的作用，但是在如今很多人從多學(xué)科多角度發(fā)現(xiàn)相對(duì)論有不足之處.量子力學(xué)量子力學(xué)(Quantum Mechanics)是研究微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的物理學(xué)分支學(xué)科，它 主要研究原子、分子、凝聚態(tài)物質(zhì)，以及原子核和基本粒子的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的基礎(chǔ)理論，它與 相對(duì)論一起構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的理論基礎(chǔ)。量子力學(xué)不僅是近代物理學(xué)的基礎(chǔ)理論之一，而且在化學(xué)等有關(guān)學(xué)科和許多近代技術(shù)中也得到了廣泛的應(yīng)用。量子理論是關(guān)于自然界的最基本的理論，它被認(rèn)為是人類所創(chuàng)造的最優(yōu)美、最成功的科學(xué)藝術(shù)

10、品。它優(yōu)美的數(shù)學(xué)形式令人贊嘆，它精確的預(yù)言與實(shí)驗(yàn)驚人地符合，而它的成功應(yīng)用更是遍及了現(xiàn)代社會(huì)的每個(gè)角落，比如根據(jù)量子電動(dòng)力學(xué)， 理論計(jì)算出電子磁矩為 1.00115965246個(gè)單位(這個(gè)數(shù)稱為狄拉克 數(shù))，而精密實(shí)驗(yàn)測(cè)得電子磁矩為1.00115965221個(gè)單位。理論值和實(shí)驗(yàn)值只相差四十億分之一！。從激光、核能到計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)，還有最新的量子計(jì)算機(jī)，無不留下量子的足跡。 可以說，是量子引領(lǐng)人們邁入了現(xiàn)代社會(huì)，讓人們享受到豐富多彩的現(xiàn)代生活。在浙江大學(xué)召開的2009杭州量子物質(zhì)研討會(huì)上，中國(guó)科學(xué)院院士、兩彈元?jiǎng)子阱┫壬f：“科學(xué)技術(shù) 的革新，很多都來自物理方面的基礎(chǔ)研究，而物理學(xué)研究的核心領(lǐng)域

11、之一就是量子物質(zhì)?！?。量子力學(xué)是物理系的基礎(chǔ)理論課，物理方面的許多專業(yè)課都以它為先修課程，因而它的應(yīng)用范圍也就較為廣泛。 現(xiàn)在量子力學(xué)不僅是物理學(xué)中的基礎(chǔ)理論之一，而且在化學(xué)和許多近代技術(shù)中也得到了廣泛的應(yīng)用。19世紀(jì)末的一系列重大發(fā)現(xiàn)，揭開了近代物理學(xué)的序幕。1900 年普朗克為了克服經(jīng)典理論解釋黑體輻射規(guī)律的困難，引入了能量子概念，為量子理論奠定了基石。隨后愛因斯坦針對(duì)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)與經(jīng)典理論的矛盾，提出了光量子假說，并在固體比熱問題上成功地運(yùn)用了能量子概念，為量子理論的發(fā)展打開了局面。1913年，玻爾在盧瑟福有核模型的基礎(chǔ)上運(yùn)用了量子化概念，對(duì)氫光譜作出了滿意的解釋，使量子論取得了初步的勝

12、利。之后經(jīng)過玻爾、索末菲海森堡、薛定謂、狄拉克等人開創(chuàng)性的工作，終于在1925 年-1928年開成了完整的量子力學(xué)理論。.原子核及基本粒子原子核物理學(xué)起源于放射性的研究，是19世紀(jì)末興起的嶄新課題。在這以前，人類對(duì)這一領(lǐng)域毫無所知。從事這項(xiàng)研究的物理學(xué)家，他們通過做新創(chuàng)制的簡(jiǎn)陋儀器進(jìn)行各種 實(shí)驗(yàn)和觀察，從中收集數(shù)據(jù)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，尋找規(guī)律，探索不斷開拓新的領(lǐng)域。1932年對(duì)于從原子核到基本粒子這一研究方向來講，是具有特別重要意義的一年。但是，作為基本粒子理論研究出發(fā)點(diǎn)，是比它早幾年的1928年狄拉克所提出的相對(duì)論的波動(dòng)方程式以及由此而得到的正電子的預(yù)言。而這一預(yù)言在1932年，由于安德森(C.D.

13、Anderson , 1905年)發(fā)現(xiàn)了正電子，而取得了出色的成功。從那個(gè)時(shí)候起，又經(jīng)歷了 1934年費(fèi)米(E.Fermi , 1901-1954年)3蛻變的理論、1935年湯川秀樹(1907年)的介子理論，方才形成了以基本粒子的相 互轉(zhuǎn)變?yōu)橹行膯栴}的基本粒子理論。而成為上述理論研究基礎(chǔ)的量子場(chǎng)論是海森堡及泡利在1929年建立的。無論是 3蛻變的理論還是介子理論，都是在弄清原子核結(jié)構(gòu)的研究中產(chǎn)生 的。原子核物理學(xué)可以講是盧瑟福在1919年發(fā)現(xiàn)用放射性物質(zhì)放出的“射線轟擊氮原子核后獲得氫原子核及氧原子核作為前兆而開始的。但是，真正的發(fā)展應(yīng)該講是從有一系列重要發(fā)現(xiàn)的1932年開始的。這一年，科克洛

14、夫特( J.S.Cockcroft , 1899-1976年)同沃爾頓 (E.T.S.Walton , 1903年)用70萬伏的高電壓加速質(zhì)子撞擊鋰核，成功地實(shí)現(xiàn)了第一次人 工的原子核轉(zhuǎn)化。還是在1932年，查德威克發(fā)現(xiàn)了中子，明確了原子核的構(gòu)成要素，先是伊凡寧柯(T.D.Ivanenko , 1904年)接著是海森堡立即開展了由質(zhì)子同中子組成的原子核 模型的理論研究，并解決了過去有關(guān)原子核的性質(zhì)所產(chǎn)生的混亂。在前一年的1931年，范德格喇夫(R.J.van de Graaf , 1901-1967 年)發(fā)明了靜電高壓發(fā)生裝置，勞倫斯(E.O.Lawrence , 1901-1958年)發(fā)明了

15、回旋加速器。在1934年，約里奧.居里夫婦(Frederic , 1900-1958年；Irene , 1897-1956年)發(fā)現(xiàn)了人工放射性，同時(shí)費(fèi)米在 1935年開始研究由 中子引起的核反應(yīng)。作為剛開始的核反應(yīng)研究的成果之一，是哈恩，邁特納(L.Meitner ,1878年)以及史脫拉斯曼(F.Strassmann , 1902年)在1938年末所發(fā)現(xiàn)的鈾核裂變。當(dāng)時(shí) 的這一發(fā)現(xiàn)，由于受到第二次世界大戰(zhàn)前夕那種緊張形勢(shì)的影響，立即促使人們花了很大力量來從事開發(fā)原子能的研究。自從P.居里測(cè)量了鐳的熱值時(shí)起，人們都普遍認(rèn)識(shí)都原子核中蘊(yùn)藏著極大的能量。用核反應(yīng)來解釋恒星能量的來源的想法是埃丁頓在

16、1920年首次論述的，而且阿特金遜同霍特曼斯在1929年作了定量研究。在 1938年，該研究由蓋瑪同特勒(E.Teller , 1908年)作 了進(jìn)一步的發(fā)展，同時(shí)，貝蒂( H.A.Bethe , 1906年)在1939腦筋以它為依據(jù)，提出了作為太陽能量來源的 CN循環(huán)理論。但是，當(dāng)時(shí)認(rèn)為這些均是在超高溫的天體內(nèi)部所發(fā)生的,1937年他臨終前還認(rèn)為核1937年他臨終前還認(rèn)為核能的利用是不可能的。但是，上述消極的情緒由于發(fā)現(xiàn)了鈾的裂變而為之一變，人們盡管害怕可能出現(xiàn)原子彈， 卻開始了制造原子彈發(fā)研究工作。經(jīng)過努力，在1942年12月研制了第一臺(tái)原子爐，并在 1945年7月制造成功了原子彈。第二次

17、世界大戰(zhàn)以后，當(dāng)然核物理學(xué)作 為國(guó)家最重要的科學(xué)耗費(fèi)了巨額的資金，并一舉成了所謂的重大科研項(xiàng)目之一。正因?yàn)橛辛诉@種新的社會(huì)背景，才可能建造出巨大的加速器，并運(yùn)用加速器不斷從事新的發(fā)現(xiàn)核研究， 同時(shí)伴隨著這些實(shí)驗(yàn)研究，也產(chǎn)生出許多理論研究的成果。4、固體物理學(xué)20世紀(jì)初，固體物理學(xué)就開始深入到微觀領(lǐng)域，人們開始利用微觀規(guī)律來計(jì)算實(shí)驗(yàn)觀測(cè)量。量子力學(xué)首先應(yīng)用于簡(jiǎn)諧振子及簡(jiǎn)單的原子上，并顯示了其正確性，其次又在化學(xué)鍵的問題上取得了效果。海特勒（ W.Heitler , 1904年）同倫敦（F.London , 1900-1954年） 在1927年把量子力學(xué)應(yīng)用于由兩個(gè)氫原子所組成的系統(tǒng)，成功地說明了

18、氫鍵的問題，并導(dǎo) 入了 “交換力”的概念，如此，在建立量子論的化學(xué)鍵理論基礎(chǔ)的同時(shí)，在第二年的1928年，交換力的概念在鐵磁性的理論上也獲得了成功。海森堡根據(jù)電子的相互交換作用，澄清了韋斯以來沒有弄清楚的分子場(chǎng)產(chǎn)生的原因。同樣在 1928年，索末菲運(yùn)用費(fèi)米統(tǒng)計(jì)（1926 年）解決了金屬電子論的難點(diǎn)，同時(shí)，布洛哈（ F.Bloch , 1905年）用量子力學(xué)論述了晶體 晶格內(nèi)電子的運(yùn)動(dòng)，奠定了能帶理論的基礎(chǔ)。威爾遜在1913年，成功地運(yùn)用能帶理論說明金屬、絕緣體、半導(dǎo)體在理論上的區(qū)別。20世紀(jì)20年代后固體物理學(xué)作為一門學(xué)科在物理學(xué)領(lǐng)域中誕生了。5、物理學(xué)與技術(shù)從上述情況開始發(fā)展的固體物理學(xué)，成

19、了第二次世界大戰(zhàn)后各種技術(shù)革新的基礎(chǔ)。特別是在1948年發(fā)明的晶體管，它使電子的面貌煥然一新，這也純粹是固體物理學(xué)研究的 產(chǎn)物。此外，諸如鐵氧體、量子放大器、萊塞（激光）等對(duì)于當(dāng)今電子學(xué)所不可缺少的要素 也都是物質(zhì)結(jié)構(gòu)學(xué)發(fā)展的產(chǎn)物。當(dāng)然，如果沒有以高分子科學(xué)為支柱的許多基礎(chǔ)科學(xué)的成果，與電子學(xué)并駕齊驅(qū)、 支撐著現(xiàn)代技術(shù)革新的合成化學(xué)工業(yè)也是不可能出現(xiàn)的。但是，綜合起來說，這些研究廣義地講應(yīng)屬于物質(zhì)結(jié)構(gòu)學(xué)的范圍。由于物質(zhì)結(jié)構(gòu)學(xué)同工程學(xué)科之間的聯(lián)系十分緊密，甚至還可以認(rèn)為物質(zhì)結(jié)構(gòu)學(xué)的特征就是它各種技術(shù)的基礎(chǔ)科學(xué)。在今日的物質(zhì)結(jié)構(gòu)學(xué)里面，量子力學(xué)同統(tǒng)計(jì)力學(xué)等基礎(chǔ)理論所能夠應(yīng)用的領(lǐng)域都已經(jīng)全部用上了，

20、而研究可以說是指如何使理論能適用于具體條件下的某個(gè)具體系統(tǒng)的問題。當(dāng)然，在這一方面也不斷有新的發(fā)現(xiàn)。研究人員的獨(dú)創(chuàng)見解是必要的，但是，研究的性質(zhì)并非在于追究自然認(rèn)識(shí)的本 原。物質(zhì)結(jié)構(gòu)學(xué)中，卡曼林 .昂尼斯(H.Kammerlingh-Onnes , 1853-1926年)在1911年所 發(fā)現(xiàn)的超導(dǎo)現(xiàn)象，直到最近還是上述傾向中的一個(gè)例外，還停留在理論空談上。但是， 當(dāng)這一問題在1957年從理論上解決后，立即密切了與技術(shù)方面的聯(lián)系。很早以前曾有人提出， 超導(dǎo)物體有可能利用制造高速計(jì)算機(jī)的電路元件，而由于在1961年第二次出現(xiàn)了超導(dǎo)磁體，這一技術(shù)實(shí)用的可能性引起了人們極大的注意。以上所講的是物理學(xué)的

21、發(fā)展為新技術(shù)提供了基礎(chǔ)，當(dāng)然，與此相反的關(guān)系也完全存在。假如不采用電子技術(shù)的各式各樣的機(jī)器，今天的物理學(xué)，甚至整個(gè)科學(xué)研究都可能連一天也存在不下去。要建造超高能物理學(xué)所不可缺少的巨大加速器，必須要?jiǎng)訂T當(dāng)前最先進(jìn)的精密機(jī)械技術(shù)和電子學(xué)技術(shù)才行。同時(shí)還應(yīng)注意到，由于對(duì)技術(shù)進(jìn)步的不斷要求，作為這些技術(shù) 基礎(chǔ)的物理學(xué)的研究也正在日益加強(qiáng)。因而，世界各國(guó)在物理學(xué)上有關(guān)教育以及對(duì)研究成果的獎(jiǎng)勵(lì)方面的費(fèi)用支出也增加了?？梢哉f，沒有上述各方面的條件， 就不可能存在今天這種大規(guī)模、多方面的物理學(xué)研究。6、科學(xué)的體制化近代物理學(xué)的基礎(chǔ)工程學(xué)科化這種趨勢(shì)，當(dāng)然是由圍繞科學(xué)的新的社會(huì)狀況的出現(xiàn)所形成和促進(jìn)的。產(chǎn)業(yè)革命

22、的結(jié)果，出現(xiàn)了推進(jìn)科學(xué)教育核研究的公共制度及機(jī)構(gòu)，這也是十九世紀(jì)后五十年的顯著特征。但是，它們還只停留在提供基礎(chǔ)教育及公共服務(wù)性研究的地 步，并且規(guī)模也比較小。幾乎所有的科學(xué)研究還依賴于個(gè)人的創(chuàng)造性。而改變這種局面的開端是十九世紀(jì)末發(fā)展起來的化學(xué)工業(yè)以及后來的電氣工業(yè)。因?yàn)檫@些工業(yè)是根據(jù)當(dāng)時(shí)最新的科學(xué)成果為基礎(chǔ)建立的，并且，各個(gè)領(lǐng)域中占有主導(dǎo)地位的大企業(yè)內(nèi)部設(shè)立了研究機(jī)關(guān)，致力于培植技術(shù)基礎(chǔ)。而這種傾向到了第一次世界大戰(zhàn)(1914-1918年)后又有了進(jìn)一步的加強(qiáng)。另一方面，各國(guó)政府也通過第一次世界大戰(zhàn)，從飛機(jī)、潛水艇、坦克、毒氣等新式武器 的作戰(zhàn)效果吸取教訓(xùn)，作為國(guó)策積極地推行科學(xué)與技術(shù)的振

23、興政策。盡管如此，仍未達(dá)到預(yù)期的效果，倒是1929年爆發(fā)的持續(xù)數(shù)年之久的世界經(jīng)濟(jì)大危機(jī)，才引起了人們的議論，認(rèn) 為是科學(xué)、技術(shù)的過分進(jìn)步造成了這次經(jīng)濟(jì)困難。但是，上述狀況由于第二次世界大戰(zhàn)的迫近而為之一變。大戰(zhàn)開始后由各國(guó)所進(jìn)行的科學(xué)動(dòng)員在青霉素、雷達(dá)、 火箭、原子彈以及作 戰(zhàn)計(jì)劃研究等方面取得了驚人的成果。經(jīng)歷了第二次世界大戰(zhàn)的經(jīng)驗(yàn)，如何來維持和推動(dòng)科學(xué)研究的問題，目前已成為產(chǎn)業(yè) 界、軍隊(duì)核政府的重要工作。為了要維護(hù)經(jīng)濟(jì)上、政治上、軍事上的生存核領(lǐng)先地位，終于 認(rèn)識(shí)到全面地加強(qiáng)培養(yǎng)技術(shù)基礎(chǔ)的科學(xué)必不可少的。在圍繞科學(xué)出現(xiàn)的新情況當(dāng)中，特別是物理學(xué)處于中心地位。這是因?yàn)槲锢韺W(xué)已成為 在第二次世

24、界大戰(zhàn)中完成的雷達(dá)同原子彈以及戰(zhàn)后的技術(shù)革新的基礎(chǔ)，所以上述趨勢(shì)也是理所當(dāng)然的吧！如今研究物理已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能單靠個(gè)人單獨(dú)的創(chuàng)造了，因?yàn)樗?guī)模太大，同時(shí)，對(duì)軍隊(duì)上核經(jīng)濟(jì)上的意義也太重要了。所以說，現(xiàn)代的物理學(xué)已經(jīng)成了現(xiàn)實(shí)的社會(huì)秩序中不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)深深地扎下了根。物理學(xué)能夠如此深入社會(huì)，同時(shí)反過來又會(huì)受到社會(huì)的限制這種情形，在十七世紀(jì)以來的近代物理學(xué)的歷史上還是第一次出現(xiàn)。其結(jié)果是，物理學(xué)中的很大一部分轉(zhuǎn)變成基礎(chǔ)工程學(xué)，同時(shí)，無論從資金或從人員角度來看都開始能夠建立起以加速器為象征的巨大的基礎(chǔ)科學(xué)。7、物理學(xué)在地理上的擴(kuò)大物理學(xué)的變遷，同時(shí)也伴有物理學(xué)在地理上擴(kuò)大的含意?；仡櫼幌職v史，到量子 力學(xué)

25、建立為止的物理學(xué)史上起重要作用的文獻(xiàn)，開始用拉丁文，后來幾乎極大多數(shù)用英文、 法文、德文寫成而用意大利文和荷蘭文寫的只不過少數(shù)。盡管這種情況是近代物理學(xué)中帶有普遍性的問題，直到最近它還表現(xiàn)出是歐洲范圍內(nèi)的語言。俄國(guó)（蘇聯(lián)）、美國(guó)還有日本正 式參加到物理學(xué)行列里來也不過是近六、七十年的事。但是，目前處于世界物理學(xué)領(lǐng)導(dǎo)地位的卻是美國(guó)，其次是蘇聯(lián)。日本也開始在世界物理學(xué)中占有不可忽視的地位。同時(shí)，在不久 的將來，中國(guó)也會(huì)有很大的實(shí)力，這一點(diǎn)大致是可信的。所以，物理學(xué)在地理上的擴(kuò)大，隨 著第二次世界大戰(zhàn)后亞洲I、 非洲的舊殖民地國(guó)家的發(fā)展，必將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大！雖然這些國(guó)家，目前還不能講已經(jīng)在進(jìn)行尖端物理

26、學(xué)研究，但為了迅速地推進(jìn)經(jīng)濟(jì)建設(shè)，都將提高技術(shù)水平看作是至高無上的命令， 花大力氣在培養(yǎng)科學(xué)家和技術(shù)人員。所以，沒有理由認(rèn)為這些國(guó)家將來不會(huì)產(chǎn)生真正的物理學(xué)研究。8、研究技術(shù)化可以把這一趨勢(shì)同由物理學(xué)所支撐著的各種各樣新技術(shù)所持有的可能性相結(jié)合，看作是社會(huì)進(jìn)步的一個(gè)標(biāo)志。 但同時(shí)，又不能忽視事物的另一個(gè)半面。提起所謂的另一個(gè)半面，誰都會(huì)立即想到是核武器的那種可怕的破壞性，有關(guān)這一問題無需在此再作介紹。而這里必 須指出的，是在物理學(xué)本身內(nèi)部所能見到的“技術(shù)化”同常規(guī)化的傾向。再回顧一下量子力學(xué)成立以后物理學(xué)的發(fā)展就一目了然了，盡管物理學(xué)的研究是非常豐富多彩的，但是從質(zhì)的深入這一點(diǎn)來講并沒有劃時(shí)期的變化。雖然從基本的方法及想法的角度來看是連貫的、相同的，但是從中要發(fā)現(xiàn)諸如新的、 全局性的以及帶有根本性的思想或概念的變化、直至新的規(guī)律性等困難的（請(qǐng)同二十世紀(jì)初的狀況相比較）。而在這里所要研究的多數(shù)問題是，基本的定律及方法都是現(xiàn)成的，關(guān)鍵在于如何將