力学的世界图景的结构中占有统治地位；此外，还必须改变定义这些范畴的方法论本身，即唯物；第一阶段的认识论结论从认识论上看主要有两点变化：；当自然科学的发展接触到了最重要的认识论问题以后，；第二阶段的概念论特点物理学革命的第二阶段指量子力；①旧物理学直观性原则的崩溃；但是非欧几何的出现已使人们认识到，从我们地球上的；直观的图像，而在于要表达出支配现象的规律……，
力学的世界图景的结构中占有统治地位。到了20世纪，物理学中提出了一组新的主导概念――能、场、几率、熵等。机械论世界图景的崩溃并不是说力学和物理学的基本概念在这些理论的适用范围内失去了自己的基本意义，而是指这些概念开始丧失它们占据的主导地位。④这次革命触及了自然科学的哲学基础，使得人们必须重新考虑相应的哲学范畴及哲学原理。如旧的物质观念包含有质量的不变性、广延性、不可入性等。物理学的新发现证明，这些特性只是物质的某种状态所固有的，因而是相对的，可变的，不应该把物质同“形体性”、同实物混为一谈。
此外，还必须改变定义这些范畴的方法论本身，即唯物主义哲学不应该把自己与承认物质的任何具体的物理特征联系在一起，也不应该把自己与承认任何具体的物理世界图景联系在一起。这次科学革命对唯物主义哲学提出了使范畴网符合于科学发展的新水平的历史任务，唯物主义哲学应该吸收这些新内容。
第一阶段的认识论结论
从认识论上看主要有两点变化：①在经典物理科学统治时代，通常人们认为，科学能够达到对现实的认识，这些认识并不依赖于任何条件，并在无论怎样广泛的范围内都是正确的，它们被看作为绝对真理。同时还存在着一种坚定的信念，即认为，由于这些定律有普遍适用性和绝对真理性，因而它们是绝对精确的。而测量技术的提高只会无限提高这个精确度，绝不会否定它。但新物理学使人们发现，测量精度的显著提高有可能发现旧理论的局限性，有可能发现前所未知的物质规律性和属性。这样，用数学语言表达的那些物理学定律也就不再是某种万能的和绝对真理的化身，在物理学的理论结构内，人们发现了测量学的、逻辑―数学的与认识论方面的复杂的相互联系，这就向“认识向真理接近”的旧认识论纲领提出了挑战。②在科学“平静”发展的时期，即在占统治地位的观念和原则牢固确定的时期，科学家不大乐于分析他们所使用的概念，也不大乐意弄清支撑理论结构的那些原始抽象和起始假说的含义，他们是在经典物理学的概念系统中工作的，他们顾不上关心整个系统与客观现实的关系，因为两者的相互一致是从一开始就被设定的。这些科学家集中注意的是科学的具体问题，对元理论层次的态度过于墨守陈规。当科学发展过渡到本质上是新的领域时，他们发现了旧概念是不充分或不适用的，就有必要进行概念论方面的修正；科学的发展还提出了关于实在的问题，关于知识、真理和科学概念涵义的相对性问题，这些也是最重要的认识论问题。
当自然科学的发展接触到了最重要的认识论问题以后，许多物理学家屈从于不可知论和唯心主义的结论，形成了泛滥一时的物理学危机，这个危机的表现之一是：当他们看到原子可分性和电子质量可变性这个事实以后，使他们得出了“原子非物质化了”和“物质消失了”的结论。这个危机的第二个表现是错误地解释了认识中的绝对真理与相对真理的关系。他们认为，经典物理学的理论和概念是如此直观明显，人们对它们的客观真理性是那样的相信，但他们仍然要受到新的实验事实的修正，那么对于在常识看来绝非直观和明显的新概念和新理论又能说些什么呢？它们不更是一种人类理性的纯粹创造吗？不更是一种科学约定的结果吗？记得在19世纪的下半叶，为了与科学家的片面的形而上学思维方式作斗争，恩格斯曾经强调过自然界的一切联系和界限的可变性和条件性，曾几何时，在科学飞速发展的条件下，科学家的形而上学片面性走到了又一极端，表现为不善于理解相对中的绝对成分，流动中的稳定成分了。
第二阶段的概念论特点
物理学革命的第二阶段指量子力学建立的时代，其高潮是在20世纪20年代末和30年代初。这个时期从概念论来看有两个特点：
①旧物理学直观性原则的崩溃。过去的科学实际上是“地球上的”科学，它是人们日常经验的理论总结，所以在这种科学的初始原则中，直观性起着重要作用，感觉的可靠性被当作真理性的一个决定性的标准。19世纪的大多数物理学家断言，自然界在一切可能层次上，显示出它精确地符合于固体和液体运动所遵从的那种规律。理解任何一个物理现象也首先要建立符合于它的经典模型，数学关系则被视为只是对现象进行定量描述的某种完成阶段。
但是非欧几何的出现已使人们认识到，从我们地球上的经验所获得的直观观念已经不再有原则的意义，这是人们在认识客观世界时迈出的新的第一步。到量子力学创立时，放弃经典的描述原则已成为一种历史事实了。正如狄拉克说：“物理科学的主要任务并不在于要为我们补充
直观的图像，而在于要表达出支配现象的规律……，不能期待在原子现象中存在有通常词义下的直观图景，通常词义下的直观模型可以理解为基本上按照经典原则起作用的模型”。
由于科学理论中消除了直观性，导致科学变得更加“抽象”，现在科学家相信公式和数学图解的程度，更甚于相信“常识”的观念。
这种高度抽象的结果，就出现了物理知识中经验和数学相互关系的反常：经典物理中，是先确定理论的数学量（如V、t、T、熵）和与物理客体相对应的规则（方法），然后才是建立形式化的体系（即方程式）；在量子理论中，人们是在相当模糊不清的想法的基础上首先建立形式体系（薛氏方程），然后才向自己提出问题：要使自然界的客体与波函数对应，需要什么样的方法。并在通过某些不成功的尝试之后终于找出了这样的方法。
②认识主体在物理知识结构中起着越来越大的作用。经典物理中，科学家在解释自然过程时是撇开主体不管的，但在量子力学中，为了更客观地解释自然界，就需要考虑“从主体而来的因素对概念系统的贡献”。
经典物理学整个概念系统建立的前提是：从对物质客体的观察行为中能够分离出物质客体的行为。这是一种“直观性抽象”。在这一过程中，不管科学家获得客体信息的程序如何，都不会影响物理过程本身的进行；但在微观现象领域，人们从对物质客体的观察行为中不可能分离出物质客体的行为，科学家获得客体信息的程序也一定要影响物理过程本身。这样，人们对现象的观测就和观测主体有关。所以，为了对自然界进行完全相符的物理解释，在制定相应概念的过程中就要充分考虑科学家接收被研究客体的信息时的各种条件，并要明显地注意主体在这个过程中所起的作用，即对科学家认识活动的主观方面的考虑制约着向客观真理的接近。
但有一点必须指出：在人们对微观世界的认识上，我们知识的客观内容并没有简单的改变，而是思维本身在自己的手段和方法上，在自己的性质和形式上发生着突变，“理解”自然界的标准本身发生着变化，不搞清这一点就会陷入贝克莱的主观唯心主义之中。
随着经典世界图像的崩溃，它的纲领也失去了意义，即不可能像19世纪物理学家说的那样，自然界在一切可能层次上，显示出它精确的符合于固体和液体运动所遵从的那种规律。在物质结构的新质层次上，占统治地位的是自己的特殊规律。也不可能像19世纪物理学家做的那样，在理解任何一个物理现象时首先要建立符合于它的经典模型，因为对非经典客体来说，不可能建立详尽无遗的直观模型。
第二阶段的认识论结论
现代物理学的特点在于抛弃直观性。与这个特点相适应，就在科学家面前提出了相应的方法论问题。这就是要求科学家在制定新理论时，不仅要寻找到合适的数学形式体系，导出明确的公式，而且还要既在操作层次上、又在范畴层次上正确说明这些公式。在科学研究中光有实验和逻辑――数学手段是不够用的，还需要进行纯哲学的研究。在量子力学时期，我们又重新遇到了物理学问题转变为哲学问题的事实，正如爱因斯坦指出的：“物理学的当前困难，迫使物理学家比其前辈更深入地去掌握哲学问题”。这也决定了20世纪最大的一些物理学家，既是新型的科学家，又是哲学家。这样，哲学思维就像实验和数学工具那样，已逐渐成为物理学家理论活动的非常重要的形式。
20世纪最大的一些物理学家感兴趣的哲学问题共有两类，一是与概念有关的探讨，如科学概念的性质，科学概念与实在的联系，赋予科学概念以准确含义的方式等。二是认识论方面的，如抽象和理论的适用界限，新理论与旧理论的联系，数学形式体系在理论加工中的作用等。
中国古代物理学具有辉煌的成就
像8世纪―11世纪的阿拉伯一样，中国的科学技术也是一颗明珠，一颗给正走下坡路的欧洲科学技术送去光明的东方明珠。它在天文、数学、农学、医学、物理等诸学科内，在技术领域都有使西方人大为惊奇的成就。仅从物理学中的“世界第一”就足以证明这一点。
时空观的先进性
在欧洲，人们对时间和空间的认识是割裂的，孤立的，直到20世纪初，相对论才把空间和时间科学地统一起来。但在中国古代，远在先秦时期，不少哲人就把空间和时间联系起来考虑。战国时期成书的《管子?宙合》篇，把时间称为“宙”，空间称为“合”，其中
说，“天地，万物之橐，宙合又橐天地”，意思是说，万物都包涵在天地之内，而天地又包涵在时空的“宙合”之中。墨家对时空的认识又有了新发展，他们把空间称为“宇”，包括东南西北、四面八方的各种不同场所和方位，把时间称为久，“宇久”就是现代的宇宙。
物质无限可分论的最旱提出者
战国的惠施已经认识到“至小无内，谓之小一”，意思是说物的构成单位没有内部的极限，是无限小的。与惠施同时代的辩者还用具体比喻来说明物质的无限可分性，即“一日之捶，日取其半，万世不竭”。这种物质不可穷尽的观点，比古希腊的原子论更深刻地反映了自然界的辩证本性。
对雪花晶体的认
识古代欧洲对雪花晶体的认识始于13世纪，阿尔伯特斯于1260年提到“雪花是星状的。”但对雪花晶体六角对称性的认识，西方直到开普勒才实现。1611年，开普勒在《把六角形的雪花作为新年礼物》的论文中肯定了雪花的六角晶体结构。中国古人对雪花晶体六角对称性的认识始于西汉的韩婴，公元前135年，他在《韩诗外传》中说：“凡草木花多五出，雪花独六出”。这比欧洲要早十几个世纪。
利用振动原理制成的喷水鱼洗
喷水鱼洗，一个类似铜盘的器物，其外缘上有一对称竖起的双耳。当盆内盛水时，如来回摩擦铜盆的双耳，会产生嗡嗡的响声，同时有水柱从水面升起。早在中国五代时期，晋国被辽国战败，晋皇帝投降时（946年）曾向辽太宗贡献了一个能喷水的双鱼瓷盆，这是我国古籍记载中最早的喷水鱼洗。铜质喷水鱼洗的出现则在北宋后期，在宣和年间（）还出现了能喷水的玛瑙质鱼洗。
鱼洗喷水的原理是振动，一种规则的类似圆柱形板的板振动。振动从双耳传到侧壁，产生垂直于水面的横向振动，使水面溅起水花。
西方对板振动的研究始于18世纪下半叶德国的克拉尼。为使板振动变为可见，他在金属板上撒上一层薄砂，然后敲击金属板使它振动，板上的细砂就移到那些不振动的波节线上。他由此画下的各种振动图形就是克拉尼砂图。中国的喷水鱼洗比克拉尼振动板早7个世纪。
对共振现象的认识与实验
我国古代很早就对共振现象有记述，公元前3世纪―4世纪的《庄子》一书就记载了调瑟时发生的共振现象。这种基音与泛音共振现象的发现比西方早得多，欧洲直到15世纪才由达?芬奇首次进行共振实验。《墨子?备穴篇》还记述了共振现象的具体应用：在城墙根下每隔几米，挖一个坑，坑内埋置容量为70升―80升的陶瓮，瓮口蒙上皮革。若有敌人挖地道攻城，可以根据各陶瓮声响情况，确定敌人挖掘的位置和方向。
中国古代不仅很早就懂得共鸣现象，还掌握了消除共鸣的方法。唐代著作《刘宾客嘉话录》记载了这方面的一个故事：洛阳某和尚的房里挂有一个磬，经常自鸣发声，和尚因此惊忧成疾。一天朋友曹绍夔来访，发现磬的自鸣是由寺院的钟声引起的，就用锉把磬锉磨了几下，果然，钟再响时磬不再自鸣了。
世界上最早的游标卡尺
公元初年，王莽变法改制，制作了一种铜卡尺。它长14．22厘米，分固定尺和活动尺两部分。尺的正面刻有寸、分等刻度。从原理、性能、用途看，这个游标卡尺同现代的游标卡尺十分相似，但它比西方科学家制成的游标卡尺早1700多年。
常平架装置
公元4世纪前成书的《西京杂记》记载了长安工匠丁缓发明的被中香炉。当将香炉中的檀香木块点燃后，可以把香炉随便放进被子里，不仅不会烧坏被子，连香炉灰也不会撒出来。奥妙在于炉内有一种叫“常平架”的装置，它由内外两个金属环组成，两环用转轴联结，外环又通过另一转轴与外架联结。这种常平架装置在近代航海磁罗经、电罗经上有广泛应用。欧洲直到16世纪才出现常平架装置，比中国晚了1600多年。
与物理相关的中国的世界第一还有许多，如磁偏角和磁倾角的发现、对太阳能的利用、潜望镜、透光铜镜、光的直线传播、小孔成像、十二平均律等方面的发明和发现，都是在世界上最早的。
物理科学发展的规律
科学是怎样从小到大，一步步发展起来的？其间有没有规律可寻？这是一个十分令人感兴趣的问题，有许多学者从不同角度对这个问题进行了思考和回答，其中比较重要的有：
惠威尔的累积模式
认为科学是一个不断积累的过程。人们从经验认识开始，经过抛弃错误和片面性的过程，上升到理性认识，达到比较完全的真理性。知识就像滚雪球一样，会越积越多，科学的发展就是这种必然真的知识的不断增多的过程。
波普尔的不断革命模式
认为科学发展是从问题开始，针对问题科学家进行各种大胆的尝试性猜测（即提出假设或理论），然后各种理论之间进行激烈竞争，互相批判，并经受观察和实验的严格检验，从而清除错误，筛选出逼真度较高的新理论。新理论又被科学技术的进一步发展所证伪，又出现新的问题，开始科学的下一个发展过程。这是一种从问题到问题的科学发展模式。
库恩的科学革命模式
认为科学发展是新理论抛弃并取代与之不相容的旧理论的革命过程，革命的重要标志是“范式”变换。具体而言，科学发展是从前科学阶段→常规科学时期→危机时期→科学革命时期→新的常规科学时期。
拉卡托斯的科学研究纲领竞争模式
这里所说的“科学研究纲领”是有内在结构的，它由三个互相联系的部分构成。一是硬核，二是保护带，三是方法论规则。科学发展过程就是科学研究纲领从进化→退化→新的研究纲领取代并证伪退化的研究纲领的过程。
基于对上述科学发展模式的研究和比较，许多物理学史研究者对物理科学的发展规律进行了思考，提出了自己的看法，其中吉林省四平师范学院的黄守学、马晓东等四人1981年提出了一个物理科学发展的周期律。他们认为，物理科学的发展共经历三个周期，每个周期都是由现象――理论――观点――成见四个连续阶段构成的。他们把19世纪以前称为第一周期；20世纪初至20世纪20年代为第二周期；从20世纪30年代起至今是物理学发展的第三周期。目前正处于第三周期的第三阶段，即观点形成阶段。
在第一个周期中，四个阶段的界定及所包括的内容如下：
这一阶段主要是记录个别现象和实验结果，并加以归纳和整理。在这一阶段还没有形成现代意义下的理论。在力学领域中，这一阶段是牛顿以前的整个时期。热和分子物理学领域主要是计温学、量热学和热实验方面的发展。电磁现象领域中是从摩擦起电到麦克斯韦电磁场基本方程组以前的一些成果。
在第一周期光是作为一种独立的自然现象研究的。从战国时代墨子对平面镜、凹面镜、凸面镜研究及物与像之间的经验关系的论述起至麦克斯韦提出光的电磁理论止。
它是对一类现象的本质和内部联系的深刻理解，是对现象和因果关系的揭示和对客观世界规律性的认识。主要表现为各领域中基本理论的形成。
在现象阶段被统称为实验定律的那些结论，在理论体系中，有的则处于“原理”的地位，有的则处于由原理推导出的结论地位，即下降为定理的地位。如阿基米德原理，动量守恒定律虽然历史上是直接从实验得到，其实在理论体系中只处于推论的地位，即“定理”的地位。
理论阶段在力学中的标志是1687年牛顿《自然哲学之数学原理》的完成。同样，1864年麦克斯韦的电磁场方程的提出，标志着电磁现象领域进入理论阶段。热力学理论的核心是能量守恒原理、热力学第一、第二、第三和第零定律。经典统计力学直到1902年吉布斯的系统工作才算完成（平衡态理论）。总之，直到19世纪末，以经典力学、热力学和统计力学、电动力学为理论核心的经典物理学的整体结构算是完成了。
观点形成阶段
如果说现象阶段以归纳法为主，则理论阶段就是以演绎方法为主。理论在人的头脑中不断深化的结果，形成了人在研究、分析和判断一切问题和事物时的思想出发点，即观点。在这第一周期中的观点称为“机械观”。它的论点除“力”是各种现象的惟一动因以外，还有“机械决定论”，即系统在任意时刻的状态惟一由运动方程和初始条件决定。
观点转化为成见
从认识的全过程看，由现象产生理论，由理论发展为观点是认识运动的连续发展过程。但到此认识运动还要继续向前发展，这种发展表现为观点逐渐僵化，概念逐渐老化的过程，即观点发展为成见的过程。“成见”即为固定的、定型的观点，先入为主的见解。它要求一切现象、理论都要按旧的模式盖棺论定。另一方面它排斥新的现象，拒绝新的理论。由
经典物理学的观点演化成的成见，一般称为“经典成见”。由于它在19世纪末到20世纪初，物理学由第一周期向第二周期过渡中起了顽固的阻碍作用，从而被很多人所注意。
在物理学发展的第2个周期中，四个阶段的界定及所包括的内容如下：
自从19世纪中叶，随着科学技术的发展，观察和实验手段的改进和技术的提高，陆续出现一些不能纳入经典物理学框架中去的新现象与数据。这些现象可基本上分为两类：一类是与光速有关的；另一类是与物理基本结构有关的。前者包括双星现象、光行差现象、斐索实验、水星近日点进动等，后者包括光电效应、黑体辐射、原子模型等。
除上述两类新现象以外，由于电磁理论的不断发展，在经典物理体系的内部逐渐发现理论上的冲突。如磁场对运动电荷的作用力不共线，破坏了牛顿第三定律等。
在为辐射问题而绞尽脑汁的物理学家中，鲁末、普灵斯亥姆和鲁本斯从实验方面作了一些辐射测量，发表了一些精确的测量数据。面对着这些无法解释的数据，普朗克想到用数学上的内插法凑出一个经验公式，与实验数据吻合得很好。并且在长波和短波两种情况下，相应地过渡到瑞利――金斯公式和维恩公式。日他在柏林物理学会上报告了这一结果，并且算出了极为重要的常数h。于是，普朗克就在日德国物理学会的年会上宣读了题目为《论正常光谱的能量分幅定律的理论》的论文。这天被称为量子论的诞生日。
理论体系是在1924――1927年间完成的三位一体的结构：德布罗意奠定基础由薛定谔完成的波动力学；由海森堡、玻恩、约旦完成的矩阵力学；由狄拉克完成的量子代数。后来证明它们是等效的，统称为量子力学。
在物理学发展的第二周期，经过理论的重新建构，一些新的观点逐渐形成，其中原子结构方面的理论使人们深信微观世界是量子化的、几率性的、互补的；相对论则确立了光速是极限，时间、空间离不开运动着的物质等。这些观点深深扎根于物理学者的头脑中，成为他们考虑问题的出发点，支配着他们的言行。
随着电子的发现和1919年质子的发现，科学家头脑中对微观世界已形成一种固定的看法，即微观层次上物体由两种粒子构成，表现为两种电性。这种看法严重阻碍了当时科学发展，导致约里奥―居里夫妇错过了发现中子的机会，导致汤川的介子理论无法被接受，导致朗道扣压了N.夏皮洛提出宇称不守恒的论文。
在物理学发展的第三个周期中，现象阶段萌芽于1928年狄拉克的相对论电子波动方程，于1932年开始迅速发展。这些新现象包括中子、正电子及一大批新粒子的发现，冲击着在第二周期中形成的“两种电性，两种粒子”等基本观点。
第三周期的理论是“场论”一元论。在20世纪20年代末，科学家从逻辑上认为量子力学描述物质微粒的相互作用应服从相对论的有限传递速度的要求，这导致了传递相互作用的因素在两个微粒之间的空间中存在的必然性。它依然沿用法拉弟和麦克斯韦提出的场的概念。根据量子化观点，这种场应该是量子化的。这种思想于1929年海森堡和泡利首先用于处理电磁相互作用，开创了量子电动力学（QED）。它用场的激发态代表粒子的产生，场激发态的消失代表粒子的湮灭。这种现象在电磁现象中取得了很大的成功，使人们领悟到各种不同的基本粒子是各种不同的与之相应的各种“量子场”的激发态。1967――1968年温伯格和萨拉姆以自发破缺规范对称观念为基础提出可重正化的弱作用模型，从而完成了弱电的统一理论，也称量子味动力学（QFD）。描述强相互作用的量子色动力学（QCD），也得到了1979年8月丁肇中实验小组和马克――杰小组发现的三喷注现象所支持。物理学家立即转向把电磁、弱、强三种相互作用统一起来的所谓“大统一理论”。
这些理论是为解决这样一个问题，即构成自然界的最基本的元素是什么？规律是什么？然而上述这些理论尚未能回答这一问题。一方面这些理论中还有些难以克服的困难，另一方面还没有把人类最早发现的引力作用考虑进去。因此，还不能算是“统一”理论。真正的统一理论应将至今为止发现的四种相互作用统一起来。
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这里首先论述物理文化的形成,其次对物理文化认识自然的功能、物理文化变革社会的功能、物理文化培养创新人才的功能进行论述,进而阐明物理文化是现代文明基础这一观点.物理文化的形成
物理学的发展改变了人类的生活方式和生产方式,成为一种具有巨大威力的文化力量.
物理文化的起源,可以追溯到遥远的古代.古代的哲人、先贤们是凭借简单的观察和直觉,对自然进行猜想和思辨.例如,老子宇宙生成的思想就是这样.老子提出一种宇宙生成的模式（假设）,确认宇宙万物有共同的本原.“有物混成,先天地生.寂兮寥兮,独立而不改,周行而不殆,可以为天下母.吾不知其名,字之曰道,强为之名曰大.” “道生一,一生二,二生三,三生万物.”又有“道之为物,惟恍惟惚.惚兮恍兮,其中有象；恍兮惚兮,其中有物.窈兮冥兮,其中有精,其精甚真,其中有信.”赋予道无名无为,无形无体,无声无色,无物无象,然而又无处不在,无时不有,万物恃之而生的特征.我们不难看出,老子设想在天地万物产生以前有一个无形、无声,无以名之的东西—“道”,它是产生万物的本原,是天地万物产生、变化的根源.再如古希腊的亚里士多德等著名学者虽然应用了一些简单的科学方法,但是仍然是简单观察基础上的思辨.真正意义上的物理学,是源于精确、细致的观察和实验.重视观察和实验是物理文化最基本的特征.通过肉眼和仪器观察自然是物理学家发现规律的基本方法之一,开普勒行星运动定律就是在第谷大量精确的天文观察数据基础上归纳出来的.意大利著名物理学家伽里略最先把实验方法引入物理学的研究中,开创了利用仪器和设备在有利条件下研究自然规律的先河.1687年牛顿的《自然哲学的数学原理》开辟了物理学的新纪元.在伽里略、牛顿创造的科学方法论的领引之下,物理学的发展进入了正确的轨道.20世纪初量子理论和爱因斯坦相对论的建立,物理学进入了当代发展的快车道,从根本上改变了人类的思维方式,而现代物理学的广泛应用从根本上改变了人类的生活方式.物理学科学体系的建立、物理学在工业、农业、医学、国防的中的广泛应用,成为人类新时代的重要的文化背景之一.3、物理文化认识自然的功能从系统论的角度来看人类文化系统是一个巨大的系统,它由若干系统构成,我认为：人类文化 =宗教文化+法律文化+习俗文化+政治文化+科学技术文化.
而在这些文化中科学技术文化是没有国界的,是当代人类文化的主流文化,是领引社会进步的主要力量.物理文化是科技文化的基础,因而具有不可替代作用.
物理科学的终极目的在于提供一个简单的理论去描述整个宇宙.早在公元前340年,希腊哲学家亚里士多德,就已经认识到人类居住的大地是一个圆球而不是一块平板.希腊人为地球是球形提供了一个直观的论据,就是从地平线外驶来的船总是先露出船帆,然后才见船身.
亚里士多德认为地球是不动的,太阳、月亮、行星和恒星都以圆周为轨道围绕着它转动.他感到地球是宇宙的中心,而且圆周运动最为完美.在公元后两世纪,这个思想被托勒密精心制成一个完整的宇宙学模型.地球处于正中心,包围着它的是八个天球,这八个天球分别为月亮、太阳、恒星和五个当时已知的行星：水星、金星、火星、木星和土星.
1514年尼古拉·哥白尼提出了一个更简单的模型.他认为：太阳是静止地位于中心,而地球和其他行星绕着太阳作圆周运动.但是将近一个世纪以后,他的观念才被接受.1687年伊萨克·牛顿出版了《数学的自然哲学原理》这本划时代的巨著,在这本书中,牛顿不但提出物体如何在空间运动的三条定律,并且提出了万有引力定律,根据这定律,宇宙中的任一物体都被另外物体所吸引,物体质量越大,相互距离越近,则相互之间的吸引力越大.这也就是使物体落到地面上的力.牛顿继而指出,根据他的定律,引力使月亮沿着椭圆轨道绕着地球运行,而地球和其他行星沿着椭圆轨道绕着太阳公转.
在20世纪之前从未有人提及过,宇宙是在膨胀或是在收缩,但在1929年,埃德温·哈勃做出了一个具有里程碑意义的观测：不管你往那个方向看,远处的星系正急速地远离我们而去.换言之,宇宙正在膨胀.哈勃的发现暗示存在一个叫做大爆炸的时刻.
以量子力学和相对论的创立为标志的物理学革命, 不仅导致了人类宇宙观的重大转变, 诱发或促进了整个自然科学的变革, 而且带来了人类社会空前的技术进步,极大地改变了人类的生产方式和生活方式. 物理学一方面把人类的视野扩展到 150 亿光年的遥远的宇宙空间,用“宇宙大爆炸”的学说,解释了大尺度的宇宙现象 . 另一方面又把人类的视线一步又一步地引进分子、原子、原子核和基本粒子的领域,物理学是认识物质世界的基本工具,借助物理科学思想和客观事实,人们能够科学地理解我们赖以生存的物质世界,这一点有着十分重要的现实意义 ,它是战胜一切非科学的宇宙创生观的最有力的理论基础. 4、 物理文化变革社会的功能
物理文化作为人类近现代的一种新兴的文化力量,极大地推动人类社会生产方式和生活方式的变革.经典物理学的成就为工业革命及电气化奠定了基础,人类的第一次工业革命发生在英国,它以蒸汽机的应用为标标志.18世纪末英国纺织工业的机械化,急需提高蒸汽机的效率,这一实际需要推动了热力学定律的创立,而热学理论又反过来指导热机的改进.第二次工业革命是以电力的广泛应用为标志的,是以电磁学理论的创立为先导,其改变人类社会面貌的发展模式是：物理——技术——生产.从法拉第电磁感应定律到电气技术化、适用化大约经历了50年时间. 电学和磁学现象的研究以及麦克斯韦的电磁理论为建立现代的电力工业和通讯系统奠定了基础,无线电、电视、雷达的发明极大地改变了人们的生活.
20世纪初物理学的两个重大进展,一是相对论的建立,另一个是量子力学的建立.量子力学为描述微观自然现象提供了全新的框架,量子力学不仅是现代物理学的基础,而且也是化学、生物学等其他学科的基础.在应用方面, 量子力学还催生了半导体、光通讯等新兴工业的崛起, 并为激光技术的发展、 新材料发现和研制以及新型能源开发等开辟了新的技术途径. 半导体材料、半导体物理和半导体器件研究的进展为计算机革命铺平道路,而计算机革命给人类社会和技术进步所带来无法估量的影响.随着相对论和量子论的创立及其应用的深入,物理学对社会与经济的发展、对人们的生产与生活乃至人类思维本身产生了愈来愈重要的影响,如人们利用航天技术进一步探索宇宙的奥秘,通过电子显微镜能看见组成分子、原子,还有纳米技术、激光技术、信息技术的应用等皆已经并继续对社会发展产生巨大影响.当然在科学技术为人类社会带来福音的同时也出现了一些社会问题,如能源危机、全球变暖和臭氧破坏等.如何有效地其应用物理学的新发展,避免负面影响,如何提高未来公民的科学素质,树立正确的科学观等,这些皆对物理学界和物理教育界提出了新的要求.
物理学是现代物质文明的基础 . 没有物理学就没有现代化的电力技术和家用电器；没有物理学就没有现代医学的诸多诊治方法,如 X 光、 B 超、 CT 、核磁共振、γ射线、激光刀等；没有物理学就不能创造出汽车、火车、飞机,不能有火箭和人造卫星以实现飞离地球、奔向太空探索的梦想 ；没有现代物理学就不能创造出晶体管、集成电路,因而就没有现代信息技术 ,就不可能进入网络时代.物理学直接应用成果,和间接的应用成果,极大地推动了整个科学和技术以及社会的发展,改变了世界的面貌 .因此,全社会都应该设法去体会和理解物理科学,欣赏物理文化,更加关注自然,与自然和谐相处.
5、 物理文化培养创新人才的功能
从文化的角度看,物理文化是一种高品味的科学文化.物理文化是由人和物构成的综合体.物理学作为人类认识自然的伟大成果,无论其内容、方法和结构都是人类创造智慧的集中体现,优秀的物理学家群体和物理应用工程师在物理学探索过程和技术应用中闪耀着科学创造之光.物理教师作为物理学活的载体通过物理试验仪器、设备,物理书籍、论文、软件等在学校中创造出一种物理文化环境.这种环境充满探索、发现、创新,充满好奇心.
古人对自然的奥秘发出过多少质朴的发问：天体是怎样运行的?热现象的本质是什么?电与磁有什么联系?光的本质是什么?物质是怎样构成的?正是自然界美妙而复杂的现象,激发了一代又一代物理学家的好奇心,促使他们去探索自然现象背后的本质,而物理学的每一个科学概念的产生都充满了探索和创新,还包括对已有错误观念的批判.今日的物理学并没有终结,仍然有许多问题有待探索,物理理论的技术应用更有广阔的创新天地.
物理教育作为物理文化的组成部分,要充分体现创新的特征,教学过程要把培养学生的探索精神,始终放在重要地位,把物理知识和方法的教学作为培养学生创造力的基础.教师的教学方法和手段也要不断创新,不能把活生生的充满创造之光的物理学蜕化为干巴巴的概念、枯燥的公式和繁杂的计算.要使物理教学具有生动性、创造性,激发学生的好奇和兴趣,满足学生的创造天性.
人具有多种潜能,其中最重要的潜能就是创造潜能.创造力不是科学家、艺术家、发明家这些人所独有,常人和天才之间没有不可逾越的鸿沟,而是那些善于开发和利用他的创造潜能的人,表现出比常人更强烈的创造性.创造潜能通过创造性教育能够开发出来.美国人类潜能研究学者奥托在《人的潜能的启示》中写到：“数据表明,如果你参加过创造能力训练的话,你的创造力比以前更加旺盛”.爱因斯坦也有类似的观点：“如果青年人通过体操和走路训练了他的肌肉和体力的耐久性,以后能适应体力劳动.思想的训练以及智力和手艺方面的技能锻炼也类似这样”.因此,在中学和大学教育中实施创造性物理教学能够提高学生的科学创造素质.大学物理教育是培养理工科大学生的基础教育,创造性物理教学有助于培养学生举一反三、触类旁通地应用所学知识,解决四化建设中的各种问题,适应瞬息万变的社会发展的智力需要,实施创造性物理教学是满足社会对创造型人才需要的重要环节.因此,我们认为物理文化教育能够为培养创新人才做出独特的贡献.
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