前沿物理講座聽后感

精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)前沿物理講座聽后感——從歷史上三次產(chǎn)業(yè)革命看物理學(xué)與社會(huì)進(jìn)步（物理與機(jī)電工程學(xué)院應(yīng)用物理）前言：物理學(xué)是一門探究一切物質(zhì)的組成及其運(yùn)動(dòng)發(fā)展規(guī)律，同時(shí)揭示它們之間的聯(lián)系和各種物理運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系的博大精深的學(xué)問。物理學(xué)是研究物質(zhì)性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其相互作用的學(xué)科。物理學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科．又是一門帶頭學(xué)科。物理學(xué)是古老的科學(xué)，又是一門不斷發(fā)展的科學(xué)。它向著研究物質(zhì)世界的深度和廣度進(jìn)軍，探索著物質(zhì)世界及其運(yùn)動(dòng)的奧秘。物理學(xué)的進(jìn)展密切關(guān)系著農(nóng)業(yè)、工業(yè)等的發(fā)展，也同人類文明的進(jìn)步息息相關(guān)。物理學(xué)是技術(shù)革命的先尋，已經(jīng)為人類文明作出了巨大貢獻(xiàn)。從電話的發(fā)明到當(dāng)代互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的實(shí)時(shí)通信，從蒸汽機(jī)車的制造成功到磁懸浮列車的投入運(yùn)行，從晶體管的發(fā)明到高速計(jì)算機(jī)技術(shù)的成熟等等，這些無不體現(xiàn)著物理學(xué)對人類文明與社會(huì)進(jìn)步的貢獻(xiàn)。物理學(xué)對科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力的發(fā)展起著最直接地推動(dòng)作用，幾次工業(yè)革命便是最好的驗(yàn)證。其都是由于物理學(xué)深刻地揭示了自然規(guī)律，構(gòu)成了認(rèn)識自然、改造自然的巨大力量，為科技發(fā)展提供了方法和技能。物理學(xué)正是通過推動(dòng)著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力的發(fā)展，進(jìn)而推動(dòng)社會(huì)文明不斷前進(jìn)。近一個(gè)世紀(jì)以來，物理學(xué)又有了嶄新的進(jìn)展，帶來相應(yīng)的新技術(shù)革命。一、蒸汽機(jī)的發(fā)明和牛頓力學(xué)的建立，導(dǎo)致了第一次工業(yè)革命17世紀(jì)，牛頓完成了劃時(shí)代的偉大巨著《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》，其奠定了整個(gè)經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)，并對其他自然科學(xué)的發(fā)展起了極大的推動(dòng)作用。牛頓力學(xué)的建立使人類對自然界的認(rèn)識跨進(jìn)了劃時(shí)代的新世界。經(jīng)典物理學(xué)的思想方法、定量規(guī)律及實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，使科學(xué)技術(shù)的發(fā)展擺脫了當(dāng)時(shí)多少還帶有經(jīng)驗(yàn)式的、工匠式的、思辨色彩的落后狀態(tài)，加快了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展步伐，為第一次工業(yè)革命大規(guī)模發(fā)明和使用機(jī)械打下了基礎(chǔ)。17世紀(jì)中期的英國資產(chǎn)階級革命，推翻了英國的封建專制制度，建立了資產(chǎn)階級和土地貴族聯(lián)盟為基礎(chǔ)的君主立憲制度，從而成為世界上第一個(gè)確立資產(chǎn)階級政治統(tǒng)治的國家。資產(chǎn)階級利用國家政權(quán)加速推行發(fā)展資本主義的政策和措施。英國通過圈地運(yùn)動(dòng)，聚集了大量勞動(dòng)力，同時(shí)也擴(kuò)大了英國的國內(nèi)市場，以及多年的海外貿(mào)易和殖民擴(kuò)張。但漸漸地，英國的資本主義生產(chǎn)大發(fā)展，采礦業(yè)，航海業(yè)甚至戰(zhàn)爭等的規(guī)模擴(kuò)大都遇到了一定的困難。相同的是，它們都涉到動(dòng)力機(jī)問題。從17世紀(jì)初已經(jīng)有很多人著手這方面的工作，但都沒取得重大進(jìn)展。直到1698年，英國的賽維利（ThomasSavery,1650~1715）才研制成功實(shí)用的蒸汽水泵。1705年，英國的紐可門（ThomasNewcoman,1663~1729），發(fā)明了第一臺(tái)蒸汽推動(dòng)活塞工作的抽水機(jī)。瓦特（JamesWatt,1736~1819）對蒸汽機(jī)的改革取得了歷史性的突破。1765年，他把蒸汽的冷凝過程安排在汽缸外進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)了汽缸的恒溫。這是對原始蒸汽機(jī)的關(guān)鍵改革。蒸汽機(jī)的研制是以力學(xué)和熱學(xué)為基礎(chǔ)的。那時(shí)，對溫度計(jì)、量熱學(xué)（比熱、潛熱）、熱傳導(dǎo)及熱的本質(zhì)的研究等都取得了重大發(fā)展。瓦特在改革蒸汽機(jī)的過程中，就得到布萊克（J.Black,1728~1799）的理論指導(dǎo)。因此，科恩（M.H.Cohen）指出：“我們的制造廠不再被交給無知的工作者；相反，在他們中的大多數(shù)人中，有非常有知識的人，有受到良好教育的物理學(xué)家們，為了促進(jìn)有用技藝的進(jìn)步，我們必須指望他們”。蒸汽機(jī)的歷史意義，無論怎樣夸大也不為過。它成功解決了工業(yè)化發(fā)展中的動(dòng)力問題，成為大工業(yè)普遍應(yīng)用的發(fā)動(dòng)機(jī)，它提供了治理和利用熱能、為機(jī)械供給推動(dòng)力的手段，結(jié)束了人類對畜力、風(fēng)力和水力的由來已久的依賴。蒸汽機(jī)在火車機(jī)車和輪船上的應(yīng)用，不僅大幅提高了貨運(yùn)速度和數(shù)量，降低了成本，更在時(shí)間、空間和商品化的概念上引起了一場革命，極大地?cái)U(kuò)大了世界貿(mào)易版圖。蒸汽技術(shù)革命引起了社會(huì)的全面變革，帶來了社會(huì)生產(chǎn)力的極大飛躍，使產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大變化，機(jī)械制造業(yè)和加工業(yè)取代了農(nóng)牧業(yè)而成為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中核心支柱產(chǎn)業(yè)。牛頓力學(xué)和蒸汽機(jī)的發(fā)明，使人類進(jìn)入了機(jī)械化時(shí)代。二、電磁理論的發(fā)現(xiàn)和建立,使人類進(jìn)入了電氣化時(shí)代第二次工業(yè)革命發(fā)生在十九世紀(jì)下半葉，它以電磁理論的建立和發(fā)展，電氣技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用為基礎(chǔ)，極大促進(jìn)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，引起了社會(huì)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的巨大變革。同時(shí)，電磁場理論的發(fā)展拓展了科學(xué)研究領(lǐng)域，帶動(dòng)了一些新興學(xué)科和相關(guān)交叉學(xué)科的發(fā)展。在第一次工業(yè)革命時(shí)期，許多技術(shù)發(fā)明都來源于工匠的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，科學(xué)和技術(shù)尚未真正結(jié)合。1870年以后，所有工業(yè)都受到科學(xué)的影響。科學(xué)與技術(shù)未能真正結(jié)合使得社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展受到很大障礙，生產(chǎn)力的發(fā)著迫切要求科學(xué)與技術(shù)真正結(jié)合，要求自然科學(xué)突破性進(jìn)展并迅速轉(zhuǎn)化為技術(shù)。歷史上第一個(gè)對電磁現(xiàn)象進(jìn)行系統(tǒng)研究的是英國的吉爾伯特，但其研究停留于現(xiàn)象層面。此后一百多年，電和磁的研究非常緩慢。18世紀(jì)，美國的富蘭克林證明了電的同一性，還定義了正負(fù)電荷，提出了電荷守恒定律。法國科學(xué)家?guī)靵鼋柚こ訉?shí)驗(yàn)得到了靜電作用的平方反比定律。1820年，丹麥的奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，首次得出了電磁統(tǒng)一的思想。不久，法國的安培提出了電流相互作用的安培定律，為電動(dòng)力學(xué)的創(chuàng)立作了開創(chuàng)性的工作。后來，英國的法拉弟通過10年的努力，終于在1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，并在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上創(chuàng)建了力線思想和場的概念，為麥克斯韋電磁場理論奠定了重要的理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。麥克斯韋于1873年建立了經(jīng)典電磁理論方程組——麥克斯韋方程組。其中，麥克斯韋提出了“渦旋電場”和“位移電流”假說，預(yù)言了電磁波的存在，算出了電磁波的傳播速度，從理論上證明了光是一種電磁波。電磁理論發(fā)展到了一個(gè)輝煌的時(shí)期。10年后，德國的赫茲在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了電磁波的發(fā)送和接收規(guī)律，還證明了電磁波的一系列光學(xué)性質(zhì)，為麥克斯韋理論的確立給出了權(quán)威性的證明。這樣就實(shí)現(xiàn)了物理學(xué)的第三次大綜合即電、磁、光的綜合。電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)奠定了電力工業(yè)最重要的基礎(chǔ)；對電磁波運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究也是電訊技術(shù)發(fā)展所不可缺少的。19世紀(jì)80年代，歐洲各國的物理學(xué)家相繼發(fā)明了交流發(fā)電機(jī)、變壓器、交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和輸電系統(tǒng)。這些研究和發(fā)明,為建造大容量電機(jī)，獲得強(qiáng)大電力提供了技術(shù)上的可能性；實(shí)驗(yàn)室里成功的技術(shù)開發(fā)，引發(fā)了電力技術(shù)的廣泛應(yīng)用，導(dǎo)致第二次工業(yè)革命。在電力革命的過程中，電磁場理論規(guī)定著革命的方向，指導(dǎo)著電力系統(tǒng)技術(shù)體系的建立。事實(shí)再一次證實(shí)了科學(xué)包括物理學(xué)對生產(chǎn)力發(fā)展的先導(dǎo)作用?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，各種新技術(shù)、新發(fā)明層出不窮，并被迅速應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，大大促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。第二次工業(yè)革命以電力的廣泛應(yīng)用為顯著特點(diǎn)，把人類帶入了電氣時(shí)代。生產(chǎn)力的迅猛發(fā)展改變著社會(huì)結(jié)構(gòu)和世界形勢，資產(chǎn)階級掌握了先進(jìn)的生產(chǎn)力，實(shí)力日益壯大，開始確立對世界的統(tǒng)治。企業(yè)的規(guī)模也越來越大，生產(chǎn)和資本的集中促成了壟斷組織的形成。事實(shí)再一次證實(shí)了科學(xué)包括物理學(xué)對生產(chǎn)力發(fā)展的先導(dǎo)作用。三、量子理論與信息技術(shù)革命信息革命始于20世紀(jì)40年代，以計(jì)算機(jī)問世為標(biāo)志，目前方興未艾。從1904年發(fā)明二極管起，到1946年世界上第一臺(tái)電子管計(jì)算機(jī)研制成功止，是信息技術(shù)史上的“電子管時(shí)期”。1947年隨著半導(dǎo)體晶體管問世，信息技術(shù)史進(jìn)入了“晶體管時(shí)期”。此后，集成電路的發(fā)明，打破了電路與元件分離的傳統(tǒng)觀念，使電子設(shè)備微形化。經(jīng)過大規(guī)模集成電路階段后，超大規(guī)模集成電路又在迅猛發(fā)展。而計(jì)算機(jī)就是由這些物理元件組成的信息處理工具。電子和信息技術(shù)具有物理基礎(chǔ)。首先是1925年~1926年量子力學(xué)的建立。1926年費(fèi)米—狄拉克統(tǒng)計(jì)法的提出，得知固體中的電子服從泡利原理。1927年Bloch理論的建立，得知理想晶格中無電子散射。1928年Sommerfeld提出能帶的猜想。1929年P(guān)eiels提出禁帶、空穴的猜想；Wlson和Bloch從理論上解釋了導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體的性質(zhì)和區(qū)別；Mott和Jones用電子轟擊、X射線發(fā)射和吸收等方法驗(yàn)證了能帶理論；Bethe提出費(fèi)米面的概念；Landau提出費(fèi)米面可測量。1947年Bardeen，Shockley，Brattain發(fā)明晶體管。1957年P(guān)ippard測量了第一個(gè)費(fèi)米面(銅的)；而后，劍橋?qū)W派建立費(fèi)米面編目。1962年制成集成電路（IC）。70年代中后期，制成大規(guī)模集成電路（LIC）；制成超大規(guī)模集成電路（VLIC）；集成度以每10年一千倍的速度增長;巨型機(jī)的向量運(yùn)算超過每秒億次；微機(jī)進(jìn)入家庭。80年代以后智能計(jì)算機(jī)、光學(xué)計(jì)算機(jī)和量子計(jì)算機(jī)的研制取得一定成果，巨型機(jī)的運(yùn)算速度已達(dá)數(shù)萬億次；網(wǎng)絡(luò)時(shí)代隨即到來，新物理技術(shù)，如光纖的應(yīng)用，掀起了信息技術(shù)革命的又一次高潮。第三次工業(yè)科技革命是人類文明史上繼蒸汽技術(shù)革命和電力技術(shù)革命之后科技領(lǐng)域里的又一次重大飛躍。它以原子能、電子計(jì)算機(jī)和空間技術(shù)的廣泛應(yīng)用為主要標(biāo)志，涉及信息技術(shù)、新能源技術(shù)、新材料技術(shù)、生物技術(shù)、空間技術(shù)和海洋技術(shù)等諸多領(lǐng)域的一場信息控制技術(shù)革命。這次科技革命不僅極大地推動(dòng)了人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)、政治、文化領(lǐng)域的變革，而且也影響了人類生活方式和思維方式，使人類社會(huì)生活和人的現(xiàn)代化向更高境界發(fā)展。正是從這個(gè)意義上講，第三次科技革命是迄今為止人類歷史上規(guī)模最大、影響最為深遠(yuǎn)的一