以物理之视角,探索人类文明
作者:jnscsh 时间:2021-08-01 08:44:53 浏览次数:次
在著名科幻电影《2001太空漫游》的开场,有一个意味深长的桥段:人类的先祖以动物的骨骼作为武器,击杀猎物,并在同类竞争中取胜;而后,他兴奋地将这根兽骨抛向天空,它随即幻化成了在宇宙中遨游的星舰。这个桥段包含了深刻的哲理,也就是说,零星经验和原始技术始终伴随着人类进化一路走来,而迄今已形成的科学知识体系则加速了人类社会的文明进步。
数百万年以前,由于气候变化和地质变迁,原始森林变成了稀树草原。为了生存,石器时代的先人学会了直立行走、制作工具、钻木取火,从而逐步进化成现代人,并产生了语言、文字和原始部落。公元前800—公元前600年,荷马时代后的希腊逐渐建立了城邦制,在该体制下的自由民有暇看天问地,思索大自然规律。随后三百年间就相继出现了像泰勒斯、毕达哥拉斯、苏格拉底、柏拉图、亚里斯多德、欧几里得等大师,产生了先进的哲学思想、伟大的科学成果,建筑、文学等艺术成就也极其辉煌。阿基米德作为流体静力学的创始人,他的名言“给我一个支点就能撬动地球!”耳熟能详,因此,希腊就成为人类文明的发祥地。
14—15世纪的欧洲冲破了中世纪宗教的桎梏,文艺复兴成为科学加速进步的动力。我们可以回想起诸多令人印象深刻的事件:开普勒分析第谷的天文观察数据发现了行星运动三大定律;伽利略通过对自由落体、抛物体等运动的实验,开创了动力学的先河。伟大的牛顿站在巨人的肩上,于1687年写下《自然哲学的数学原理》,统一了宏观物体(低速)运动的普遍规律,使经典力学成为自然科学最早的理论体系,从而催生了17—18世纪以蒸汽机为动力的第一次工业革命,推动了采矿、冶金、机械、纺织、铁路技术的进步,促进了社会的繁荣和发展。
18—19世纪,人们对热和能量本质的认识有了飞跃,尤其是焦耳对热功当量做了精确测量,最终由克劳修斯等提出了热力学的理论,能量守恒定律成为19世纪三大发现之一。与此同时,从法拉第的电磁感应实验,到麦克斯韦方程组统一了光、电、磁现象,為物理学大厦奠定了坚实的基础。这些科学成就导致了19世纪后期以电动机、内燃机为动力的第二次工业革命,促进了电气、电子、石化、钢铁、汽车等工业的发展,美国和德国跃升为资本主义世界的后起之秀。
19—20世纪之交的科学发现令人惊叹!迈克尔逊和康普顿实验,导致了爱因斯坦等建立了相对论和量子力学,不仅统一了时空、质能的观念,也揭开了宇宙和微观世界的奥秘。这些重大发现推动了人类物质和精神文明的飞速进步,使人类进入了原子能、空间和信息时代。
今天,人类对物质运动规律的探索仍未止步。随着经典学科本身的细化和“边缘学科”的涌现,人们可以更深入地探寻诸如宇宙物质、量子纠缠、基因编辑、认知规律等直观生活经验之外的世界,对物质流、能量流和信息流认识的提升必将在能源利用、交通运输、通信物流、生态环境、人类健康等方面发生革命性变化,不断丰富人类的物质生活和精神生活。当然,这也有待科学家为创造更美好的未来而不懈努力。
在这一期的《知识就是力量》杂志里,我们试图为你展现瑰丽神奇的科学大厦已经达到的高度,虽然愈多的质疑很可能意味着愈多的谜团,但正是这种不断探索和勇于创新的科学精神,将为人类文明注入持久的生命力。
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