物理學是當代高新技術(shù)的主要源泉

1、物理學是當代高新技術(shù)的主要源泉摘要:本文論述了物理學理論發(fā)展的過程，以及在把物理學理論應(yīng)用于實際時所取得的成就。從經(jīng)典物理學物理學發(fā)展到今天的近代物理學，實踐證明物理學仍然是當代高新技術(shù)的主要源泉。關(guān)鍵詞:空間時間質(zhì)量能量科學技術(shù)物理學是一門既古老又年輕的自然科學，它對現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展起著重要的作用。物理學和其他自然科學一樣，是研究自然界中物質(zhì)運動的客觀規(guī)律的科學。細分起來物理學大致經(jīng)過了四個發(fā)展階段。1物理學的發(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，研究對象為宏觀低速運動的物體。例如:汽車、火車的運動，地球衛(wèi)星的發(fā)射。在牛頓力學中，牛頓認為:質(zhì)量、時間、空間都是絕對的。也就

2、是說，對于時間來講不存在延長和收縮的問題，即時間是在一秒鐘，一秒鐘地或一個小時，一個小時地均勻流失。對于空間和質(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論力學，愛因斯坦在1905年發(fā)表了論文相對論力學。愛因斯坦認為空間、質(zhì)量、時間都是相對的。并且找出了動質(zhì)量和靜質(zhì)量之間的關(guān)系：其中m0為靜質(zhì)量;m為動質(zhì)量。1.3微觀低速階段其理論是薛定諤，海森堡兩個創(chuàng)立的量子力學。研究對象為分子、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。負電子與正電子相互作用湮沒一一轉(zhuǎn)化為二個丫光子，例如閃電”2物理學與工程技術(shù)的關(guān)系物理學與工程技術(shù)有著密切的關(guān)系，他們之間是相互促進共同發(fā)展的。我們平時常說科學技術(shù)，實際上科學和技術(shù)是兩個不同的概念?？茖W解決理論問題，而技術(shù)解決實際問題?？茖W是發(fā)現(xiàn)自然界當中確實存在的事實，并且建立理論,把這些理論和現(xiàn)象聯(lián)系起來?？茖W主要是探索未知，而技術(shù)是把科學取得的成果和理論應(yīng)用于實際當中，從而解決實際問題。所以技術(shù)是在理論相對比較成熟的領(lǐng)域里邊工作。科學與工程技術(shù)相互促進的模式主要

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

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)電磁學發(fā)電機，電力電器，無線電通信技術(shù)電磁學；電磁學從庫侖定律的發(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基本理論，這些都是科學家在實驗室里邊逐漸形成的，這都是理論建立的過程，而這些理論應(yīng)用于實際就發(fā)明了電動機、發(fā)電機等其它電器以及無線電通信技術(shù)，而這些實用技術(shù)的進一步發(fā)展又給電磁學提出來了許多需要解決的實際問題。正是這些問題的逐步解決，使得電磁學更加的完善和在理論上進一步得到了提高。(2)量子力學,半導體物理晶體管超級大規(guī)模集成電路技術(shù)，電子計算機技術(shù)，激光技術(shù)一一量子力學，激光物理;量子力學是20世紀初期為

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體技術(shù)，而半導體技術(shù)的進一步發(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)生電子計算機的主要物質(zhì)基礎(chǔ)，而正是由于電子計算機技術(shù)的發(fā)展又向量子力學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了量子力學的進一步發(fā)展和完善。(3)狹義相對論，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;狹義相對論是20世紀初期愛因斯坦建立的一種理論，他是為了解決電磁學等其他物理學科上的一些經(jīng)典物理當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、這種理論當中有一個很重要的理論結(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)用直接導致了或者指導了核能的應(yīng)用，而對于核能的進一步應(yīng)用又提出了許多新的問題，而這些新問題的進一步解決使得理論更加完善而得到進一步提高，從而形成像核物理，粒子物理，以及高能物理等等，那么實際技術(shù)上問題的解決又進一步促進了物理學的發(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)用都形成了當時的高新技術(shù)，物理學仍然是當代高新技術(shù)的主要源泉。所有新技術(shù)的產(chǎn)生都在物理學中經(jīng)歷了長期醞釀。例如：1909年盧瑟福的粒子散射實驗一一40年后的核能利用;1917年愛因斯坦的受激發(fā)射理論一一1960年第一臺激光器的誕生等，整個信息技術(shù)的產(chǎn)生、發(fā)展，其硬件部分都是以物理學為基礎(chǔ)的。參考文獻張啟仁經(jīng)典場論M.北京:科學出版社,2003.井孝功量子力學M.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版社，2004.關(guān)洪.空間:從相對論到M理論的歷史M.北京:清華大學出版社,2004.保羅貝內(nèi)特著,蘇福忠譯.時間M.上海:上海人民美術(shù)出版社,2003.G.司