量子力学发展史范文

导语：如何才能写好一篇量子力学发展史，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公文云整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：初中历史；自主学习能力；发展

自主学习能力是学生必须具备的能力，它是保障学生终身发展的重要能力。因此，在教学中教师必须十分重视对学生自主学习能力的培养。当然，在初中历史教学中亦是如此。笔者结合教学中的一些经验，就如何在初中历史教学中培养学生的自主学习能力加以分析。

一、在历史教学中提高学生的质疑能力

学生质疑能力的高低直接关系着学生自主学习能力的高低，它是学生自主学习能力培养的前提条件。正如“学起于思，思源于疑”，教学中必须培养学生的质疑能力，让学生敢于质疑，勇于创新。

在教学中学生质疑能力的培养有助于激发学生学习的积极性，只有调动学生学习的主动性才能使学生主动进行自主学习。然而在实际学习中很多学生缺乏质疑的能力，这需要教师改变原有的教学方法，鼓励学生质疑，激发学生的思维，提高学生的质疑意识，只有这样才能让学生乐于提出问题，并对问题进行积极的探索，最终解决问题，这个过程十分有利于培养学生的自主学习能力。如学习“山顶洞人”这部分知识的时候，当讲到他们用骨针缝制衣服的时候，有的学生问我：“老师，他们用什么线去缝衣服呢？”面对这种突来的问题，我回问学生：“那么如果你是山顶洞人，你会用什么线呢？”这个问题引起了学生的兴趣，我引导学生进行想象，大胆的猜测，通过师生一起讨论，最终找出可能的答案。在这个过程中既培养了学生的质疑能力，又使学生自主学习的能力得以体现。

二、引导学生掌握基础知识的方法

要想让学生扎实地掌握历史基础知识，就必须让学生主动去探究，只有通过学生自主的发现、探究才能促使其自主学习能力得以提高。

⒈教给学生识记的方法

历史知识纷繁复杂，尤其是对于基础知识的识记，既要记忆，又要理解，只有这样才能使知识更加牢固。教师要教给学生一些识记的技巧，让学生进行借鉴，引导学生进行举一反三的学习，能够对抽象的知识进行形象化的识记等等，引导学生发现符合自己的识记方法，提高学生的自主学习能力。

2.培养学生概括知识的能力

历史事件包括很多知识点，一般是背景、经过、影响这三大点，这些复杂的内容让学生机械的记忆是无法提高学习效率的。因此，教师要教给学生一些方法，引导学生对信息进行重组、加工，形成清晰的知识框架，更利于学生识记和掌握。

三、提高学生自主学习能力的途径

能力的提高离不开实践和创新，教学中要鼓励学生积极地进行创新，并指导学生进行实践，从而提高学生的自主学习能力。如让学生自己设计一些训练题，转化学生的学习思路，有利于培养学生的创新精神；鼓励学生对历史事件或是事物发表自己的观点，并结合历史史实进行分析和论证，有利于培养学生的思维能力；让学生写一些小论文等，训练学生的综合能力。

总之，在初中历史教学中培养学生的自主学习能力是教学的重要方面，不仅是新课标的要求，也是满足学生发展的需要。在教学中我们要创新教学方法，让学生在丰富多彩的活动中建立起自主学习的意识，提高学生主体性的发挥，促进学生全面发展。

参考文献：

[1]陈喜.历史教学中自主学习能力的培养[J].资治文摘：管理版，2010（4）.

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关键词： 结构化学；教学效果；探索与实践

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）16-0256-02

0 引言

结构化学作为普通高校化学专业的重要基础理论专业课，此课程是以量子力学和现代分析测试仪器为理论和技术基础，研究原子、分子以及晶体的微观结构、运动规律和结构与性质之间的关系的一门学科，这门课的核心内容包含两部分内容-电子结构和空间结构，前者研究描述电子运动状态的波函数，后者主要是分子和晶体在空间的排布情况；一条主线为结构决定性质[1-3]。量子化学是结构化学的理论基础，它有固有的不可避免的数学结构，还有很多复杂抽象的哲学概念，因此很多学生感到难学，容易丧失结构化学学习的兴趣。所以，本文针对课程特点，在总结结构化学教学经验基础上，探索教学方法，提高学生积极性，提高课堂教学效果。

1 教学与学科发展史相结合

量子力学虽然是结构化学学习的理论基础，但并不是主要内容，在课程上只是用量子力学引出对结构化学非常重要的新概念，例如原子轨道、分子轨道、能级等，从微观世界解释或预言化学问题，但根本不会把课程深入到量子力学的丛林中。所以在课程开篇时让学生了解量子力学发展史上一些事件，接受量子概念，理解化学问题，从而学到科学方法论。

例如在课程开篇前介绍课程大致框架，介绍结构化学发展史与诺贝尔奖，通过诺贝尔奖获得者的简介让学生了解结构化学发展史，从而吸引学生学习兴趣。在介绍19世纪末经典力学时，引入开尔文在新年献词中的话-物理学上空飘着两朵乌云：Michelson-Morley实验和黑体辐射，吸引学生们的学习兴趣。在后期教学中，向学生介绍德布罗意：他大学学习历史毕业后受哥哥影响对物理发生兴趣，一战后随朗之万攻读博士，在博士论文里面提出的理论揭示了光子和物质粒子之间的对称性，并得到了爱因斯坦的肯定，在1929年获得诺贝尔奖。通过德布罗意的简介告诉学生兴趣是最好的老师，学习结构化学也是如此，从而克服学生畏难情绪。

另外，在教学中根据学科发展，适时增加教材中没有的学科前沿热点和动态，学生反馈意见表明，通过教学与学科发展史相结合、课堂与学科前沿相结合的讲授方式，使学生学到基础知识同时，又能知道课程知识与科研之间的联系， 激发了学生们的学习兴趣和从事科研的热情。

2 课堂教学注重准确性和条理性

由于结构化学的课程特点，教师讲授过程中如果稍有疏忽，容易导致学生继续学习的兴趣下降。所以，在授课过程中不能照本宣科，不能照着PPT课件念，必须对于基本概念基本理论要有准确的描述和解释，不能模棱两可。很多的数理推导贯穿于结构化学课程中，但是对于这些推导过程并不要求学生掌握，但是教师也不能避而不谈，必须讲清楚详细的推导过程，让学生知道来龙去脉，从而学生才能更好的掌握和理解这些结论。例如在讲解单电子原子的Schr dinger方程及其解这一节时，先给学生简单介绍氢原子体系薛定谔方程的处理，在变数分离以后得到三个方程，从而根据方程的边界条件引入三个量子数，让学生明白根据三个方程分别得到的是哪些量子数，这样学生对量子数就有了清晰的认识，再结合无机化学课程里面的知识，对下一节量子数的物理意义就有了很好的认识。

3 理论联系实际，注重能力培养

结构和性能的关系是结构化学课程的一条主线，虽然本课程理论性很强，但是还是有实验和技术基础的支撑。在课本第四章分子的对称性理论课结束后增加1-2周的模型实习，给出第四章课本出现的分子的球棍模型，让学生了解其对称性，让后将分子拆开后再组装起来，通过这种练习加深学生对分子对称性的理解。另外，基于学校的科研平台，让学生参与教师的科研课题中来，在仪器的使用实验过程中，将所学知识用到实际操作中，学会处理数据，将所学知识应用到实践中，加深对课程知识的理解，加深学生科研能力。实践表明，化学专业部分学生通过这个过程提高了动手能力，在研究生面试实验环节以及中学教学中都取得了很好的效果，部分研究生总体面试成绩还是名列前茅。

4 充分利用多媒体教学手段辅助教学

随着科学技术的发展，计算机在各个领域得到了广泛的应用，各个学校均使用了多媒体教学。可以把大量知识点列于幻灯片中，通过教师讲解框架结构，让学生充分理解课程知识点之间的联系，加深对知识的掌握。结构化学是在微观层面研究原子、分子以及晶体的结构和性质。传统教学没有直观演示，学生会刚拿到枯燥无味，难以理解结构和性质之间的内在关系。因此在教学中我们用Chemwindow6.0，Origin 7.5，Flash等软件制作原子轨道线性组合成分子轨道动态图、分子的三维空间结构图，晶体结构图，使得抽象变得具体，更直观更清晰地展示出分子的三维空间结构图，让学生在短时间内获得大量知识，从而提高了教学效率。

5 课程教学与练习同步

在课程教学前，教师可以提前制作结构化学题库，题库内容应每章节的知识点，主要题型为选择题、判断题、填空题、问答题和计算题。在每一章教学中和结束后，始终贯穿着练习，随时把握学生掌握情况，及时解决学生出现问题。考核学生掌握情况可以包括课堂提问和发问，课后作业以及每章从题库抽取的练习题测试等多种形式，在教与学中把“过程”和“终结”有机结合起来，例如在讲授完量子数意义后，引入一道化学奥赛题：假如某星球的元素量子数服从下面限制：n为正整数；l=0、1、2……；m=±l；ms=+1/2，那么在这个星球上，前4个惰性元素的原子序数各是多少？在解这样的题中让学生学会活学活用。总之，采用引起学生注意、提供学习的指导、后期反馈等一系列环节，学生的学习兴趣提高，学习效果有很大的改善。

6 小结

在结构化学教学中，通过以上几种方法的有机结合，学生教学评价最多的是学习主动性显著提高，兴趣有很大提高，课堂气氛活跃。学生自己获取和应用知识、解决课程问题能力有了很大的提高，学生也不再感觉“结构学习如登天”、“结构不再是噩梦”。

参考文献：

[1]周公度，段连运.结构化学基础（第四版）[M].北京：北京大学出版社，2008.

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原子物理学是研究原子结构、运动规律及相互作用的学科，是物理学专业的基础课程，也是核类专业重要的专业基础课程，上承经典物理学，下接量子力学和原子核物理等重要课程。相比经典物理学课程原子物理学有很大差别，首先，原子物理学课程不像普通物理学课程从基本物理概念和物理规律出发进行严密的理论运算推导得到更普遍的基础理论，而是遵循从实践出发―理论模型建立―实践检验的认识过程，应用更多的是总结、归纳的方法；其次，研究对象是微观体系，而学生对微观现象缺乏直观的感性认识。正是由于这些差异，大部分学生在学习中感觉原子物理学知识点凌乱，理不清头绪，导致不能巩固和深化所学知识。因此，在教学中如何激发学生的学习兴趣，引导学生把握课程主线，认识原子运动规律，形成新概念，进而培养学生自学能力、思维能力、研究能力等成为原子物理学教学中需要探讨的问题。本文针对褚圣麟先生教材《原子物理学》的教学浅谈个人教学过程中的认识。

1 学习兴趣的培养

学习兴趣指一个人对学习的一种积极的认识倾向与情绪状态。学生对某一学科有兴趣，就会持续地专心致志地钻研它，从而提高学习效果。学习兴趣既是学习的原因，又是学习的结果。由此，培养学生最初的学习兴趣，促进学生在学习中找到乐趣，由被动的学习转变为主动学习、好学、乐学，在培养学生的自学能力过程中具有重要的意义。如何培养学生对原子物理学学习的兴趣，笔者从教学实践中总结如下几个方面。

1.1 结合物理学史增强学习内容的趣味性

原子物理发展史料丰富，若将史料运用于原子物理教学中，将起到事半功倍的效果。在授课中将原子物理学发展史融入知识的传授可增强学习的趣味性。如电子发现最早进行试验的并不是汤姆逊，试验结果最精确的也不是汤姆逊，但汤姆逊是第一个敢于突破常规认识而提出新粒子是电子的人，这一简介让学生明白科学研究中要尊重科学事实，敢于突破传统认识；讲述量子化概念提出时介绍普朗克为解释黑体辐射提出量子化概念的历程，由于这一崭新理论与经典理论的冲突，普朗克本人也不是特别坚决，此后他曾试图放弃量子论，用经典物理学方法重新解决黑体辐射问题，但均未成功，让学生认识科学发展中开创性革新的不易。可以说原子物理的发展中，充满对已有思想观念的颠覆和新思想的建立，这些都需要科学怀疑和批判精神，充分说明科学无绝对权威，科学怀疑精神和独立思考是科学进步的动力。通过物理学史的介绍，能在课堂上吸引学生的注意，使课堂气氛活跃，激发学生对原子物理学的兴趣，在轻松快乐的氛围中学习，同时学习科学的批判精神，培养学生创新能力。

1.2 结合课程内容介绍原子物理学中的难题激发学生钻研兴趣

好奇心和探索欲望是科学研究的原动力，在教学中通过介绍课本中出现而尚未完全认识明白的物理概念、物理问题，能极大激发学生的认识和探索欲望，教师可引导学生对相关问题的研究现状进行调研并汇报，在这一过程中既能促进学生了解学科的研究前沿，也能使学生加深对基本物理概念、原理的认识，同时有助于培养学生的实践能力和初步的科研能力。在原子物理学教材中有不少世界性的难题，如，在索末菲椭圆轨道理论和相对论效应中提出的精细结构常数所包含的物理含义、数值为什么刚好约为1/137；为解释光谱精细结构产生而引人的电子自旋的概念人们是否已经完全认识清楚等，这些问题在教学中可充分利用，调动学生的探索欲望，激发学生的钻研兴趣。

1.3 结合物理学发展前沿介绍激发学生研究兴趣

原子是从宏观到微观的第一个层次，物质世界各个层次的结构和运动变化相互联系、相互影响，很多其他重要学科和技术的发展以原子物理为基础，在课程教学中结合课程内容穿插原子物理学与相关学科的交叉及原子物理学发展的前沿介绍，可激发学生学习兴趣和钻研热情。如讲述α粒子散射实验时，介绍原子碰撞研究方法已经发展成为一个重要的研究方向，涉及各种基本粒子与原子和分子碰撞的物理过程等；讲述激光原理时，介绍激光技术的发展及其对原子物理学发展的促进，介绍我国激光领域研究的国际地位等。学科前沿的介绍能帮助学生认识学习本学科的社会意义及其与个人的关系，有助于激发学生学习的社会责任感。

2 把握课程主线

原子物理学的内容不像经典物理学具有严密的逻辑体系，因此在教学中拎?课程的主线有助于学生系统的掌握课程的知识内容。对原子结构的认识发展，课程以光谱分析法为主线：从原子光谱规律出发，原子光谱规律的变化可以反映出原子内部能级的特点，进而探究原子内部的作用及其规律。对原子内部作用的认识，课程以量子力学中的角动量概念为主线：从玻尔氢原子理论的角动量量子化假设的提出，到单电子的轨道角动量与自旋角动量的耦合解释精细结构的产生，及两个电子体系的LS耦合和JJ耦合等，并进一步明确角动量与磁矩概念的对应，角动量耦合的本质是粒子间电磁相互作用，自旋和轨道运动的相互作用引起原子能级的分裂和塞曼效应能级分裂在本质上是相同的。

3 讲清基本概念

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一、数学科学是人类社会发展的精神产物

人类是动物进化的产物，最初也完全没有数量的概念．但人类发达的大脑对客观世界的认识已经达到更加理性和抽象的地步．这样，在漫长的生活实践中，由于记事和分配生活用品等方面的需要，才逐渐产生了数的概念．比如捕获了一头野兽，就用1块石子代表；捕获了3头，就放3块石子．“结绳记事”也是地球上许多相隔很近的古代人类共同做过的事．我国古书《易经》中有"结绳而治"的记载．传说古代波斯王打仗时也常用绳子打结来计算天数．用利器在树皮上或兽皮上刻痕，或用小棍摆在地上计数也都是古人常用的办法．这些办法用得多了，就逐渐形成数的概念和记数的符号．

数的概念最初不论在哪个地区都是1、2、3、4…这样的自然数开始的．随着人们活动范围的增广，认识自然利用自然能力的提高，数学在不断的向纵深和多元化发展 ，现在一些数学知识很难在现实生活中找到它的原型．

二、数学科学是人类社会发展的力量

人们认识领域扩大，对物质生活追求的提高，需要不断的认识自然，探索大自然的奥秘来为人类服务，就对各门科学的发展提出了新的发展的要求．其他科学的发展离不开数学的支撑．华罗庚说：“宇宙之大，粒子之微，火箭之速，化工之巧，地球之迷，日用之繁，无处不用数学．”爱因斯坦正是深受数学家黎曼的著作之影响而建立了广义相对论；量子力学的创始人海森堡采用了数学中的矩阵来描述物理量，从而建立了量子力学．1917年数学家拉顿在积分几何研究中引入了一种数学变换（拉顿变换），几十年后柯尔马克和洪斯菲尔德巧妙地运用拉顿变换，设计出X射线断层扫描仪——CT，为医学诊断技术作出了巨大贡献．1991年的海湾战争前，美国曾顾虑伊拉克会点燃科威特的油井而引起全球性污染，一家公司利用流体力学的基本原理及热传导方程建立了数学模型，用计算机仿真，得出否定结果，对美军发动海湾战争起了相当大的作用．在经济和管理过程中，数学技术在其中每一个环节都扮演了重要角色．任何一个产品，从原材料检验、下料、分类、运输、供应，到产品毛坯的准备、加工、物流、贮存、检测、装配、包装，到销售、服务、市场开发，直到市场信息反馈、成本核算、产品改进设计等等，数学中的最优化决策论原理促进了产品设计、生产与开发的科学化

三、数学科学可以提高劳动者的素质，促进生产力的飞跃

人类文明的进步还体现在民族素质的提高．生产力的决定因素是人，人类素质的提高促进生产力的进一步发展，一个民族的强弱在很大程度上取决于全体公民数学素质的高低．

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关键词：量子论；物理课程；课程设置；比较分析

中图分类号：G633.7 文献标识码：A文章编号：1003-6148(2008)3(S)-0039-2

当前我国正在进行新一轮课程改革，具体目标之一就是“改变课程内容‘难、繁、偏、旧’的现状, 加强课程内容与现代社会和科技发展的联系,课程内容要体现时代性、基础性和选择性”［1］。量子论作为近代物理学的两大支柱理论之一，被广泛应用于物理学的各个领域, 为人类提供了新的科学思想和方法, 对整个科学技术乃至人文社会科学产生了深远影响。据统计，20世纪中叶以来，具有量子论知识背景而获得诺贝尔生理及医学奖的人约占60％［2］。然而有研究者认为，“反映近代物理知识的内容目前在我国的中学物理课程中还较少涉及, 因此建议在中学物理课程中以适当的形式引入这些内容”［3］。因此，根据公众科学素养的需求精选近代物理知识，将量子论引入中学物理课程, 是课程现代化的必然趋势。通过对近代物理知识的渗透，可以给学生在适当的地方开设一些“窗口”，开阔他们的眼界，让学生感到“外面的世界很精彩”［4］。翻开发达国家的高中物理教科书，尽管种类繁多，却没有不讲量子论的［5］。

作为近代物理支柱理论的量子论内容，在建国以来八次课改的八个大纲和新课程标准中都有所涉及，只是数量不同且知识点数量是逐渐增加的。而1996年的物理大纲第一次独立设置了微观世界的量子论现象专题，虽然作为选修内容，但是将其设置在高中物理课程中确实是一个巨大的进步和尝试。由此选择了1996年后三套不同时期的人教版教材，对其在呈现量子论部分内容方面进行比较分析。

通过表2可以看出：

1．根据1996年大纲编写的1997年版教材第一次提出量子论的概念，并将其设置在近代物理讲座部分，供学生选学；其他内容设置在光的本性和原子结构部分；同时专门介绍了量子论的发展、量子论力学的初步概念和量子力学的应用和发展等选学内容；这种按照知识的历史发展、从理论到应用的顺序编排内容，符合学生的接受习惯。但是由于第一次将量子论设置在高中物理课程中，因而对学生的实际接受水平考虑不足，涉及过多、较深的专业术语。

根据2002年修订版大纲编写的2003年版教材除了将激光安排在光的波动性章节外，其他相关内容第一次单独设置在量子论初步中，这种编排使学生对量子论的学习有一个整体的把握，整个知识点的容量在三套教材中是最少的，对比1997年版教材，删除了大量的专业术语，降低了教材难度，只有不确定关系属于选学内容，原子结构部分根本没有涉及。依据新课标编写的2004年版教材在设置体系上变化更大，第一次以模块化形式呈现所要学习的知识点，将量子论部分的知识点第一次以必修内容的形式安排在必修2中；为了进一步学习相关内容，继续安排在选修3－5中的原子结构和波粒二象性章节中，且这套教材的知识点容量是最大的，一旦选择了物理专业，量子论都属于应该学习的内容。

2．三套教材的插图数量是逐渐增加的，2004年版教材增加的幅度最大；2003年版教材虽然知识点容量最小，但是练习题数量却是最多的；1997年版教材的特色栏目最少，只有三个；2003年版教材在1997年版教材的基础上增加了思考与讨论，内容注解以及阅读材料的数量也适当增加；2004年版新教材在2003年版教材的基础上，删除了本章小结，但内容注解数量增加较多，同时增加了演示实验、科学足迹、科学漫步以及STS等栏目，使教材内容呈现更加丰富。这样的教材呈现方式，符合新课程改革的精神，教材的编写渗透了注重探究式教学的主要思想，激发学生思考问题的习惯，大量的阅读材料激发了学生学习物理的兴趣和拓展了学生的视野。

3．从三套教材关于量子论的设置看出，教材的编写从注重知识的完备性到注重基本概念的学习，最后发展到注重量子论发展史和科学思想的渗透。为了提高全体国民素质，将量子论从选修内容变成必修内容，体现了新课改的内容设置思想，通过对依据大纲和课标编写的人教版教材关于量子论知识点的呈现比较，使我们对量子论内容在高中物理课程中的设置有比较清晰的了解，为我们不断改进物理内容的设置以及增加更多的近代物理知识提供有益的启示和借鉴。

参考文献：

［1］中华人民共和国教育部.高中物理课程标准解读(实验).湖北教育出版社，2004.1

［2］李自强.浅析近现代物理知识的教学价值［J］.现代物理知识，2003（2）

［3］梁国志.郭玉英. 从报刊看我国公众对近现代物理知识的需求［G］.学科教育，2002（11）

［4］阎元红.物理教学应渗透近现代物理知识.教学与管理，1995（4）

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关键词：计算机；发展史；前景展望

1 前言

计算机由机械技术向电子技术以及生物技术、智能技术的转变，为我们的生活带来了巨大的变化。计算机已经拥有了60年的发展历程，共经历了5个重要的发展阶段，将在不久的未来经历第六个发展阶段。

2 计算机发展历史

（1）电子管计算机（1946-1958年）

用阴极射线管或汞延尺线作主存储器，外存主要使用纸带、卡片等，程序设计主要使用机器指令或符号指令，应用邻域主要是科学计算。

（2）晶体管计算机（1958-1964年）

主存储器均采用磁蕊存储器，磁鼓和磁盘开始用作主要的外存储器，程序设计使用了更接近于人类自然语言的高级程序设计语言，计算机的应用领域也从科学计算扩展到了事务处理，工程设计等各个方面。

（3）小规模集成电路计算机(1964-1971年)

半导体存储器逐步取代了磁芯存储器的主存储地位，磁盘成了不可缺少的辅助存储器，计算机也进入了产品标准化、模块化、系列化的发展时期，使计算机使用效率明显提高。

（4）大规模集成电路（1972年-至今）

大规模、超大规模集成电路应用的一个直接结果是微处理器和微型计算机的诞生。微处理器自1971年诞生以来几乎每隔二至三年就要更新换代，以高档微处理器为核心构成的高档微型计算机系统已达到和超过了传统超极小型计算机水平，其运算速度可以达到每秒数亿次。由于微型计算机体积小、功耗低、其性能价格比占有很大优势，因而得到了广泛的应用。

（5）人工智能计算机——神经计算机。

其特点是可以实现分布式联想记忆．并能在一定程度上模拟人和动物的学习功能。它是一种有知识、会学习、能推理的计算机，具有能理解自然语言、声音、文字和图像的能力，并且具有说话的能力，使人机能够用自然语言直接对话，它可以利用已有的和不断学习到的知识，进行思维、联想、推理，并得出结论，能解决复杂问题，具有汇集、记忆、检索有关知识的能力。

3 计算机发展前景展望

计算机的发展将趋向超高速、超小型、并行处理和智能化。计算发展如此之快，计算机界据此总结出了“ 摩尔法则”，该法则认为每 18个月左右计算机性能就会提高一倍。因此，在未来，第六代计算机发展方向如下：

（1）分子计算机

分子计算机体积小、耗电少、运算快、存储量大。分子计算机的运行是吸收分子晶体上以电荷形式存在的信息，并以更有效的方式进行组织排列。分子计算机的运算过程就是蛋白质分子与周围物理化学介质的相互作用过程。转换开关为酶，而程序则在酶合成系统本身和蛋白质的结构中极其明显地表示出来。生物分子组成的计算机具备能在生化环境下，甚至在生物有机体中运行，并能以其它分子形式与外部环境交换。因此它将在医疗诊治、遗传追踪和仿生工程中发挥无法替代的作用。分子芯片体积可比现在的芯片大大减小，而效率大大提高， 分子计算机完成一项运算，所需的时间仅为10 微微秒，比人的思维速度快 100 万倍。分子计算机具有惊人的存贮容量，1立方米的DNA溶液可存储 1 万亿亿的二进制数据。分子计算机消耗的能量非常小，只有电子计算机的十亿分之一。由于分子芯片的原材料是蛋白质分子，所以分子计算机既有自我修复的功能，又可直接与分子活体相联。

（2）光子计算机

光子计算机利用光子取代电子进行数据运算、传输和存储。在光子计算机中，不同波长的光代表不同的数据，这远胜于电子计算机中通过电子“0”和“1” 状态变化进行的二进制运算, 可以对复杂度高、计算量大的任务实现快速的并行处理。光子计算机将使运算速度在目前基础上呈指数上升。

（3）量子计算机

量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。量子计算机是基于量子效应基础上开发的，它利用一种链状分子聚合物的特性来表示开与关的状态，利用激光脉冲来改变分子的状态，使信息沿着聚合物移动，从而进行运算。量子计算机中的数据用量子位存储。由于量子叠加效应，一个量子位可以是0或1，也可以既存储0又存储1。因此, 一个量子位可以存储2个数据，同样数量的存储位，量子计算机的存储量比通常计算机大许多。同时量子计算机能够实行量子并行计算，其运算速度可能比目前计算机的 PentiumⅢ晶片快10亿倍。

（4）纳米计算机

纳米计算机是用纳米技术研发的新型高性能计算机。纳米管元件尺寸在几到几十纳米范围, 质地坚固,有着极强的导电性, 能代替硅芯片制造计算机。“纳米”是一个计量单位, 一个纳米等于10-9米, 大约是氢原子直径的10倍。纳米技术是从20世纪80年代初迅速发展起来的新的前沿科研领域，最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子，制造出具有特定功能的产品。现在纳米技术正从微电子机械系统起步，把传感器、电动机和各种处理器都放在一个硅芯片上而构成一个系统。应用纳米技术研制的计算机内存芯片，其体积只有数百个原子大小，相当于人的头发丝直径的千分之一。纳米计算机不仅几乎不需要耗费任何能源， 而且其性能要比今天的计算机强大许多倍。

（5）生物计算机[1]

20世纪80年代以来，生物工程学家对人脑、神经元和感受器的研究倾注了很大精力，以期研制出可以模拟人脑思维、低耗、高教的第六代计算机——生物计算机。用蛋白质制造的电脑芯片，存储量可以达到普通电脑的10亿倍。生物电脑元件的密度比大脑神经元的密度高100万倍，传递信息的速度也比人脑思维的速度快100万倍。

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关键词：中学；物理教学；佯廖

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1671―0568（2013）33―0138-02

“佯廖”一词对于高中学生而言是陌生、高深的，原因是绝大多数“佯廖”出现在近代物理学中，如相对论中双生子佯廖，量子力学中薛定谔的猫佯廖等。因此，一般学生第一次接触它都是在大学学习狭义相对论时，那是否意味着“佯廖”只与近代物理有关，与高中基础物理学习无关呢？

一、“瞬时速度”与“飞矢不动”

高一学生在学习“直线运动”时，会碰到瞬时速度的概念；运动物体经过某一时刻（或某一位置）的速度。如果是简单的概念灌输，举一些生活中常见的事例，如汽车上的速度计随着行驶的快慢而改变，学生都可以接受这个概念，但这是否意味着他们真的理解了呢？课后有学生提出：物体要发生位移只能在一段时间内，而在某一时刻物体不会发生位移，那又怎么会有速度呢？对于这个问题，一些基础较好的学生特别容易钻牛角尖。

这里涉及了古希腊一个著名的“飞矢不动”佯廖，这个问题在公元前五世纪由埃利亚哲学家芝诺提出：飞着的箭在任何瞬间都是既非静止又非运动的，如果瞬间是不可分的，箭就不可能运动，因为如果它动了，瞬间就立即是可以分的了。但是时间是由瞬间组成的，如果箭在任何瞬间都是不动的，则箭总是保持静止，所以飞出的箭不能处于运动状态。看似简单的问题，把当时那些自鸣得意的哲学家震惊得不知所措。这个著名的运动悖论为两千年后的第二次数学危机（关于微积分的大争论）埋下了伏笔，要解决这个问题必须引入极限思想，利用微积分的手段，因此，这个悖论直到两千年后才被真正解释。

在两千多年后的中学物理课堂教学中，教师利用气垫导轨及光电门测“瞬时速度”可以有效地帮助学生突破难点，即极短时间内的平均速度非常接近于瞬时速度。当然，这里引入极限的思想，对于高一学生建立这样一种思维方式是有难度的，但可以为学生在下次涉及极限概念的理解时做一个铺垫。

例如，高中《物理》必修二“机械能”中要求学生理解功率的概念，由于有初中阶段的基础，学生一下子就接受了平均功率的概念，但他们是否真的能理解瞬时功率这个概念？教师可以设计同样类型的问题：物体不可能在某一时刻做功，那在某一时刻物体是滞有功率吗？学生的思维在此时会遇到障碍，如果用类比的方法回顾求解瞬时速度的过程，学生就完全可以接受了，由此，可以和学生一起推导得出瞬时功率的表达式。学术贵乎争论，真理越辩越明，课外佯廖知识的简单引入，特别像这样有争议但很有意思的课题，对于学生而言是新奇而富有挑战的。课后，学生在教师的指导下查阅相关资料，开展讨论，不管讨论的结果怎样，笔者认为都达到了教师预期的目的，对学生学习积极性的激发、科学素质的培养、自觉能力的提高都有着显著的作用。

二、“落体佯廖”与亚里士多德

早年全国高考广东卷出现了两个落体运动的题目：

1.在一高塔顶端同时释放一片羽毛和一个玻璃球，玻璃球先于羽毛到达地面，这主要是因为（ ）

A. 它们的重量不同

B. 它们的密度不同

C. 它们的材料不同

D. 它们受到的空气阻力不同

2.在一高塔顶端同时释放大小相同的实心钛球和空心铁球，以下说法中正确的是（ ）

A. 它们受到的空气阻力不同

B. 它们的加速度相同

C. 它们落地的速度不同

D. 它们下落的时间相同

当然，上述第二题的题干不是很严密，塔有多高，铁球有多空对于本题还是有一定影响的，但不管怎么样，出题者的本意就是对“落体佯廖”知识点的考查。

在“自由落体运动”的教学中，学生会碰到这个经典的“落体佯廖”：物体越重，下落的速度就越快；越轻，物体下落的速度越慢。这种认识是学生凭直觉、生活经验得出的一个前概念，这个前概念与两千多年前亚里士多德的思想不谋而合。尽管上课时，教师会演示一系列实验，学生看得很兴奋，课堂气氛很好，可难免还是会出现“说说都懂，做做都错”的尴尬局面。这其实也说明了习惯思维已在学生脑海中留下了较深的烙印，而且根深蒂固，潜意识里他们仍认为物体越重下落得越快。

对于这种佯廖，笔者认为学生在结束“自由落体运动”新课后，已经不存在知识性的问题，即学生在认真思考的结果下都懂得：在真空中铁球和羽毛的下落情况是相同的；在现实生活中，由于空气中存在阻力，相对它们自身的重力而言，阻力起的作用有大有小。但为什么学生在解题时就会出现错误？

其实，这可以在“落体运动”概念的发展史中找到答案。从亚里士多德错误概念的提出到伽利略操作“比萨斜塔实验”终结错误概念之间近两千年的时间内，为什么人们没有怀疑它？因为人们想当然了，学生当然也会想当然。所以，对这个问题教师不要期待能“毕其功于一役”，只有反复刺激，重复刺激，在反复的过程中，逐步瓦解学生思想中这个错误的前概念。

三、“佯廖”点点谈

我们已经无法看到古希腊哲学家在设下一个个智慧的陷阱之后嘴角残留的微笑了，在经历痛苦地思索后，人们大把地采摘着由佯廖带来的硕果。可以这么说：佯廖贯穿了整个物理学甚至是科学史的发展。

从芝诺的“飞矢不动”等四则悖论发端，人们开始了对数学严谨性的追求，于是出现了严密的公理化演绎方法，有了现代微积分的基础――极限思想的萌芽。而由它产生的连续性与间断性，运动与静止，有限与无限等问题，至今仍然是哲学家们争论的话题。

篇8

【关键词】数学的含义 数学的起源 自然科学 社会科学

从古至今，数学一直是以一种直接且深刻的方式影响着自然科学和人类文明的发展。生活中数学无处不在，没有数学的世界是不完整的世界。本文是数学与人类社会的关系进行简要分析，发现其中的一些关联。以助于更好的了解数学与人类社会的关系。

一、数学的含义

数学，起源于人类早期的生产活动。为中国古代六艺之一（六艺中称为“数”），亦被古希腊学者视为哲学之起点。西方语言中“数学”一词源自于古希腊语，其有学习、学问、科学，以及另外还有个较狭意且技术性的意义-“数学研究”。

“数学”一词的大约产生于宋元时期。但该词意义不同于现代标准汉语之“数学”，古意乃术数之学，现代的意思则是日本人对汉词赋予新意义，逆传回中文的词汇，所以等同于日语中的“数学”。新意义源自于日文在西化，明治维新时所做之西洋的一些新概念之对应翻译。

二、数学的发展史

数学的起源大体上从远古到公元前六世纪。根据目前考古学的成果，可以追溯到几十万年以前。史前的人类就已尝试用自然的法则来衡量物质的多少、时间的长短等抽象的数量关系，如时间-日、季节和年。算术（加减乘除）也自然而然地产生了。在此期间，人类社会经过长期的生产实践，逐步形成了数的概念，并初步掌握了数的运算方法，积累了一些数学知识。随着土地丈量和天文观测的需要，几何知识开始引起人们的注意，但是由于缺乏逻辑因素，加上这些知识是片断且零碎的，基本上看不到命题的证明。因此，此时的数学还未形成演绎的科学。

从历史时代的一开始，数学内的主要原理是为了做税务和贸易等相关计算，为了解数字间的关系，为了测量土地，以及为了预测天文事件而形成的。这些需要可以简单地被概括为数学对数量、结构、空间及时间方面的研究。

到了16世纪，算术、初等代数、以及三角学等初等数学已大体完备。17世纪变量概念的产生使人们开始研究变化中的量与量的互相关系和图形间的互相变换。在研究经典力学的过程中，发明了微积分。随着自然科学和技术的进一步发展，为研究数学基础而产生的集合论和数理逻辑等也开始慢慢发展。

从古至今，数学便一直不断地延展，且与科学有丰富的相互作用，并使两者都得到好处。数学在历史上有着许多的发现，并且直至今日都还不断地发现中。

三、数学与人类社会

自然科学和社会科学作为人类社会的两大基础科学，对人类社会的发展有着重要的作用。而数学作为所有学科的基础，对它们也有着重要关系。数学与人类社会的关系，其实也就是数学与自然科学和社会科学的关系。

1、数学与自然科学

数学是透过抽象化和逻辑推理的使用，由计数、计算、量度和对物体形状及运动的观察中产生。数学家们拓展这些概念，为了公式化新的猜想以及从合适选定的公理及定义中建立起严谨推导出的真理。数学分为基础数学和应用数学两部分，基础数学绝对是自然科学，具有自然科学的性质，1+1=2是客观事实，不是逻辑推导。应用数学则是把某些事物用数学模型来套，并不一定符合客观事实，这也是很多人认为数学不属于自然科学的原因。可是数学的本质是基础数学层面的。所以数学属于自然科学，因此自然科学与数学是包含关系，数学可以促进自然科学的发展。

数学可以促进自然科学的发展。二十世纪物理学的发展史可以作为数学对科学的发展起着重大作用的突出的例子。1905年爱因期坦提出的狭义相对论就以四维空时的阂可夫斯基几何结构作基础。而爱因斯坦在1916年提出的广义相对论不仅依靠黎曼几何这一数学工具。而实际上他将引力变成了一种纯粹的几何理论。而黎曼几何则是十九世纪数学所取得的最大成果之一。二十年代中期量子力学的创立深刻地联系于希尔伯特空间的数学思想和理论。而五十年代规范场理论的提出以及七十年代所揭示出的规范场理论的丰富结构更是紧密地联系于纤维丛及其所有拓扑复杂性的思想。

综上所述，自然科学的进步与发展必须有数学理论为其奠定坚实的基础，而且数学的发展也增强了自然科学各学科之间的相互联系。

2、数学与社会科学

按照传统的观念，数学属于自然科学或者只是自然科学的工具.然而，这一观念随着数学在自然科学以外的各个领域的广泛应用而被改变.

1984年诺贝尔经济学奖获奖者——因在国民经济核算系统的发展中做出了奠基性贡献，极大地改进了经济实践分析的基础而被称为“国民经济统计之父”的英国经济学家理查德.斯通（Richard Stone，1913～1992）在其专著：《社会科学中的数学和其他论文》的主要作了如下归纳：在社会科学的研究工作中，数学是一种不可缺少的工具，人们普遍认为：各种数学方法不仅在理论层次上，对下列事项是必须的，即对需要明确地用公式表示的问题，对需要根据基本原理得出的结论，以及对于在复杂的发展过程中需要弄明白的各项活动；而且在应用层次上，对下列事项也是必须的，即对各种变量的度量，对各种参数的估计，以及对专心致志地希望获得各种经验数据的活动安排种种复杂的计算。

社会科学尽管五花八门，都只与两个研究领域有关。第一个是精确描述社会系统如何运行以及其不同部分如何关联，这种类型的研究旨在探索和分析结构。第二个研究领域着眼于控制，也就是着眼于考察关于社会结构运作的有意识目标的效果以及政策形成的理性过程。这种类型的研究旨在探索和分析决策。

因此，在社会科学中我们感兴趣的不仅在于描述发生了什么，以及描述社会系统的各个部分是如何联系的。我们感兴趣的还在于合理的决策程序，这些程序是区别有效决策与无效决策的因素，在很大程度上这些决策程序也可以用公式来表示并正确地加以分析。

篇9

关键词：物理学；哲学思想

物理学是一门最基本的自然学科，它是探讨物质结构和物质基本运动规律的学科，所以人们往往认为物理学只是包含一些枯燥的理论公式，而忽视了物理学中包含的人文因素诸如人文哲学思想、美学等方面。实际上，物理学在产生、形成、发展的过程中，人们不是为了物理学而研究物理学，而是为了有助于人类、社会以及个体人的发展而研究物理学，所有这些都涉及到了人与人的关系、人与自然的关系，这些关系中都蕴含着丰富的哲学思想。

1　物理学中的唯物辩证法思想

物理学在古代被称为自然哲学，物理学作为一门精密的学科进行研究是从1687年牛顿发表的《自然哲学的数学原理》开始的。随着学科的发展与不断完善，物理学才从哲学中分化出来，形成独立的学科，但物理文化中蕴含的哲学思想是不会被分离的。

1.1　实践是检验真理的唯一标准

物理学是实验科学，物理实验既是建立物理理论的基础又是检验物理理论真理性的方法。杨振宁教授说“物理学是以实验为本的学科”，物理学上很多理论都是通过实验检验论证的结果，体现了唯物辩证法的认识论观点——实践是检验真理的唯一标准。

1.2　物质是普遍联系的

物理发展史上，很多地方体现了物质是普遍联系的观点。比如人们曾经把电和磁孤立起来，物理学家奥斯特接受自然力统一的哲学思想。坚信电和磁之间存在某种潜在联系，经过多年研究，终于发现了电流的磁效应，并由此开创了电磁学的新纪元。把电和磁联系了起来，这正体现了唯物辩证法的特征——物质是普遍联系的。

1.3　事物发展过程中的“否定之否定”规律

人们对物理现象及其本质的认识是不断地发展和完善起来的，每一种理论的建立过程都体现了“实验(事实)——理论假设——实验(新的事实)——修正理论”，遵循着辩证唯物主义中的“否定之否定”规律。比如在整个光学的发展史中对光本质这个问题的认识，先是牛顿的微粒说；再是惠更斯的弹性波动说；接着麦克斯韦提出电磁波动说；到20世纪爱因斯坦提出光量子说。

最终人们认识到光具有波粒二象性，人类对光本性的认识就正是遵循着“否定之否定”认识规律的反映。

1.4　主要矛盾与次要矛盾的辩证关系

物理学中为了方便研究问题，经常抓住物体的主要特征，忽略物体的次要特征，而抽想出一些理想模型。如“质点”这个理想模型保留了实际物体的质量和存在的位置，而忽略了物体本身的大小形状，体现出辩证唯物主义中的“主要矛盾与次要矛盾之间的辩证关系”。

1.5　运动的相对性和时空的相对性

近代物理学的一大理论—爱因斯坦的相对论中涉及的哲学问题很多。最突出的就是相对运动和相对的时空观念。相对论指出：相对性原理的本质在于运动的相对性这一事实，而不存在绝对运动。相对论否定了绝对运动的存在，就否定了绝对时空的概念。它通过不变的光速把时间和空间联合为一个整体，由洛伦兹变换建立起各个惯性系之间的时空关系。

可见，不论是物理文化知识本身，还是物理文化形成、发展的过程都蕴含着丰富的哲学思维方法，对人类的自然观和哲学思想有重大的影响。

2　物理学中的美学文化

2.1　物理理论的美学特征

2.1.1　简单深刻美

在一个艺术家眼里简单是一种美。自然现象错综复杂，物理学则力求用简单的方程或定律去概括自然规律，但其反映的内在规律确是非常深刻的。如能量的转化和守恒定律反映了各种不同形式的能量的转化，牛顿的三大定律更是概括了宏观低速条件下各种机械运动的规律，麦克斯韦电磁方程组将复杂的电磁现象统一其中，爱因斯坦相对论中的基本原理简单凝练，但其中内涵确是丰富而深刻的。

2.1.2　对称守恒美

对称是自然界中广泛存在的也是人们很乐于接受的一种美学形式，物理学在对自然的表述中处处显现出了这种对称的美：引力和斥力，“电生磁”与“磁生电”，粒子与反粒子，物质与反物质、圆孔或单缝衍射图样的对称、无限长直导线周围磁场的轴对称等等。物理定律对某种规范变换的不变性、守恒性更是贯穿于整个物理学的一种对称形式，物理学中有许多守恒定律如：动量守恒、机械能守恒等等。实际上，对称性已经成为当代物理学家研究物理理论的一种方法。

2.1.3　统一和谐美

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【关键词】物理学；牛顿力学；工业革命；人类文明

俗话说：“学好数理化，走遍天下都不怕。”这其中的“理”就是指的“物理”。此话虽然有些片面，但也道出了物理学的重要性。物理学一词，源自希腊文physikos，很长时期内，它和自然哲学（natural philosophy）同义，探究物质世界最基本的变化规律。随着生产的发展，社会的进步和文化知识的扩展、深化，物理学以纯思辨的哲学演变到以实验为基础的科学。物理学研究的对象包括力、热、电、光、磁、声，从宏观领域到微观领域，得到了一系列对自然现象的科学解释并形成理论，最终形成发明创造，推动了人类文明的进步。物理学的高技术和强渗透性也使之成为社会发展的重要推动力。物理学给人类提供了大量的物质财富，同时也提供了精神财富。

迄今为止，物理学所创造出来的所有成果无一不是人类身体某一部位的延伸和替代。人造卫星、显微镜、望远镜、照相机等等是人类眼睛的延伸；手机、电话、雷达等等是人类耳朵的延伸；汽车、轮船飞机等运输工具是人类腿和脚的延伸；枪炮、导弹和火箭等等是人类胳膊和手的延伸；电脑、机器人是整个人的延伸；现代医学的诊疗手段也离不开物理学，X光、核磁共振、CT、B超、放射性疗法等等都是基于物理学。纵观人类文明的发展史，就是一部物理学的发展史。

一、物理学初建

古时候人们就尝试着理解这个世界：为什么物体会往地上掉，为什么不同的物质有不同的性质，地球、太阳以及月亮这些星体究竟是遵循着什么规律在运动，人们提出了各种理论试图解释这个世界。这些早期的理论在今天看来更像是一些哲学理论。古希腊哲学家亚里士多德创造了物理这门学科的名称，但由于历史的局限性，他对物理的很多认识却是错误的，比如他认为，物体下落的速度与物体的重量有关，物体越重，下落越快。这一理论最终被伽利略的“大球小球同时落地”的实验所。古希腊哲学家、物理学家阿基米德发现了浮力定律和杠杆原理，并发明设计制造了多种机械，如螺旋扬水器、军用投射器。德谟克利特最先提出了原子论，认为万物都是由原子组成的，原子是不可分割的最小微粒。天文学从强势的“地心说”到开普勒发现了行星运动的三大定律：轨道定律、面积定律和周期定律，哥白尼、布鲁诺等天文学家付出了巨大努力。电磁学方面发现了摩擦起电、磁石吸铁等物理现象，并在此基础上发明了指南针。古代物理学还称不上真正的科学，更多的是基于思辨，对于生活经验和自然现象的总结。

二、牛顿出版《自然哲学的数学原理》

牛顿出版的《自然哲学的数学原理》是人类历史上第一次科学革命的集大成之作。这部巨著阐述了万有引力定律和运动三大定律（惯性定律、力和运动关系的定律、作用力与反作用力定律），把物体运动统一在一个严密的理论中――牛顿力学。根据牛顿力学，我们知道了：苹果为什么总是落到地上；惯性是什么；为什么划桨能使船前行；为什么月球围绕地球运转并出现阴晴圆缺等等。这是经典力学的第一部经典著作，也是人类掌握的第一个完整的科学的宇宙论和科学理论体系，其影响所及遍布经典自然科学的所有领域，并发展出许多学科：宇宙天文学、航空航天科学、工程力学、建筑学、机械制造、原子核科学等等。宇宙天文学的发展，使我们对宇宙的起源有了更进一步的认识。航天科学的发展让人类的飞天梦成为现实。

三、物理学与第一次工业革命

18世纪中期，以蒸汽机的广泛使用为标志的第一次工业革命开始了人类的工业化进程。蒸汽机的发明是基于热学的发展。蒸汽机利用水沸腾产生的高压蒸汽推动活塞做功，产生动力带动机器工作。从18世纪晚期开始，蒸汽机广泛应用在采矿、冶炼、纺织、机械制造、化工等领域，并出现蒸汽轮船、蒸汽机车、蒸汽汽车，蒸汽机成为了当时各行业的主要动力机械。蒸汽机的发明，解放了人类的双手，促成了传统手工业向机械化大生产的转变，陆上和海上长途运输成为可能，极大地提高了生产生活效率。

四、物理学与第二次工业革命

电的使用开启了人类历史上的第二次工业革命。1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流有磁效应，开始人类研究电与磁的相互关系的序幕。1831年，英国物理学家法拉第建立了电磁感应定律，创立了电磁学的基础，使发电机和发动机的制造成为可能。德国工程师西门子根据闭合线圈的磁通量发生改变可能产生电流的原理，发明了第一台自馈式发电机，可以产生较大的功率，同时体积也较轻巧。从此，电能开始成为主要能源并推动工业向前发展，继而出现了电动机、电机车、电灯、电视机和电工仪器仪表等许多改变人类生活方式的电器设备。1873年，苏格兰物理学家麦克斯韦发表的《论电与磁》开创了电动力学，是现代电工学的开端。麦克斯韦提出了光的电磁说，并预言了电磁波的存在。电磁波是现代通信的基础，无线电、手机、卫星就是通过电磁波进行信号传输，实现人类远距离传输和交换信息。

五、物理学与第三次工业革命

进入二十世纪，由于原子能、电子计算机、微电子技术、航天技术、分子生物学和遗传工程等领域的研究进展，出现了第三次工业革命，这是一场不同于传统工业的信息技术革命，标志着工业进入自动化时代。

（1）物理学与微电子技术

1947年，美国贝尔实验室的肖克莱、巴丁和布拉顿研究出一种点接触锗晶体管。晶体管是20世纪一项重大发明，开启了微电子革命的先声。1954年，贝尔实验室研制出第一台使用晶体管集成电路的计算机。以晶体管为基础的集成电路，也叫芯片，使信息处理设备小型化、便携化。如今，大到工业设备、交通工具，小到各种生活设备，凡是有电的设备，几乎都有芯片对信息进行处理。在当今信息大爆炸的时代，微电子技术使得信息接收、存储、处理更加便捷和高效。计算机以及各种“人机控制系统”广泛应用，使生产、办公、家庭生活自动化。人类社会从机械化、电气化进入到一个更高级的自动化时代。

（2）物理学与能源

工业的发展离不开能源的供应，传统的电能、水能、化学能越来越不能满足日益增长的能源需求。核能作为一种高效、清洁能源能极大缓解能源危机。核能的利用得益于原子核物理的发展。从19世纪末发现放射性到1932年发现中子、正电子和氘，原子核理论为核物理奠定了基础。1938年，德国化学家哈恩和斯特拉斯曼发现了铀核的裂变，从而找到了一种利用核能的途径。1942年，美国成功建造了世界上第一座核反应堆，它显示核能时代的到来。目前，我国也有两座正在运行的核电站：秦山和大亚湾核电站，产生的电能为长三角和珠三角地区的经济建设做出了巨大贡献。现在科学家们正在研究可控核聚变，这种核聚变可以用海水和轻核作为原料的，是真正意义上的取之不竭，用之不尽的能源。

（3）物理学与航天技术

20世纪50年代兴起的航天技术使得人类的飞天梦成为现实。1957年，前苏联成功发射第一颗人造地球卫星，开创了人类航天新纪元。如今，人类发射的侦察、预警、通信导航、天文气象、海洋监视、测地探矿等应用卫星，在经济、军事和科研中发挥了巨大的作用。航天技术是一门综合性很强的技术，和物理学密切相关，每一步的发展都离不开物理学的指导和运用。火箭推进技术、人造卫星运行轨道计算、空间通信、载人航天器设计技术、登月技术、深空探测技术等一系列航天技术涵盖了基础物理学的力学、热学、电磁学、光学各个领域。可以预见，未来人类移居外星球、发现外星人、寻找宇宙的起源等等都离不开基于物理学的航天技术的发展。

六、物理学与人类未来

物理学是一门不断改变人类生活和推动社会进步的科学，从宏观的经典物理学发展到微观的电动力学、量子力学等，并将在未来深入到粒子物理、纳米材料物理、天体物理（引力波）、生命科学物理领域。宇宙是怎么产生的，宇宙的组成是什么，物质的最基本粒子是什么，人类是否能穿越时空，人类是否能实现长生不老，这些问题都需要物理学去解决。物理学将继续推动人类文明向前发展！