论物理学及技术革命之间及关系.docVIP

论物理学与技术革命之间的关系 论物理学与技术革命之间的关系 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。 物理学对科学技术和生产力的发展起着最直接地推动作用，几次工业革命便是最好的验证。其都是由于物理学深刻地揭示了自然规律，构成了认识自然、改造自然的巨大力量，为科技发展提供了方法和技能。近一个世纪以来，物理学又有了崭新的进展，带来相应的新技术革命。 物理学与第一次工业革命 17世纪，牛顿完成了划时代的伟大巨著《自然哲学之数学原理》，其奠定了整个经典物理学的基础，并对其他自然科学的发展起了极大的推动作用。牛顿力学的建立，是自然科学从自然哲学中分化出来的第一重大事件，实现了自然科学的第一次大综合，使人类对自然界的认识跨进了划时代的一大步。经典物理学的思想方法、定量规律及实验基础，使科学技术的发展摆脱了当时多少还带有经验式的、工匠式的、思辨色彩的落后状态，加快了科学技术的发展步伐，为第一次工业革命大规模发明和使用机械打下了基础。 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。从17世纪初已经有很多人着手这方面的工作，但都没取得重大进展。直到1698年，英国的Thomas Savery才研制成功实用的蒸汽水泵。1705年，英国的Thomas Newcoman，发明了第一台蒸汽推动活塞工作的抽水机。James Watt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、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J. Black的理论指导。因此， M. H. Cohen指出：“我们的制造厂不再被交给无知的工作者；相反，在他们中的大多数人中，有非常有知识的人，有受到良好教育的物理学家们，为了促进有用技艺的进步，我们必须指望他们”。 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。 牛顿力学和蒸汽机的发明，使人类进入了机械化时代。 物理学与第二次工业革命 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William Gilbert，但其研究停留于现象层面。此后一百多年，电和磁的研究非常缓慢。18 世纪，美国的Benjamin Franklin证明了电的同一性，还定义了正负电荷，提出了电荷守恒定律。法国科学家Charles Augustin Coulomb借助扭秤实验得到了静电作用的平方反比定律。1820年，丹麦的奥斯特Hans Christian Oersted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Andre Marie Ampere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，英国的Michael Faraday通过10年的努力，终于在1831年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，为麦克斯韦电磁场理论奠定了重要的理论基础和实验基础。麦克斯韦于1873年建立了经典电磁理论方程组——麦克斯韦方程组。其中，麦克斯韦提出了“涡旋电场”和“位移电流”假说，预言了电磁波的存在，算出了电磁波的传播速度，从理论上证明了光是一种电磁波。电磁理论发展到了一个辉煌的时期。10年后，德国的Heinrich Hertz在实验室实现了电磁波的发送和接收规律，还证明了电磁波的一系列光学性质，为麦克斯韦理论的确立给出了权威性的证明。这样就实现了物理学的第三次大综合即电、磁、光的综合。 电磁感应现象的发现奠定了电力工业最重要的基础；对电磁波运动规律的研究也是电讯技术发展所不可缺少的。19世纪80年代，欧洲各国的物理学家相继发明了交流发电机、变压器、交流感应电动机和输电系统。这些研究和发明, 为建造大容量电机，获得强大电力提供了技术上的可能性；实验室里成功的技术开发，引发