物理学发展概述

一.古代

无论在古代东方还是在古代西方，物理学实际上仍处于初级阶段，严格地说，它不是“学习”。当时，物理知识与哲学交织在一起，如古希腊形成的自然哲学。另一方面，它与技术相结合，体现在各种技术中(不仅仅是生产技术)，如中国古代的科学技术。直到欧洲进入文艺复兴时期，物理学才形成了一个独立的知识体系。

具体来说，古代物理学有以下特点:

1.就内容而言:古代物理知识基本上是对某些现象的描述，如中国古代的莫箐和考工记中记录的大量机械和光学知识；有时，虽然一些普遍的自然法则已经被总结出来，但它们通常处于经验法则的阶段。有时即使有一种理论形式，也大多是思辨的，而不是严谨的科学理论，如古代原子论和元气论。然而，古希腊的阿基米德(约公元前287-212年)推进了他的一些工作。例如，他的杠杆定律和浮体定律并不完全是经验定律，他有严格的论证。因此，有人认为他超越了时代，是“古代世界第一位最伟大的现代物理学家”。

2.在研究方法上，主要是直觉观察、直觉猜测，加上形式逻辑的演绎。恩格斯称这种方法为“古代天才的自然哲学的直觉”这种方法把自然视为一个统一的整体。在直觉的基础上，通过初步的比较和简单的归纳，它从个体跳跃到一般，并直接猜测出一般的结论。然后，从这个总的结论出发，用演绎的方法来推理和处理问题。

3.关于社会功能:古代社会的生产水平很低，对物理知识的需求非常有限。在古代中国，一方面，物理知识来自社会实践的直接经验，并且经常与各种技术相结合。另一方面，它来源于对自然现象的猜测和推测，从而与各种哲学思想相融合。虽然这两个方面是相关的，但它们在两个不同的领域已经存在了很长一段时间，而且无法联系起来。儒家高度重视哲学研究，轻视技术研究。与科学技术相比，它谴责这是一种“雕刻昆虫的小技巧”。“玩东西失去雄心”就足够了，使整个科学技术，包括物理学，在社会中处于非常低的地位。在欧洲中世纪，哲学和科学完全是神学的奴隶。宗教神学认为，任何对知识的渴望，如果不以认识上帝为目标，都是邪恶的。他们认为真正的科学思想是异端邪说。科学，包括物理学，被认为是被社会排斥的外来力量，看不到太多的社会功能。

古代也可以分为几个小阶段。对西方来说，它可以分为古希腊、罗马和中世纪。古希腊罗马时期(从公元前8世纪到公元4世纪)大致相当于春秋时期到魏晋南北朝时期。古希腊文明受益于古埃及和两大河流流域的早期文化(古希腊的科学贡献是在古巴比伦文明和埃及文明的基础上创造的)。从公元前7世纪到6世纪，古希腊文化逐渐进入繁荣时期。自公元前1世纪罗马征服欧洲以来，学术研究的热潮开始消退。后来，甚至古希腊学术名著也相继失传。这一时期的学术成就对后来的物理学影响最大。公元前584年，萨摩斯的毕达哥拉斯？-497强？)学派、原子论和亚里斯多德(公元前384-322年)理论，当然还有欧几里得(公元前323年？-275强？)几何学、阿基米德力学和托勒密斯(克劳狄乌斯·托勒密斯，85？-168？)天文学等。从公元5世纪到15世纪，这是欧洲历史上的一个中世纪时期，相当于从南北朝到明朝中叶的时期。这是欧洲封建社会从兴起到衰落到逐渐恢复的整个时期。早期，一些历史学家称之为“黑暗时期”，教会统治一切，古希腊自然哲学几乎被人们遗忘。正是东方的阿拉伯人保存了亚里士多德和托勒密的著作以及许多其他古希腊经典，形成了灿烂的阿拉伯文化。(7至8世纪后，阿拉伯人在中东崛起，并很快成为一个幅员辽阔的国家，横跨亚洲、欧洲和非洲。阿拉伯人意识到他们的文化是落后的，并以极大的热情和巨大的努力吸收了先进的东西方文化。幸运的是，这些珍贵的文化遗产只能通过他们努力寻找、收集、整理和保存他们所能获得的古希腊学术经典来保存。因为他们吸取了东西方的长处，阿拉伯也成为了东西方之间的桥梁。)在中世纪晚期，经院哲学利用亚里士多德哲学和托勒密天文学中的消极因素来证明上帝的存在，并残酷地压制被视为“异端”的*科学研究。因此，包括物理学在内的自然科学的发展极其缓慢。在欧洲中世纪，亚里士多德的思想和方法是最有影响的。有人甚至说，现代物理学是在逐点批判亚里士多德理论的基础上产生的。总的来说，中世纪是欧洲文明史上相对贫困的时期。它意味着一个黑暗的山谷，从古希腊思想的顶峰跌落，然后挣扎着爬上现代科学知识的斜坡。

与欧洲不同，中国古代的科学发展不能明确划分为几个阶段。它具有可持续发展的特点。春秋战国时期是中国古代从奴隶制向封建制过渡的时期。社会变迁、生产力的飞跃和百家争鸣加速了古代科学知识的积累过程，奠定了中国古代科学知识的基本框架和方法，形成了自己独特的传统。从那以后，尽管中国古代科学的进程经历了起起落落，但总体上发展缓慢。中国古代科学从外国吸收的东西不多，并且顽固地保持着自己的特点。自明代中叶以来，它已被迅速发展的西方科学所超越。总的来说，中国古代科学衰落并终结了。

(参见潘永祥、王绵光主编的《物理学简史》，湖北教育出版社1990年版，第8-10页。)

第二，现代

现代物理学产生于资产阶级革命时代，是在资本主义生产发展的推动下发展起来的。与古代物理学的萌芽期相比，现代物理学具有以下特点:

1.就内容而言，现代物理学是以实验为基础的。它强调系统和有目的的实验，而不是简单地观察物理现象。它根据对实验事实的观察进行仔细的分析和推理，而不是猜测和推测。这些经验法则中有许多已被提升为系统理论，并在巩固领域逐步建立了严格的理论体系。此外，现代物理学已经从哲学和其他自然科学中分离出来，走上了独立发展的道路，实现了系统的、全面的发展。

2.在研究方法上，采用实验与数学相结合的方法进行研究。这一时期科学方法论的主要代表著作是弗朗西斯·培根的《新工具》和笛卡尔的《方法论》。培根强调实验和归纳的重要性，而古代亚里士多德只强调思辨的演绎。他认为:“我们主要从希腊人那里获得的那种智慧就像一个充满知识的童年，具有儿童的特征:它能说话，但不能生育，因为它充满了争论，但没有效果。”笛卡尔以理性反对中世纪经院哲学。他不重视实验，认为通过现象的直接感知和归纳获得的知识是不可靠的。他坚持真理是通过理性和直觉获得的，主张先找到完全清晰、明确的不证自明的真理，然后通过数学推导出系统:这是对古希腊理性主义传统的继承。这两种方法的互补和结合是现代物理学中使用的实验数学方法，从而使物理学越来越精确。

3.在社会功能方面:现代物理学有效地促进了资本主义生产的发展，打破了封建主义的精神枷锁。它的社会功能逐渐凸显，物理学的研究开始了社会化的进程。资产阶级认识到以物理学为主要标志的现代科学是他们反封建斗争的有力武器，并采取了保护和奖励政策。拿破仑(1769-1821)通过鼓励科学发展充分证明了这一点。到19世纪，物理学在指导生产方面发挥了非常重要的作用。

现代也可以分为三个小阶段:

1.创作阶段:从16世纪中叶到17世纪。这一阶段最大的成就是建立了以牛顿力学为中心的经典物理体系。

2.消化和发展阶段相对缓慢:包括整个18世纪。这一阶段的主要特点是消化和普及以牛顿力学为代表的科学知识，使物理知识成为社会进步的动力，在英国工业革命和法国启蒙运动中发挥了巨大的社会影响，从而为19世纪物理学的进一步发展提供了坚实的物质基础和强大的社会保障。

3.全盛时期:它覆盖了整个19世纪。其主要特点是:(1)继力学、光学、热力学、电磁学等学科之后，各种物理学科之间的差距逐渐被填补。(2)由于能量守恒原理的发现和电磁理论的建立，普遍联系、变化和发展的概念逐渐在物理学中扎根，物理学家对物理世界的统一性有了进一步的认识。(3)物理学极大地促进了人类的生产和生活。电磁学的发展使人类进入了电的时代。

(参见潘永祥、王绵光主编的《物理学简史》，湖北教育出版社1990年版，第10-11页。)

三。现代

现代物理学(也称经典物理学)在19世纪实现了全面发展，因此有些人乐观地认为经典物理学已经有了非常完整的原理和方法来理解整个自然。然而，从19世纪最后几年到20世纪初的一些新发现完全打破了人们的盲目乐观。这些新发现与旧理论之间的尖锐矛盾导致了世纪之交物理学的一场深刻革命，使20世纪的现代物理学与19世纪末之前的物理学发生了质的区别。具体而言，它具有以下特征:

1.现代物理学革命始于1885年X射线的发现，它把物理学的研究扩展到微观和宏观的物质层面，扩展到接近光速的高速运动的新领域，从而严重影响了经典物理学的基本概念和整个理论体系。一方面，我们已经发现了各种关于微观世界结构的惊人事实。另一方面，相对论和量子论的建立给人类对物质运动、时间和空间以及因果定律的理解带来了根本性的变化。人们普遍认为，任何物理理论都不可能是永恒的真理，它会随着时代的发展而发展。不合规和创新已经成为20世纪物理学的一个显著特征。

2.现代物理实验和观测技术及设备的力量无法与经典物理时代相比。例如，美国费米实验室的一个5千伏质子同步加速器有一个直径2公里、周长6公里的主跑道管。磁场需要100，000千瓦的电能，而新墨西哥州的一台射电望远镜有一个臂长21公里的天线阵列。随着现代物理实验和观测技术的高度发展，人类的“视觉”在深度(微观)和广度(宇宙学)上比19世纪末扩大了10万倍以上。人类的洞察力已经能够从大于厘米的原子团簇渗透到小于厘米的基本粒子中。人类的地平线也从直径10万光年的银河系扩展到直径200亿光年的大宇宙。另一方面，随着现代物理学和日常经验之间的距离越来越远，越来越抽象，物理理论的发展依赖于实验的发展。与经典物理学相比，理性思维更需要掌握。

3.现代物理学革命不仅促进了物理学本身的发展，也促进了现代科学技术的全面发展。在物理学的推动下，生物学取得了革命性的突破，代表生命主要特征的遗传密码被破译，从而逐渐填补了整个物理学和生命科学之间的鸿沟。自然科学已经形成了一个以物理学为支柱的不断扩展的多层次综合统一的整体。科学研究已经从古典物理时代的个体劳动的“小科学”转变为社会化集体劳动的“大科学”。研究活动的规模越来越大，已经从企业规模发展到国际规模，如欧洲核研究中心和地球物理年。伟大科学最突出的例子是美国在1961年组织的阿波罗登月计划，该计划动员了40万人，历时11年，耗资240亿美元。这在古典物理时代是不可想象的。

与经典物理学相比，现代物理学的社会功能更加突出。现代物理理论不仅应用于单一技术的发展，更重要的是，它开辟了新的技术领域，建立了全新的产业体系，对全面指导生产发挥了更大的作用。可以说，以现代物理学为骨干的现代科学技术已经成为人类历史发展的决定性力量。