世界物理学发展的主要历史有哪些?
物理学是随着人类社会实践的发展而产生、形成和发展的,它经历了一个漫长的发展过程。纵观物理学的发展历史,根据其不同阶段的特点,大致可以分为三个阶段:物理学的萌芽阶段、经典物理学和现代物理学。
(一)物理学的萌芽时期
在古代,由于生产水平较低,人们对自然的认识主要依靠不充分的观察和在此基础上的直觉和思辨,来把握自然现象的一般性质,所以自然科学的知识基本上属于现象的描述、经验的总结和思辨的推测。当时物理学的知识包含在统一的自然哲学中。
这一时期首先发展起来的是与生产实践密切相关的力学,如静力学中的简单机械、杠杆原理、浮力定律等。在《莫箐》中,对强大概念的描述(“力量、形状也令人激动”);光学方面,积累了光的直射、折射、反射、针孔成像、凹凸镜等知识。莫箐有八项关于光学知识的记录。古希腊欧几里德(公元前450-380年)的著作中也讨论了光的直线传播和反射规律,也研究了光的折射。电磁学中发现了摩擦起电、磁铁吸铁等现象,并在此基础上发明了指南针。在声学上,由于音乐的发展和乐器的创造,我们积累了很多关于音乐节奏和共鸣的知识。在物质结构和相互作用方面,提出了原子论、元气、阴阳五行、以太等假说。
这一时期,虽然观察和推测是人们认识自然的主要手段和方法,但也有一些类似于通过实验来研究物理现象的方法。比如沈括在孟茜碧潭的声共振实验,用天然磁铁进行人工磁化的实验,赵友琴在《格相新书》中的大型光学实验就是典型的例子。
总之,从古代一直到中世纪末期(欧洲通常称5至15世纪为中世纪),由于生产的发展,虽然积累了大量的物理知识,为实验科学的出现准备了一些条件,做了一些实验,但这些都不是系统的自然科学研究。在这个时期,物理学还处于初级阶段。
(2)经典物理学时期
十五世纪末,资本主义生产关系的出现促进了生产和技术的大发展;席卷西欧的文艺复兴解放了人们的思想,激发了人们的探索精神。现代自然科学就是在这种物质和思想的历史条件下诞生的。将系统观测实验与严密的数学推导相结合的研究方法引入物理学,引发了17世纪的“科学革命”,主要集中在天文学和力学领域。牛顿力学体系的建立标志着现代物理学的诞生。整个十八世纪,物理学处于一个逐步消化、积累、准备的阶段。新的科学思想、方法和理论得到传播、改进和扩展。牛顿力学完成了分析工作,建立了分析力学;光学、热力学、静电学也完成了基础工作,成为物理学的几个基础学科。人们用力学模型来理解各种物理现象,使得机械论自然观成为18世纪物理学的主导思想。19世纪,物理学取得了迅速而重要的发展,各种自然领域之间的联系和转化被普遍发现。新的数学方法被广泛引入物理学,相继建立了波动光学、热力学和分子运动理论、经典电磁场理论等完整的、解析的理论体系,完善了经典物理学。物理学的伟大成就所揭示的自然界的统一性,为辩证唯物主义的自然观提供了重要的科学依据。
(3)现代物理学时期
19世纪末物理学的一系列重大发现使经典物理学的理论体系遭遇了不可逾越的危机,从而引发了近代物理学的革命。由于生产技术的发展、精密和大型仪器的创造以及物理学思想的转变,这一时期的物理学理论呈现出飞速发展的态势。从低速到高速,从宏观到微观,研究对象深入浩瀚宇宙和物质结构内部,对宏观世界的结构、运动规律和微观物质的运动规律的认识发生了很大变化。相对论量子力学的建立克服了经典物理学的危机,完成了从经典物理学到现代物理学的转变,使物理学的理论基础发生了质的飞跃,改变了人们的物理世界图景。1927之后,量子场论、核物理、粒子物理、天体物理、现代宇宙学等学科发展迅速。物理学对其他学科的推动,产生了一系列新的物理学部门和边缘学科,为现代科学技术提供了新的思路和方法。现代物理学的发展,引起了人们对物质、运动、空间、时间、因果律乃至生命现象的认识,以及对物理学理论本质的认识的巨大变化。现在越来越多的事实表明,物理学正在酝酿新的重大突破,以揭开微观和宏观的奥秘。现代物理学的理论成果被应用于实践,涌现出许多新的技术科学如原子能、半导体、计算机、激光、航空航天等。这些新兴技术正在大力推动新科技革命,促进生产的发展。随着生产和新技术的发展,反过来又有力地推动了物理学的发展。这是物理学发展和生产发展的辩证关系。