物理——百科之源

【摘要】物理学广探宇宙秘密，细索微粒奥妙，纵贯千年史，横牵诸学科。物理学的建树之高、植根之深、应用之广、覆盖之远，已为世人共识。它既是人类知识的结晶，又是新技术的重要母体。

【关键词】物理化学 生物物理学 物理医学 天体物理 经济物理学 军事科学

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）03-0172-01

物理学是研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律及所使用的实验手段和思维方法的自然科学，简称物理。它既是一门基础科学也是一门带头科学，它在现代尖端科学技术的研究中占有特殊的地位，对现代科学技术的发展起到强大的推动作用，涉及八个重要领域——农业、能源、材料、电子计算机、激光、空间、高能物理、遗传工程。

一、物理学与数学

物理与数学如同一对孪生兄弟，两者密不可分。如：物理中的许多问题需要用数学模型、数学方法去处理；同时，物理原理也为某些数学问题的研究提供了新的思想和方向，从而推动了数学的发展。

1.丰富多彩的物理世界为数学打开了新天地，促使数学不断向前发展。如：向量理论的建立，最先使用向量运算的是用来研究力，牛顿的研究加深了对向量的认识。量子力学和量子场论的产生，使数学物理添加了非常丰富的内容，也为物理提供了研究的对象，在对现象的研究探索中形成了理论。科学发展表明：物理给数学提供了丰富的内容，而数学物理的内容越丰富，解决物理问题的能力也越强。当今物理的数学研究对数学有很大的促进作用，它是产生数学的新思想、新对象、新问题以及新方法的一个源泉。

2.物理学家同时也是数学家。牛顿就是其中一个，也是最有成就的一个。且不说由他建立的经典力学至今仍是物理的入门学科，他在数学方面的贡献也堪称经典，他的二项式定理、无穷级数、微积分历经三百多年仍是现代数学必修的内容。物理学家高斯早先也是从事数学研究，甚至被誉为“数学王子”。

二、物理学与化学、生物、医学

1.从最本质出发，物体的分子结构（原子结构）决定了他们的化学性质。而物体的分子结构（原子结构）恰恰是物理的范畴。元素周期表的规律性（金属性，非金属性）就是用物理原理解释的，还有八电子稳定结构等，在本质上的联系必然导致深层次的关联，所以产生了物理化学这门专业。衍生出的应用学科有：材料科学技术、材料科学技术基础、材料科学基础、材料物理及化学基础。

2.物理学与生物学。 生物物理学是应用物理学的概念和方法研究生物各层次结构与功能的关系，如：利用放射性核素对植物种子、幼苗、植株等进行辐照，使其基因变异以获得优良的品种。

3.物理学与医学。现代医学对物理学的依赖程度越来越高。狭义的物理医学就是理疗学，即把物理因子作用于患者，对疾病有辅助治疗或缓解的功效。常用的物理因子有声、光、电、磁、热等。还有用来进行活体观察的声学显微镜，就是利用声波来获得微观物质结构的可见图像技术，它是集声学、压电、光学、电子学和计算机等成果于一体的高科技仪器；物理医学最有代表的协会有中华医学会物理医学分会和中国康复医学会。

三、物理学与天文地理、能源乃至社会经济、军事科学

1.物理学与天文地理。天体物理学是应用物理学的技术、方法和理论，研究天体的形态、结构、化学组成、物理状态和演化规律的天文学分支学科，是利用理论物理方法研究天体的物理性质和过程的一门学科。伟大的天体物理学家——霍金，研究黑洞和宇宙起源大爆炸原理，与彭罗斯一道证明了著名的奇性定理，他还证明了黑洞的面积定理。物理学和天文学之间一直存在着根本性的联系，它促使两位当今世界顶尖的天体物理学家合作，从物理学观点出发，来阐述天文学的前沿问题。目前我国正在建设的压水堆核电站，就是核物理的应用。

2.物理学与社会经济。物理学的发展给人类带来了很多的生活必需品和工作必须品，在方便了人类生活和工作的同时，也为人类社会创造了巨大的经济效益和社会效益。物理学发展越快，科学技术程度越高，为社会创造的财富越多，产生的社会效益和经济效益就越大。有人把经济学比喻为“社会科学中的物理学”，把物理学比喻为“自然科学中的经济学”，经济学家也喜欢自比为物理学家。1995年，经济物理学这一交叉学科已正式命名成立了。

3.物理学与军事科学技术。回顾人类战争史，从部落时代的石斧青铜到封建皇朝的长矛弩弓，从热兵器时代的炮火纷飞到高技术战争中的光电声磁，无一不展现着物理学对军事的巨大魅力。战争中的开路先锋导弹、战机， 军事火炮、 战舰、 微波电子炸弹、 夜视装置、美国正研制的“合成视觉”等，哪项军事武器的发明不是物理学在其中占主导甚至起决定性作用？

四、物理学与文学

1.物理学作为一门自然科学，是探究声、光、电、热、力等自然现象最基本的内在规律，而文学大多又恰恰以描绘自然现象，尤其是古典诗词，它往往无意识的借助物理知识来描摹物态、阐明事理。如王安石的《梅花》：“墙角数枝梅，凌寒独自开。遥知不是雪，为有暗香来。”为什么会有“暗香来”，如果运用分子动理论来解释，可谓浅显易懂。张若虚的《春江花月夜》：“春江潮水连海平，海上明月共潮生。滟滟随波千万里，何处春江无月明。”如果运用光的反射、力的作用效果对诗句进行分析欣赏，则欣赏水平会得到更好的深化，如果没有这些物理知识，就不会对诗中意境有深刻的领悟。

2.古诗词与理论物理的思维方式是相通的，都隐含了人生哲理与语言艺术。原中科大博导范洪义说：“物理学家是描绘自然规律的画家，是注意聆听自然韵律的音乐家。”他常告诫自己的研究生，学习物理的同时勿忘学习博大精深、魅力无穷的中国文化，尤其是古典诗词，他说：“它们与理论物理有异曲同工之妙。”

大量事实表明，物理思想与方法不仅对物理学本身有价值，而且对整个自然科学，乃至社会科学的发展都有着重要的贡献。有人统计过，自20世纪中叶以来，在诺贝尔化学奖、生物及医学奖，甚至经济学奖的获奖者中，有一半以上的人具有物理学的背景。难怪国外有专家十分尖锐地指出：没有物理修养的民族是愚蠢的民族！

参考文献：

[1]陈心中等 2004-10-1 清华大学出版社《物理与军事 》

[2]范洪义《从量子力学到量子光学——数理进展》上海交通大学出版社 2005年（国家十五计划重点图书）

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