论文-物理学与人类社会

目录摘要.............................................................1Abstract............................................................11概述.............................................................12物理学发展与科技进步.............................................12.1蒸汽机的发明导致了第一次工业革命............................12.2电磁理论的发现使人类进入了电气化时代........................22.3生物技术的物理学基础.........................................33物理学发展与人类社会文明.........................................33.1物理学带来的物质财富........................................33.2精神文明的发展...............................................44物理学的学科地位及发展方向.......................................44.1物理学在自然科学群体中的地位.................................44.2物理学的发展趋势............................................55结束语...........................................................5参考文献...........................................................51物理学与人类社会摘要：物理学是一种古老的、基础的学科，它的发展经历了很长的一段历史，从古代物理学发展到经典物理学，再发展到现代物理学，它的每一个发展、每一次革命都对人类文明和科技进步起到了不可估量的作用。关键词：物理学；基础学科；发展；科技进步；人类文明PhysicsandsocietyAbstract：Thephysicsisanancientbasicscience,itsdevelopmentshasexperiencedverylongphaseofhistory,itdevelopedfromtheancientphysicstotheclassicalphysics，thentothemodernphysic,itseverydevelopment,eachtimetherevolutionofhumancivilization,scienceandtechnologyprogressplaysanimmeasurablerole.Keywords：physics;basicscience;developed;progressofscienceandtechnology;humanculture1概述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。2物理学发展与科技进步2.1蒸汽机的发明导致了第一次工业革命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。18世纪开始的几十年间确实集中了当时世界上最优秀的科学家，又最先完成了资产阶级革命，所以来一场工业革命是势在必行了。直到1698年，英国的赛维利（ThomasSavery,1650~1715）才研制成功实用的蒸汽水泵。1705年，英国的纽可门（ThomasNewcoman,1663~1729），发明了第一台蒸2汽推动活塞工作的抽水机。瓦特（JamesWatt,1736~1819）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。蒸汽机的研制是以力学和热学为基础的。那时，对温度计、量热学（比热、潜热）、热传导及热的本质的研究等都取得了重大发展。瓦特在改革蒸汽机的过程中，就得到布莱克（J.Black,1728~1799）的理论指导。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。蒸汽机的发明，使人类进入了机械化时代[1]。2.2电磁理论的发现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。历史上第一个对电磁现象进行系统研究的是英国的吉尔伯特（WilliamGilbert,1540~1603），1820年，丹麦的奥斯特（HansChristianOersted,1777~1851）发现了电流的磁效应，首次得出了电磁统一的思想。不久，法国的安培（AndreMarieAmpere,1775~1836）提出了电流相互作用的安培定律，为电动力学的创立作了开创性的工作。后来，在公元1831年，法拉第将一个封闭电路中的导线通过电磁场，导线转动有电流流过电线，并且发现了电磁感应现象，并在实验的基础上创建了力线思想和场的概念。1837年英国物理学家惠斯通(C.Wheatstone1802-1875)制造了第一个磁电机。1865年曼彻斯特的维尔德(H.Wilde)用电磁体代替永磁体,使前一个电机产生的电流来激发后一个电机的电磁体,从而获得了较强的电流。1866年,德国的西门子(W.VonSiemens1816-1892)发明了自激式的发电机,这个发明开辟了从机械能获得电能的可能性,标志着电气技术最重要阶段的开始。1861年意大利的帕奇诺蒂(A.Pacinotti1841-1912)和1868年法国的格拉姆(Z.T.Gramme1826-1901)分别各自地改进了发电机的转子结构,制成了环状电枢自激式发电机,这就是现代电机的雏形。1834年,M.H.鸦可比发明了第一台有实用价值的电动机,于1879年制成的第一架电车在柏林工业展览会上试行。1885年,都灵的费拉里斯(G.Ferraris1847-1897)制成了双相电机。1882年法国物理学家德普劣(M.Depress1843-1918)实现了第一条实验性输电线路,使用二千伏的市电压,从米斯巴赫输送到慕尼黑。1888年,泰斯拉成功地建立了一个交流电力3传输系统。几十年后,德国的斯泰因米茨(C.P.Steinmetz1865-1923)创建了交流电理论,使交流电成为整个配电系统的主要输电方式。因此电磁感应现象的发现奠定了电力工业最重要的基础；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[2]。2.3生物技术的物理学基础20世纪的生命科学在物理学的基础上发生了革命性的变化，也就是DNA双螺旋结构的发现以及分子生物学的发展。在此过程中，物理学的概念与方法深入到生命科学领域。物理学的X射线晶体衍射方式，为结构学派认识生物大分子的晶体结构提供了有力的手段。物理学家伽莫夫率先提出了三联体密码方案，有利地推动了信息学派的成长。1953年，美国生物学家沃森和英国化学家克里克发现了DNA的双螺旋结构[3]。1954年，俄裔美国物理学家伽莫夫提出核苷酸三联体的遗传密码。1958年，克里克提出了遗传信息传递从DNA到RNA再到蛋白质的中心法则。1961年，法国生物学家雅各布和莫诺提出了基因的功能分类和调节基因的概念等等。在这以后，几乎所有对生命现象的研究，都深入到了分子水平，去寻找生命本质规律，分子生物学成为了生命现象研究的核心领域和发展生物技术原理的源泉。1970年，基因重组开辟了基因技术工程应用的可能性，从而使人类看到了运用生物技术造福人类的广阔前景。3物理学发展与人类社会文明3.1物理学带来的物质财富讲到物理学与人类社会文明的关系，大家也许会想到爱迪生，是他试验了一千多种灯丝，最终发明了以钨丝为发光材料的电灯，从此，电灯跃上新台阶，日光灯、碘钨灯等形形色色的灯如雨后春笋般登上照明舞台。灯使黑暗化为光明，使大千世界变得更光彩夺目，绚丽多姿了。在电灯问世以前，人们普遍使用的照明工具是煤油灯或煤气灯。这虽已冲破黑夜，但仍未能把人类从黑夜的限制中彻底解放出来。只有电灯的诞生，才使人类能用各色各样的色彩使世界大放光明，把黑夜变为白昼，扩大了人类活动的范围，赢得更多时间为社会创造财富。新材料还被誉为现代文明的支柱之一。这是因为没有花样繁多、品种齐全、功能奇特、高纯度的新材料，所有的高新技术只能是空中楼阁，电脑、机器人、宇宙飞船4等都只能是天方夜谭，所以不管怎么样的高新技术，都是要以开发和利用自然资源，进而分离或合成出高纯的材料为基础的[4]。3.2精神文明的发展物理学给人类提供了大量物质财富，同时也提供了精神财富。物理学的高技术和强渗透性也使之成为人类社会的重要推动力。人类发展的各个阶段都与物理学的发展息息相关，物理学的基础性、技术性、思想性使之成为推动人类文明进步的重要力量。物理学几乎是一切工程科学的基础。物理学的成就直接发展了各种各样的工程技术，形成了今天门类齐全、多样的工业体系。今天的许多高新技术也仍然是以物理学的研究成果为基础的。这些工程技术的发展应用，极大地提高了社会生产力水平，改变了人类的生活、生产方式，创造了辉煌的物质文明。比如，机械、建筑科学就是经典力学原理的实际运用，今天的电力、电子工业是电磁学发展的结果，光学特别是激光技术使得光纤通信、互联网、激光医学等莲勃发展[5]。在万有引力定律基础上发展起来的航天技术使得人类的足迹不断地向宇宙深处延伸。物理学在自身的发展进步中积累的思想方法是人类思想领域的瑰宝。这些思想方法和物理学的研究成就一道在改善人们的生产、生活条件的同时，也改变着人们的思维方式。指引着人们破除迷信、消除愚昧、尊重客观事实、尊重科学，不断追求真、善、美，推动人类文明的车轮该滚向前。可以说没有物理学的发展就没有人类社会和文明的巨大进步。4物理学的学科地位及发展方4.1物理学在自然科学群体中的地位众所周知，20世纪以来物理学取得了突飞猛进的发展和极其辉煌的成就，物理学一直是整个科学技术领域中的带头学科并成为整个自然科学的基础，成为推动整个科学技术发展的最主要的动力和源泉，并对人类社会文明进步产生了极其深刻的影响。正如杨振宁教授所说：“在20世纪，物理学产生了奥妙的观念革命，从而改变了人类对空间、时间、运动和力这几种基本概念的认识；深入探索了物质内部结构的奥秘，通过技术进步为人类生产力带来了空前增长。”物理学的学科性质决定了它是整个自然科学的基础。物理学的基本概念、基本理论、基本实验手段和研究、测试方法，已经成为并将继续成为自然科学的各个学科（诸如宇宙学、天文学、地学、化学、生物学、医学等）的重要概念、理论的基础和实验、研究方法，从而推动各个学科深入而迅速地发展。物理学向自然科学各个学科的广泛5渗透和移植，促使一系列交叉学科、边缘学科不断涌现。而正是这些交叉学科、边缘学科，有可能成为未来学科中最有希望、取得成果最多的领域。4.2物理学的发展趋势虽然在20世纪近代物理学革命以后的约为3/4世纪