物理學(xué)是當(dāng)代高新技術(shù)的主要源泉

1、物理學(xué)是當(dāng)代高新技術(shù)的主要源泉摘要:本文論述了物理學(xué)理論發(fā)展的過程，以及在把物理學(xué)理論應(yīng)用于實(shí)際時(shí)所取得的成就。從經(jīng)典物理學(xué)物理學(xué)發(fā)展到今天的近代物理學(xué)，實(shí)踐證明物理學(xué)仍然是當(dāng)代高新技術(shù)的主要源泉。關(guān)鍵詞:空間時(shí)間質(zhì)量能量科學(xué)技術(shù)物理學(xué)是一門既古老又年輕的自然科學(xué)，它對(duì)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展起著重要的作用。物理學(xué)和其他自然科學(xué)一樣，是研究自然界中物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律的科學(xué)。細(xì)分起來物理學(xué)大致經(jīng)過了四個(gè)發(fā)展階段。1物理學(xué)的發(fā)展過程1.1宏觀低速階段研究宏觀低速的理論是牛頓力學(xué)，研究對(duì)象為宏觀低速運(yùn)動(dòng)的物體。例如:汽車、火車的運(yùn)動(dòng)，地球衛(wèi)星的發(fā)射。在牛頓力學(xué)中，牛頓認(rèn)為:質(zhì)量、時(shí)間、空間都是絕對(duì)的。也就

2、是說，對(duì)于時(shí)間來講不存在延長和收縮的問題，即時(shí)間是在一秒鐘，一秒鐘地或一個(gè)小時(shí)，一個(gè)小時(shí)地均勻流失。對(duì)于空間和質(zhì)量來講也不存在著變大或變小的問題。牛頓力學(xué)的三大定律，就是在這樣的基礎(chǔ)上建立的。1.2宏觀高速階段研究宏觀高速的理論是愛因斯坦的相對(duì)論力學(xué)，愛因斯坦在1905年發(fā)表了論文相對(duì)論力學(xué)。愛因斯坦認(rèn)為空間、質(zhì)量、時(shí)間都是相對(duì)的。并且找出了動(dòng)質(zhì)量和靜質(zhì)量之間的關(guān)系：其中m0為靜質(zhì)量;m為動(dòng)質(zhì)量。1.3微觀低速階段其理論是薛定諤，海森堡兩個(gè)創(chuàng)立的量子力學(xué)。研究對(duì)象為分子、原子、電子、粒子等肉眼所看不見的物質(zhì)。1.4微觀高速階段理論是量子場論，研究對(duì)象為宇宙射線，放射性元素。例如：鐳”量子場論就

3、是粒子通過相互作用而被產(chǎn)生，湮滅或相互轉(zhuǎn)化的規(guī)律。例如:通過對(duì)天外射線射向地球宇宙射線的研究發(fā)現(xiàn)反粒子”即電子的反粒子正電子。負(fù)電子與正電子相互作用湮沒一一轉(zhuǎn)化為二個(gè)丫光子，例如閃電”2物理學(xué)與工程技術(shù)的關(guān)系物理學(xué)與工程技術(shù)有著密切的關(guān)系，他們之間是相互促進(jìn)共同發(fā)展的。我們平時(shí)常說科學(xué)技術(shù)，實(shí)際上科學(xué)和技術(shù)是兩個(gè)不同的概念?？茖W(xué)解決理論問題，而技術(shù)解決實(shí)際問題?？茖W(xué)是發(fā)現(xiàn)自然界當(dāng)中確實(shí)存在的事實(shí)，并且建立理論,把這些理論和現(xiàn)象聯(lián)系起來?？茖W(xué)主要是探索未知，而技術(shù)是把科學(xué)取得的成果和理論應(yīng)用于實(shí)際當(dāng)中，從而解決實(shí)際問題。所以技術(shù)是在理論相對(duì)比較成熟的領(lǐng)域里邊工作。科學(xué)與工程技術(shù)相互促進(jìn)的模式主要

4、有以下兩種。2.1技術(shù)一一物理一一技術(shù)例如:蒸汽機(jī)的發(fā)明和蒸汽機(jī)在工業(yè)當(dāng)中的應(yīng)用形成了第一次工業(yè)革命一一熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理一一蒸汽機(jī)效率的提高，內(nèi)燃機(jī),燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)明。這一次主要是這樣：由于蒸汽機(jī)的發(fā)明，在當(dāng)初工業(yè)應(yīng)用上,出現(xiàn)了很多應(yīng)用技術(shù)的問題。例如蒸汽機(jī)發(fā)明的初期熱效率很低，大概不到5%。這樣，就對(duì)物理提出了很尖銳的問題。那就是熱機(jī)的效率最高能達(dá)到多少？熱機(jī)的效率有沒有上限？上限是多少？再一個(gè)就是通過什么樣的方式來提高熱機(jī)的效率？由于這些問題就促進(jìn)了物理學(xué)的發(fā)展，正是在這些問題解決的過程當(dāng)中，逐漸形成和建立了熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理。而熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理很好地回答了提高熱機(jī)效率的途徑，以及提高熱機(jī)效率的限度

5、等等這些理論上的問題。2.2物理一一技術(shù)一一物理例如:(1)電磁學(xué)發(fā)電機(jī)，電力電器，無線電通信技術(shù)電磁學(xué)；電磁學(xué)從庫侖定律的發(fā)現(xiàn)，以及法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定律，直到1865年麥克斯韋建立電磁學(xué)基本理論，這些都是科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室里邊逐漸形成的，這都是理論建立的過程，而這些理論應(yīng)用于實(shí)際就發(fā)明了電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)等其它電器以及無線電通信技術(shù)，而這些實(shí)用技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展又給電磁學(xué)提出來了許多需要解決的實(shí)際問題。正是這些問題的逐步解決，使得電磁學(xué)更加的完善和在理論上進(jìn)一步得到了提高。(2)量子力學(xué),半導(dǎo)體物理晶體管超級(jí)大規(guī)模集成電路技術(shù)，電子計(jì)算機(jī)技術(shù)，激光技術(shù)一一量子力學(xué)，激光物理;量子力學(xué)是20世紀(jì)初期為

6、了解決物理上的一些疑難問題而建立起來的一種理論，這種理論應(yīng)用于解決晶體的問題就形成了半導(dǎo)體技術(shù)，而半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展就發(fā)明了大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路，而超大規(guī)模集成電路的發(fā)明是產(chǎn)生電子計(jì)算機(jī)的主要物質(zhì)基礎(chǔ)，而正是由于電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展又向量子力學(xué)提出了一些其他更加深刻需要解決的問題，而這些問題的解決就促進(jìn)了量子力學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展和完善。(3)狹義相對(duì)論，質(zhì)能關(guān)系E=mc2,E=mc2原子彈及核能的利用核物理，粒子物理,高能物理;狹義相對(duì)論是20世紀(jì)初期愛因斯坦建立的一種理論，他是為了解決電磁學(xué)等其他物理學(xué)科上的一些經(jīng)典物理當(dāng)中理論上的一些不協(xié)調(diào)和不自恰這樣一種矛盾而提出的一種理論,

7、這種理論當(dāng)中有一個(gè)很重要的理論結(jié)果，那就是質(zhì)能關(guān)系E=mc2,E=Amc2。而這種質(zhì)能關(guān)系被我們稱為打開核能寶庫的鑰匙，這一理論結(jié)果的應(yīng)用直接導(dǎo)致了或者指導(dǎo)了核能的應(yīng)用，而對(duì)于核能的進(jìn)一步應(yīng)用又提出了許多新的問題，而這些新問題的進(jìn)一步解決使得理論更加完善而得到進(jìn)一步提高，從而形成像核物理，粒子物理，以及高能物理等等，那么實(shí)際技術(shù)上問題的解決又進(jìn)一步促進(jìn)了物理學(xué)的發(fā)展3結(jié)語應(yīng)該說物理和技術(shù)有著密切的聯(lián)系，物理原理及理論的初創(chuàng)式開發(fā)和應(yīng)用都形成了當(dāng)時(shí)的高新技術(shù)，物理學(xué)仍然是當(dāng)代高新技術(shù)的主要源泉。所有新技術(shù)的產(chǎn)生都在物理學(xué)中經(jīng)歷了長期醞釀。例如：1909年盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)一一40年后的核能利用;1917年愛因斯坦的受激發(fā)射理論一一1960年第一臺(tái)激光器的誕生等，整個(gè)信息技術(shù)的產(chǎn)生、發(fā)展，其硬件部分都是以物理學(xué)為基礎(chǔ)的。參考文獻(xiàn)張啟仁經(jīng)典場論M.北京:科學(xué)出版社,2003.井孝功量子力學(xué)M.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004.關(guān)洪.空間:從相對(duì)論到M理論的歷史M.北京:清華大學(xué)出版社,2004.保羅貝內(nèi)特著,蘇福忠譯.時(shí)間M.上海:上海人民美術(shù)出版社,2003.G.司