2005年是聯(lián)合國確定的國際物理年,我國也舉辦了“物理年在中國”活動,以紀(jì)念特殊相對論(又稱狹義相對論)發(fā)表100周年和偉大的物理學(xué)家愛因斯坦逝世50周年。19世紀(jì)末、20世紀(jì)初,在古典物理學(xué)出現(xiàn)危機(jī)的關(guān)鍵時刻,愛因斯坦與其他物理學(xué)家們以一系列創(chuàng)新性的科學(xué)發(fā)現(xiàn)與理論成就,共同拉開了相對論和量子理論為基礎(chǔ)的現(xiàn)代物理學(xué)革命的帷幕。
相對論和量子力學(xué)是20世紀(jì)最重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn),不僅為我們提供了從微觀夸克到宏觀宇宙的物質(zhì)和運(yùn)動的圖像和規(guī)律,豐富了我們的物質(zhì)觀和宇宙觀,而且為20世紀(jì)技術(shù)的發(fā)展提供了科學(xué)的基礎(chǔ),并推動著人類社會進(jìn)入了一個全新的時代。
我們舉辦世界物理年活動,不僅僅是為了紀(jì)念相對論和愛因斯坦,也不僅僅是為了回顧100年來的物理學(xué)發(fā)展與成就,我們更應(yīng)看到物理學(xué)在推動人類科技、經(jīng)濟(jì)、思想文化和社會的進(jìn)步中所起到的突出作用。從400多年前的第一次科學(xué)革命以來,物理學(xué)充分顯示了作為先進(jìn)生產(chǎn)力的開拓者、先進(jìn)文化的創(chuàng)造者和社會進(jìn)步的推動者的巨大作用。物理學(xué)是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、基本運(yùn)動規(guī)律及其相互作用的學(xué)科。物理學(xué)的性質(zhì)決定了它是整個自然科學(xué)的重要基礎(chǔ),是許多高新技術(shù)的重要基石,先進(jìn)思想、先進(jìn)文化的重要源泉。
科技創(chuàng)新決定著一個民族的命運(yùn)。從某種角度來看,物理學(xué)的發(fā)展歷史就是無數(shù)科學(xué)家不斷創(chuàng)新的歷史。愛因斯坦和其他眾多物理學(xué)家的成長與科研經(jīng)歷,為中國科學(xué)界、教育界和全社會提供了極其寶貴的啟示。中國要成為科學(xué)強(qiáng)國,必須改革我們的教育方法,創(chuàng)造良好的研究環(huán)境,培養(yǎng)和造就一代有理想、有道德,充滿社會責(zé)任感,掌握、創(chuàng)造和應(yīng)用最新科技成就,敢想敢于,敢于超越,全身心獻(xiàn)身于振興中華事業(yè)的創(chuàng)新型人才。
前言
一 沖破黑暗的第一次科學(xué)革命
1.推動地球的巨人——哥白尼
2.獻(xiàn)身科學(xué)的勇士——布魯諾
3.天才的觀測家——第谷
4.天空立法者——開普勒
5.近代物理學(xué)之父——伽利略
6.近代物理學(xué)之集大成——牛頓
7.實(shí)踐是檢驗(yàn)科學(xué)理論的標(biāo)準(zhǔn)
8.科學(xué)活動的組織化
9.物理學(xué)革命帶動其他學(xué)科發(fā)展
10.點(diǎn)燃理性之光
二 助燃產(chǎn)業(yè)革命的火與電
1.蒸汽機(jī)的呼喚
2.為蒸汽機(jī)工作原理作出科學(xué)定義
3.為天地間各種能量制定法則
4.打開奇妙的電、磁世界
5.電、磁是一家
6.磁生電
7.電磁理論之集大成
8.開啟電氣時代
9.從“生產(chǎn)一技術(shù)—科學(xué)”到“科學(xué)一技術(shù)一生產(chǎn)”
10.科學(xué)與技術(shù)攜手改變世界
11.催生先進(jìn)思想的科技火花
三 開啟新紀(jì)元的近代物理學(xué)革命
1.烏云陰影下的經(jīng)典物理學(xué)
2.揭開物理學(xué)革命的序幕
3.“紫外災(zāi)難”引發(fā)的“量子閃電”
4.沖破“以太烏云”
5.識宇宙之宏
6.探粒子之微
7.發(fā)掘物質(zhì)內(nèi)部的巨大能量
8.新儀器的發(fā)明推進(jìn)科學(xué)進(jìn)步
9.引發(fā)化學(xué)和生命科學(xué)的革命
四 新技術(shù)革命的發(fā)動機(jī)
1.原子能時代
2.航空航天時代
3.電子技術(shù)與信息時代
4.軍事變革
5.激光技術(shù)
6.超導(dǎo)技術(shù)
7.物理學(xué)的魅力
8.回顧與啟示
一 沖破黑暗的第一次科學(xué)革命
16世紀(jì)中葉之前,人類對自然的認(rèn)識受宗教、神學(xué)和迷信的影響很大。人們普遍認(rèn)為自然和天體的運(yùn)動是神秘的,是由一只看不見的上帝(或其他神靈)之手控制的,而科學(xué)家的工作不過是論證和揭示上帝如何創(chuàng)造、支配世界和宇宙的。
同時,由古希臘學(xué)者亞里士多德提出、托勒密加以發(fā)展的地心說體系深入人心。人們認(rèn)為地球是宇宙的中心,太陽和其他一切天體都圍繞著地球轉(zhuǎn)動。由于地心說符合上帝創(chuàng)世和造人的教義,因此成為基督教的理論根據(jù),其他一切均被視為異端牙邪說。
16世紀(jì)中葉至17世紀(jì)后期,在歐洲發(fā)生了人類歷史上第一次科學(xué)革命。物理學(xué)是這場革命的主角,既是發(fā)動者又是完成者。從此,科學(xué)擺脫了神學(xué)的陰影,走向理性,誕生了近代科學(xué)。
13世紀(jì)法國印刷的《圣經(jīng)》中描繪上帝創(chuàng)世的插圖。上帝正在使用圓規(guī)以幾何的方式設(shè)計宇宙,形象地表明了當(dāng)時科學(xué)在基督教中的地位--科學(xué)是上帝創(chuàng)造和支配世界的工具。
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