物理学发展的历史背景及其对人类社会的价值

　　摘要：物理学根基长远，她伴随着人类社会实践的发展而产生、形成和发展，在各个阶段，其研究内容、研究方法和基本观念都在不断地发生着深刻的变化。同时，在各个阶段，她对当时的人类社会所起的作用和价值也是不同的。物理学的发展是一个传承与突破交互作用的辨证过程，既包含有进化式的量的积累，又包含有飞跃式的质的变革。因此，可以说，物理学的发展史就是一部人类认识世界、了解自身存在的历史缩影。
　　关键词：物理学；发展；人类社会；价值
　　
　　1物理学发展的一些历史背景
　　中国民间有句俗话称“时势造英雄”，这虽然过份夸大了客观因素的作用，而忽视了个人的智慧和创造力，但也从另一侧面提示了客观历史背景对事物发展的积极推进作用。
　　在古代，人类自身因为生存的需要而不得不有效地利用畜力、风力、水力和人力，因此发明了许多机械，促进了物理知识的不断积累[1]。经典力学的诞生，也是当时人们在先人已积累的知识体系中遇到了矛盾，为解决矛盾而对实践进行充分的检验，从此促进物理学新体系的形成：首先是伽利略对亚里士多德运动理论的检验和批判为起点，对阿基米德静力学理论进行了继承和发展，以1632年出版的《关于两大世界体系的对话》和1638年出版的《关于力学和局部运动两门新科学的谈话和数学证明》两本书为标志；其次是牛顿的的经典力学，他概括了伽利略、笛卡儿、开普勒、惠更斯、胡克等人的研究成果以及他自己的创造，在1687年著名的《自然哲学的数学原理》中，首次创立了一个地面力学和天体力学统一的严密体系，成为经典力学的基础，实现了物理学史上的第一次大综合[2]。二次大战中核武器的应用，加速了人们对核物理世界的认识，使人们对物质的认识越来越细微和深入。同样，为解决物理学晴朗的天空中漂浮着的两朵令人不安的“乌云”，狭义相对论和量子力学便因运而生，为当代物理学的发展叩开了大门。在物理学发展的历史上，诸如此类的突破不胜枚举，充分说明人类在探索自然过程中，一方面是自身知识积累的必然——从量变到质变；另一面，客观的历史背景给予我们足够的推动力。换言之，物理学发展的背后蕴涵着人类社会进步的历史动力。
　　2物理学的发展对人类社会的价值
　　2．1 诺贝尔的启示
　　每年10月中旬，无一例外地，全世界的目光都会聚焦到高寒的北欧地区。在那里，将公布五项诺贝尔奖的获奖者名单。然而，很多人仅以关心全球新闻的心态去关心一下这一事件，大多数人在第二天或许已经忘记了那些冗长的获奖论文的题目，对于其研究的内容就更加一无所知了。包括笔者自身，曾经也觉得诺贝尔奖离自己的现实生活太遥远了。其实不然。从获奖者的角度来说，他们大多数人是终其一生都专注于某一领域的研究，他们能取得这样的成就是其长期坚持不懈的结果。这本身就很具有教育意义。同时，从获奖的成果来说，虽然获奖论文本身晦涩难懂，但其研究的成果几乎都是与大众生活息息相关的。在我们经常接触或者见识到的事物里，比如：电视机、电话、电脑、X射线透视、牙刷、牙膏、激光打印机、传真机、手机、塑料垃圾袋、白炽灯等等等等[3-4]，要么是诺贝尔奖的产物，要么是在获奖研究成果的基础上派生出来的产品。
　　从1896年，诺贝尔先生留下了那份伟大的遗嘱离开人世到现在，虽然其中充满了艰辛和曲折，但是我们仍欣喜地看到，诺贝尔奖在一定程度上唤起了人们对科学的新的认识，科学的重要之处，不仅在于它为人类的生产、生活带来诸多的便利，更重要的是，依据科学原理所发现的新知识，我们的生活变得更加丰富多彩。现代物质的文明是建立在科学技术基础之上的。
　　2.2爱因斯坦所带来的
　　提到爱因斯坦，相信连小学生都不会陌生。杨振宁教授曾说：“爱因斯坦是极其幸运的，他出生在合适的年代，当物理学界面临着重重危机时，他的创造力正处于颠峰。”
　　科学的历史告诉我们：非常接近真理和真正懂得它的意义是两回事，每一个重要的理论都被它的发现者之前的人说过了。显然，爱因斯坦幸运地抓住了那个时代的机遇。于是，正如我们所知的，在1905年瑞士伯尔尼的克拉姆大街四十九号，爱因斯坦在狭小的房间里将物理学狠狠地推进了巨大的一步：三月，提出光量子假说，从而解决了光电效应问题；四月，完成论文《分子大小的新测定方法》；五月，完成了对布朗运动理论的研究；六月，完成论文《论动体的电动力学》，提出了狭义相对论；九月，提出质能相当关系理论……[5]为此，周光召先生评论道[6]：“他的科学思想远远超越了当时的时代，具有非凡的前瞻性和深刻性……他的科学发现不是天才的灵机一动，而是通过自学掌握了当时最前沿的科学成就，经过多年艰苦的思索才完成的……虽然爱因斯坦从事的是基础研究，他并不知道这些研究有什么实用价值，但是，越是基本的规律，覆盖的现象越广泛，潜在的应用面越广，产生的价值也越大。”对于爱因斯坦给人类社会的贡献，路甬祥院士总结了这样几个方面：一，实验与理论之间的矛盾催生新概念；二，重大科学突破始于凝练出的科学问题；三，科学想象力需要严谨的实验证据支持；四，自然科学需要数学语言。这些都赋予我们无穷的深思与启发。
　　2．3物理学的价值
　　一部人类发展的历史就是一部改造自然的历史，每一次大的技术变革乃至社会变革都有其物理方面的成因，物理在其中扮演着举足轻重的角色。物理学作为一门最基本的自然哲学，是一个充满活力的带头学科，其具有的价值也是多方面的。
　　2．3．1美学价值
　　物理学研究的是物质世界最基本最普遍的规律，回答的是人类对于物质世界中原始而又最深刻的问题，面对的是客体世界对人类的主观世界平台上的投影——物理模型世界。物质世界在最原始的层面上是按美学原理构筑的，所以庄子说：“判天地之美，析万物之理。”
　　在西方古代，毕达哥拉斯学派把对自然奥秘的探索与对自然美的追求统一起来，自那时起，寻求自然界的和谐成为推动天文学发展的基本路标。20世纪以来，以相对论和量子力学为代表的现代物理学革命的兴起在更大的程度上推动了科学美学的发展，众多的物理学家从各自的科学创造实践中，感受到科学理论的审美价值；在科学美学原则的指导下，他们做出了杰出的贡献。著名物理学家费因曼就指出：“干物理得有鉴赏力。”
　　物理学的美学价值还在于，她同许多诸如文学、绘画、音乐等艺术形式一样，也具有浓厚的简洁性、对称性、守恒性。更难能可贵的是，她还具有普遍性。许多极具美学价值的物理学理论之所以能被世人所接受，很大程度上就是因为人们普遍坚信，越是普遍的就越是深刻的，普遍性往往包含着事物的内在联系。
　　2．3．2科学价值
　　物理学作为一门最最基础的学科，她具有的科学价值自然是不言而喻的了。
　　正如大家所知道的，物理学是研究物质结构、性质、基本运动规律及其相互作用的学科。物理学的性质决定了它是整个自然科学的重要基础，是许多高新技术的重要源泉，是工程科技的重要基石。20世纪革命性的技术发展，大多得益于物理学的基础研究。如在牛顿力学和万有引力定律的基础上发展起来的空间物理，能把宇宙飞船送上太空，使人类实现了飞天的梦想。也使中国人“九天揽月”成为可能；许多高新技术和相关产品，其核心技术来自于物理学。如20世纪初相对论和量子力学的建立，开创了微电子技术的新纪元，于是半导体芯片、电子计算机等便成了我们现代的产品。20世纪80年代高温超导的研究，为超导体的实际应用开辟了道路，如磁悬浮列车等都离不开高温超导。生命科学的发展也离不开物理学，脱氧核糖核酸（DNA）是存在于细胞核中的一种重要物质，它是储存和传递生命信息的物质基础。1953年生物学家沃森和物理学家克里克利用X射线衍射的方法在卡文迪许的实验室成功地测定了DNA的双螺旋结构。
　　可以说物理学的发展，促进了各个领域科学技术的进步。在近代人类认识自然和改造自然的过程中，作为基础学科的物理学，一直在引领、开拓着科学的更新。
　　2．3．3社会价值
　　物理学是全人类的事业和财富。任何一个物理概念的形成，每一个科学定律的建立，所有重大的物理学发现，都是经过不同国家一代乃至几代人的艰苦积累，汇聚和利用了许多人的研究成果才得以完成的。她的规律适用于整个地球和宇宙，并且方法是公开的。物理学界的国际合作现状是令人乐观的，体现出一种全球合作，共同进取的友好局面。物理学对人类文化和文明的发展作出了巨大的贡献，对社会发展和人类生活更是产生了不可估量的影响。全人类都应该以物理学的发展为样本，脱离低级趣味，奋发向上，实现人的真正价值，促进世界的经济发展，推动世界和平。物理学的社会价值正是在全人类的团结、进步中体现出来的。
　　3结语
　　一部人类发展的历史就是一部改造自然的历史，每一次大的技术变革乃至社会变革都有其物理方面的成因，物理在其中扮演着举足轻重的角色。物理学从无到有，从最初浅显常识到今天系统的科学，经历了一个漫长的历史年代。
　　人类认识世界的过程没有尽头，人类改造世界的过程也没有终点。如爱因斯坦所说：“我深信深化理论的进程是没有止境的。”物理学既老又新，物理学不是一切，但几乎一切都离不开物理学。物理学过去、现在和将来都将是最富有生命力的科学。
　　
　　参考文献
　　[1]李艳萍，申先甲.物理学史教程[M].北京：科学出版社,2003.
　　[2]王泽良.欣赏物理学[M].上海：同济大学出版社，2006:22-28;45-55;89-111
　　[3][韩]李钟镐.漫游诺贝尔奖创造的世界-物理学之旅[M].董洁,译.南宁：接力出版社,2007.
　　[4]郭奕玲，沈慧君.诺贝尔奖百年鉴-发现之源[M].上海：上海科技教育出版社,2000.
　　[5]德国物理学会.新世纪物理学[M].济南：山东教育出版社，2005：1-12；197-228.
　　[6]中国科学技术学会.世界物理年在中国[M].北京：中国科学技术出版社，2006.
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