论物理学的探索与研究

20世纪以来，随着近代物理学的迅猛发展，陆续发展了近代原子分子物理学、原子核物理学与核技术、原子核能的利用、激光物理学和激光技术、半导体物理学和器件、固体组件、超导电物理学与技术、光电子学技术、X光技术、粒子物理，以此又推动了计算机科学技术和信息与通讯科学技术的发展，并且形成了各种有关的新科学技术产业。它们大大推动了现代社会的发展。目前，在现代高新技术基础上发展的信息、生命、材料、环境、能源、地球、空间、核科学等八大科学领域的蓬勃发展都是以现代物理学在各方面的迅速发展为基础。

一、物理学是科学技术进步的丰富源泉

20世纪以来，随着近代物理学的迅猛发展，陆续发展了近代原子分子物理学、原子核物理学与核技术、原子核能的利用、激光物理学和激光技术、半导体物理学和器件、固体组件、超导电物理学与技术、光电子学技术、X光技术、粒子物理，以此又推动了计算机科学技术和信息与通讯科学技术的发展，并且形成了各种有关的新科学技术产业。它们大大推动了现代社会的发展。目前，在现代高新技术基础上发展的信息、生命、材料、环境、能源、地球、空间、核科学等八大科学领域的蓬勃发展都是以现代物理学在各方面的迅速发展为基础。

高新技术的主要内容和发展序列可以简单归结为：以信息技术为先导，以新材料技术为基础，以新能源技术为支柱，微观上向生物技术发展，宏观上向空间和海洋技术开拓。从能源、信息和材料等很多方面可以清楚地发现物理学和高新技术的关系是非常密切的，同时也充分显示出，物理学是高新技术的基础和源泉，物理学的进展不断导致新技术的产生。

第一，核物理学的研究和发展，特别是对裂变物理学的研究，导致了核能的释放和应用。目前全世界有33个国家一共建立了438座核电站，占全世界发电能力17%，有的国家如立陶宛，核电占其总发电量的81.5%，法国则占78.2%。

第二，信息技术包括信息传输、信息存储和信息处理。以激光为基础的近代光学研究发展出光子学、光电子技术，推动着光通讯技术的发展和信息高速公路－互联网的建立。

第三，新材料技术的发展也和物理学的研究分密切相关。物理学对超导的研究使超导的临界温度突破了液氮温度，从而研制出各种高温超导材料。并已研制成高温超导线材、电缆、超导电动机、超导发电机。预期将在2010年左右出现大规模的应用，并将带来电力工业的革命。

第四，航空航天事业的飞速发展，从轻型飞机到探空火箭，从“东方红一号”到“神州五号”，在航空和宇航中所涉及的核燃料、发动机、计算机、通信与电子、自动控制、新材料、精密仪器，都是以物理学的研究为基础和先导的。

二、物理教育是培养学生科学素质的有效手段

物理教育至少有两方面的目的，一是为学生学习科学技术知识和今后的长远发展打好物理学基础；另一方面就是要培养和提高学生的科学素质。过去的教育比较重视前者，常常忽略了后者。面对科学技术的飞速发展和知识更新速度的不断加快，科学素质的重要性变得越来越突出。因为有的知识随着科学的进步可能过时，而科学素质则将长期起作用，并影响人的一生。通过物理教育，可以而且应当培养和提高学生多方面的素质。

第一，培养学生现代的、科学的自然观、宇宙观。

物理学是最基本的自然科学，它不仅告诉我们物质是怎样构成的、宇宙是怎样演化的，还能揭示发生各种自然现象的原因和规律，使人们摆脱愚昧，对自然、宇宙有科学的认识。

第二，培养学生的探索精神、创新精神。

物理学研究的是物质运动最基本的规律，物理学的发展过程就是不断探索、不断创新的过程。创新是科学研究的灵魂，对物理学更是这样。物理学中新的观念的提出，新的原理的建立都是科学家们勇敢地向传统观念挑战，大胆地进行想象和创造的结果。爱因斯坦建立相对论时是这样，李政道和杨振宁提出宇称不守恒时也是这样。物理学中充满了艰苦探索、大胆创新的事例，它们能大大激发学生创造的欲望，培养他们的创新精神。

第三，培养学生的科学思维能力，发展学生的智力。

很多学生觉得学习物理学很难，这是因为物理学的原理有的很抽象，有的很深奥。学习物理学不仅要进行逻辑推理，也要进行抽象思维，还要用数学工具表达概念和原理、推算结论。这种过程有助于学生智力的发展和科学思维能力的形成。前苏联的一份研究资料表明，经过大学2～3年的学习后，智力发展最快的是物理学科和数学系的学生，这不能不说物理学在这方面有其特殊的功效。因此，在物理教育中要特别注意培养学生的科学思维能力，正确处理形象和抽象、概念和推理、定性和定量、浅出和深入等关系，以发挥物理教育在这方面的优势。

第四，培养学生掌握科学的方法。

物理学研究的对象小到微观粒子，大到天体宇宙，它要研究电、磁、声、光、热等多种运动形态和各种相互作用，因此物理学发展了多种多样的研究方法，包括：演绎归纳、分析综合、类比联想、猜测试探以及理想化方法、模型化方法、半定量方法、统计方法等等。这些方法在科学研究中具有典型性和代表性。因此，通过物理学的学习能使学生受到全面的科学方法的训练。实际上，很多科学技术问题、特别是工程技术问题归根到底是一个物理学问题，物理学方法在解决工程技术的实际问题中也有广泛的应用。通过物理教育使学生掌握这些科学方法，其意义远比学习一些具体知识重要得多。

第五，培养学生的科学精神和科学作风。

物理学是高度定量的精密的科学，它的理论体系不仅有严密的逻辑推理，也要经过严格的实验验证。它尊重事实，反对迷信。正如爱因斯坦所说：“一个矛盾的实验结果就足以推翻一种理论”。物理学的理论和实验研究都十分注意它的严密性、精确性、可靠性，因此学习物理学不仅能受到渗透在其中的科学精神的熏陶，也能培养尊重事实、实事求是、严谨踏实、一丝不苟的科学作风。

由以上的分析可见，大学的物理学课不仅是学习科技知识的基础课，也是培养学生科学素质的一门基础课。必须从这样一个高度来看待物理学课的地位和作用，予以充分的重视。