宝水的72松博客

作者：贾利群等    文章来源：《安阳师范学院学报》2004年    点击数： 1537    更新时间：2006-3-11

今天，我们享用着科学研究所带来的前所未有的技术成果，然而，这一切都离不开物理学的研究和发展。近400年，尤其是近100多年，人类社会的进步超过了过去的几千年。而这段时期，也正是物理学飞速发展的时期。今天的物理学正以它特有的魅力，影响和推动着其它学科乃至社会的飞速发展，并日益展现出其强大的基础科学功能。

1、物理学与其它学科的关系

由于物理学科的基础性，它研究的是物质的基本结构及其运动的一般规律，所以物理学的研究范围极其广泛，从基本粒子到整个宇宙，都是物理学研究的范畴，几乎包括所有学科的研究领域。物理学研究所建立的新概念、新的研究方法，以及由于物理学研究发展起来的特殊环境条件、测量和研究手段，不仅极大地促进了人类对自然界的认识，而且对其它学科和工程技术的发展也指明了方向。可以说，物理学的发展为其它学科的发展奠定了理论和物质基础，物理学的每一个大的革新都为其他学科的发展构建了一个新的技术平台。物理学理论的重大突破带来了三次产业革命，并导致了其它学科诸如信息科学、材料科学、农业科学、军事科学以及生命科学等学科的大发展。

当代，物理学科研究的突破导致技术变革所经历的时间正在缩短，从而在近代物理学与许多高技术学科之间形成一片相互交叠的基础性研究与应用性研究相结合的宽广领域。物理学科与技术学科各自根据自身的特点，从不同的角度对这一领域的研究，既促进了物理学的发展和应用，又加速了高新技术的开发和提高。

2、物理学对自然科学发展的促进作用

2 .1 物理学对信息科学发展的促进作用

信息是一种极为重要的社会资源，它与能源、材料并称为现代社会的三大支柱。

信息科学的内容包括传感技术、通讯技术、计算机技术和自动化技术。物理学中的原子分子物理、光物理、声学物理以及激光技术、近代光学技术、光电子技术、材料科学技术等对现代信息技术影响最大，构成了信息通讯技术的基础。激光的出现使通讯技术的面貌焕然一新，激光出现后蓬勃发展起来的非线性光学在激光技术信息处理和存储、计算技术等方面有重要的应用前景。原子分子物理、光物理和凝聚态物理相结合产生了新的激光器、新的激光波段、新的相干光源和各种各样非线性光学器件，促进了通讯信息科学的飞速发展。而近年来发展起来的“量子信息科学”是物理学与信息科学交叉融合产生的新兴学科，涉及物理、计算机、通信、数学等多个学科。由此可见物理学对信息科学的发展具有重要意义。

2 .2 物理学对材料科学发展的促进作用

材料是发展工业、农业、国防、科学技术和提高人民生活水平的重要物质基础。一个国家材料的品种、质量和产量是直接衡量其科学技术和经济发展水平的重要标志。物理学基础研究的新理论、新发现、新效应和新实验技术是材料科学发展的主要动力之一。其中凝聚态物理是物理学中内容最丰富、应用最广泛、最活跃的领域，也是材料技术的基础。随着高温超导、半导体超晶格物理、新型晶体和晶体学、新型磁性材料物理、超微粒子材料(纳米材料)物理等物理学分支的进一步研究，必将极大地推进材料科学的向前发展。

2 .3 物理学对能源科学发展的促进作用

随着全球能源的需求量愈来愈大，仅靠大力开发石油、天然气、煤等传统能源已不能满足社会可持续发展的需要。对新能源的开发利用、节约能源成为引人瞩目的新技术，而能源科学的发展完善离不开物理学作为基础和后盾。例如，原子能的开发和利用离不开物理学中的核物理和高能物理学，太阳能的开发利用离不开凝聚态物理和光物理学，而近年来物理学家对反物质的研究，则可能会给人类带来新的能源。反物质这东西很神秘，只要一露面，立即就会与正物质结合，同时放出大量的能量。关于通古斯大爆炸有各种假说，其中之一认为，1908年中西伯利亚的通古斯大爆炸，就是由于天外飞来一块由反物质组成的陨石与正物质在通古斯上空结合放出大量能量而造成的。据估计，一克反物质与正物质结合时，放出的能量相当于世界上几个最大水电站发电量的总和。

2 .4 物理学对空间科学发展的促进作用

空间科学包括应用卫星技术、载人航天技术、从空间研究地球及宇宙整体行为的技术和微重力科学技术，而这些都离不开作为其基础的物理学。物理学研究的水平高低直接决定了空间科学技术的发展。众所周知，物理学是卫星和火箭发射、运行、控制的直接理论基础，天体物理、大气物理和地球物理是空间技术的重要理论背景和设计基础。不久前，经过半年多星际旅行，美国”勇气”号火星车于美国太平洋时间2004年1月3日20时35分(北京时间2004年l月4日12时35分)左右，在火星表面成功着陆。而物理学家对新能源—反物质的研究，则会促使空间科学飞速发展。物理学家预测，假如利用反物质推动太空船，只需六个星期便可到达火星。

2 .5 物理学对生命科学发展的促进作用

生命科学的研究离不开物理学作为基础和手段。研究生命现象会遇到一个根本性的问题:什么是生命?对此，1944年，量子力学创始人之一薛定愕在《什么是生命》一书中预言了遗传密码的存在和生命赖“负熵”而生存。此外他还指出:量子力学应当成为生命科学的基础。这在生命现象研究中是前所未有的突破。运用力学对生命现象的研究，可追溯到伽里略、牛顿和哈维。

物理学还为生命科学提供了现代化的实验手段和技术。早在1791年解剖学家、物理学家伽伐尼(L.Galvani)用电刺激蛙神经，发现了生物的导电现象。1927年，马勒(H .J.Mullor)用x射线使发果蝇的基因发生突变，开辟了遗传学研究和实际应用的新领域;最近，瑞士科学家又用x射线晶体成像法首次发现了DNA关键部位的原子结构，为人类从原子层次揭开生命之谜开辟了道路。

物理学中的理想模型、研究方法和计算方法，在生物系统中得到广泛的应用。用分子涨落的方式对DNA与RNA的结构和动力学特征所做的量子力学计算结果，其精确度令人十分满意。

2 .6 物理学对军事科学发展的促进作用

从科学技术发展史看，一种崭新武器的出现，都离不开物理学的理论，尤其是核物理学的研究成果，更是极大地影响着军事科学的发展。从现在和未来来看，纳米技术的迅猛发展，特别是微机电系统的初步成功，为军事科技工作者研制纳米武器奠定了物质基础。他们可尽情发挥想象力，研制出千奇百怪的战场“精灵”。诸如“麻雀”卫星少蚊子”导弹少苍蝇”飞机少蚂蚁士兵”等。

2 .7 物理学对农业科学发展的促进作用

2 .7 .1 物理学与植物经络学

在我国率先举起物理农业大旗的侯天侦教授从植物的电、声、热、核等生物物理特征的测定，植物的光合、呼吸代谢以及运动周期等方面的研究中，发现了“植物具有类似于人体和动物的经络控制系统”，发现了植物经络系统的穴位，提出了植物控制系统的理论，创立了植物经络学说。

2.7.2 草木知音一植物声学

近年来，世界各国科学家进行了多种实验，探索声波或音乐对农作物的影响，希望用声音提高产量或改良品质，并且出现了可喜的苗头。

1000多年来草木知音现象的原理一直是一个不解之谜。中国科学家根据植物经络学说很好地解释了草木之音现象，揭开了草木知音现象的科学原理，中国科学家还精确地测定出了植物的自发声和接受声的频率，并运用发明的植物声频押制技术大大地提升了作物产量和品质目前.

这种奇特的技术已在美国和中国北京、新疆、山西等地的133公顷农田应用，30多种农作物产量大幅度提高，抗病虫害能力也有所增强。

当前，农业正处于由化学农业向生态农业过渡时期，而物理农业是实现生态农业的主要途径之一，即将电、磁、声、光、热、核、辐射、微重力等物理学科的基本知识和相关领域的高新技术作为有效的“物理肥源”应用于农业中，在无污染的条件下达到选种、增产、优质、抗病和简化管理等目标。

2.8 从诺贝尔奖看物理学对其它学科发展的促进作用

据不完全统计，20世纪中叶以来，获得诺贝尔生理及医学奖者中，具有物理学背景者约占60%。获得诺贝尔化学奖者中，具有物理学背景者约占50%以上。诺贝尔经济学奖第一位获奖者便是具有物理学博士学位的杨廷伯根。据不完全统计，获得诺贝尔经济学奖者中，具有物理学背景者约占50%左右。由此可见，物理学对其它学科发展具有巨大的促进功能。然而在物理学方面，迄今为止尚未发现非物理学背景的学者获得诺贝尔物理学奖。

为什么具有物理学背景者进入其它学科获得了诺贝尔奖，而非物理学背景者迄今却无人问津诺贝尔物理学奖呢?其主要原因在于物理学研究的是物质的基本结构和物质运动的一般规律，物理学是自然科学的基础学科、核心学科和带头学科，物理学和其它学科相结合，很容易在边缘交叉领域上取得重大突破;另一方面在于物理学研究方法的普适性。例如，具有物理学背景者利用物理学的理想模型方法在经济学领域取得突破，从而获得1997年诺贝尔经济学奖就是重要例证。

可见，物理学昨天和今天都对科学技术乃至社会的发展起着重要的推动作用，明天也将如此。

3、运用自然辩证法的原理探讨物理学对自然科学发展促进作用的原因

物理学是自然科学的基础，它是在人们认识自然和改造自然的过程中发展和壮大起来的。自然科学与生产实践相结合变成直接的社会生产力，社会生产力的发展又推动自然科学向更深层次发展。也就是说，生产决定科学，科学又反作用于生产。生产力的三要素包括劳动者、劳动工具和劳动对象。劳动者的劳动能力主要决定于他的科学知识水平，一个时代的劳动能力则决定于当代科学发展的水平。正是由于物理学的发展使得人们的科学知识和实验技术水平得到了大的发展，推动了自然科学的向前发展。作为生产力中物的因素的劳动工具、劳动对象的改革和创新也与物理学的发展密不可分。资本主义大工业生产以来所经历的三次大的技术工业革命，每一次都是以工具的变革为标志。正是因为出现了电子器件、半导体、激光、原子能等方面的一系列新工具，工业部门才推动了当代军事工业、信息产业、材料工业等新的学科的出现和发展。同时随着自然科学的不断进步使得劳动对象的范围不断加深和扩大，开辟了新的自然科学的研究领域诸如太阳能和潮汐能的利用、核能的开发利用、航空和航天技术、纳米技术、超导技术等等。

从更深层次上分析，物理学的发展和完善不仅推动了整个自然科学的发展和完善，同时也推动了社会的进步。物理学中的科学实验方法是检验自然科学真理性的标准。毛泽东同志曾经指出:“许多自然科学理论之所以被称为真理，不但在于自然科学家们创立这些学说的时候，而且在于为尔后的科学实践所证实的时候。”物理学的发展促进了辩证唯物主义的完善和发展，它的每一次大的飞跃都为自然科学的发展创建了一新的平台。在这个新的平台之上，社会对新的技术的需求增大。正如恩格斯所总结的:“社会一旦有技术上的需要，则这种需要就会比十所大学更能把科学推向前进。

作者：贾利群，王喜中，张耀宇