物理学

物理现象普遍存在于自然界中，物理学就是研究这种现象的性质和规律的科学。具体来说，物理学所研究的是宇宙间物质存在的基本形式、性质、运动及其转化，物质的内部结构、这些结构的组成单元及其相互作用，运动和转化的基本规律。物理学发现的基本规律带有普遍性，它适用于地球科学、生命现象、天文现象和化学现象，所以科学家认为物理学是自然科学基础学科中更为基础的一门学科。物质世界是一个相互联系的统一体，物质的各种存在形式、运动形态相互联系，因此，各个学科也相互渗透。物理学是由多个分支学科组成的科学体系。它包括：研究宏观物体做低速机械运动现象和规律的经典力学;研究热的产生、传导及物体处于热状态下性质的热学、热力学和经典统计力学;研究宏观电磁现象和客观物体电磁性质的经典电磁学、电动力学，研究光的运动、电磁本性及光与物质的相互作用的光学;研究时间空间的物理性质的相对论;研究微观粒子的结构、运动规律、相互作用的量子力学，量子电动力学、量子统计力学;研究固体的性质，微观结构，及其内部运动与性质的关系的固体物理学，等等。物理学还渗透于其它自然科学之中，并产生了一系列交叉学科。物理学研究中建立的一些基本的概念、理论、实验手段、测试方法，也被用于其它学科。

发展技术和生产力的要求推动物理学发展，而物理学研究的重大突破直接导致生产技术的飞跃，引起技术革命，影响社会发展。物理学发展对军事技术有重大影响，同时它提出的许多理论对哲学发展起了很大的推动作用。

一门基础自然科学学科。是研究物质结构与性质、运动形态(机械运动、热运动和电磁运动等)以及这些运动形态的相互联系及转化规律的科学。物理学对于其它自然科学学科，乃至哲学的发展都有着深刻的影响。“物理学”一词源出于希腊文，意即“科学”，古希腊学者亚里士多德所著《物理学》一书，被学界公认为学科名称由来之始。15―17世纪，伴随近代科学的诞生，哥白尼建立日心学说，开普勒提出太阳系行星轨道的三大定律，伽利略开创了近代物理科学的研究方法，在此基础上，牛顿于1687年出版《自然哲学的数学原理》一书，奠定了经典物理学的根基。物理学的研究与进展推动了历次工业革命。18世纪牛顿力学和热力学的成就与改进蒸汽机、发展机器大工业的社会需求相结合，促进了生产力的发展。19世纪法拉弟与麦克斯韦的电磁场理论又引发电力革命，给人类社会带来新的文明。20世纪初，物理学自身爆发一场革命，爱因斯坦创立了相对论，普朗克能量量子化的理论导致量力学的建立，这些都深化了人们对客观物质世界的认识，并为半导体、激光、计算机等新技术革命开辟道路。显然，物理学方面新的突破还将继续对各个自然学科、工程学科乃至人类文明的发展产生巨大影响。按传统方式，物理学分力学、热学、电磁学、光学、声学、原子物理、原子核物理、等离子体物理、粒子物理、理论物理等等，其中有的已形成独立学科。由于不同学科间的相互渗透，空间物理、化学物理、生物物理、海洋物理、地球物理都是物理学与其它学科的交叉。物理学的广泛应用还引发出许多尖端技术，如原子能技术、半导体技术、激光技术和超导技术等等。中国古代积累了丰富的物理知识，在力学、声学，光学等方面有突出成就，在磁学方面最早发明了指南针与磁偏角，与造纸、印刷、火药并称中国古代的四大发明。中国近代物理学是从西方引进的，我国编译和出版的第一本物理学书籍，首推明代学者王征与日尔曼传教士邓玉函合编的《远西奇器图说》(1627)。19世纪60年代，数学家李善兰与英国的艾约瑟译出《重学》，系统介绍了牛顿力学。中译“物理学”一名借用了日本译语。1902年京师大学堂在格致科下设物理学科目，1912年金陵大学设物理系，1918年后北京大学、清华大学、交通大学的物理系相继成立，在国内大学物理系学习过后成长为优秀物理学家者不乏其人，如诺贝尔奖金获得者李政道、杨振宁、吴剑雄等。中华人民共和国成立后，物理科学有长足发展，中国物理学家在原子弹、氢弹、人造卫星、洲际导弹等研制中发挥了突出作用。

(一)《墨经》中的物理学知识

墨翟(前480―前420)，传说是宋国(今河南商丘一带)人，是一个思想家、政治家和自然科学家。他出身工匠，创立墨家学派，著有《墨经》一书。《墨经》是一部内容丰富的科学著作，书中包含有哲学、物理学、数学等多方面知识，具有重要科学价值。如书中讲力学时，为力下定义说，“力，形之所以奋也”(见《墨经?经上》)，意即力是使人的运动发生转移和变化的手段，这就对力的概念作出了朴实的解释。书中研究杠杆平衡问题时，指出杠杆平衡不但取决于加在两端的重量，还与“标”(力臂)、“本”(重臂)的长短有关。得出两端“长、重者下，短、轻者上”的结论。这个解释不仅考虑到力和重的多少，并考虑到距离与平衡的关系，含有力矩概念，已发现了杠杆的平衡原理。在光学方面，墨翟对针孔成像、影子生成等现象，进行了观察、实验和分析，作出了科学说明。墨翟曾做过这样一个实验，即在一个黑屋里朝阳墙上开个小孔，人对小孔站在屋外，阳光照射下，屋里墙上就出现一个倒立人影。对这种现象，《墨经》解释说：“光之照人若射，下者之人也高，高者之人也下。”(《墨经?经说下》)意思是说光穿过小孔直线而入，像射箭一样，人体下部挡住直射过来的光线穿过小孔，成影在上边，人体上部挡住光线穿过小孔，成影在下边，这就形成了倒立的人影。这一实验，阐述了光的直线传播原理，科学地解释了小孔成像现象，是世界上最早的针孔成像实验。墨翟对在生产实践中接触到的实际问题，提出了不少物理学道理。

(二)朱载?与十二平均律

朱载?身为郑王世子，不仅是一位很有成就的天文学家、历法学家、数学家，而且是著名的声律学家。我国早在西周时期，在音律学方面，就已开始认识12律和7声音阶了。12律是指12个半音，它的名称是：黄钟、大吕、太簇、夹钟、姑洗、仲吕、蕤宾、林钟、夷则、南吕、无射、应钟。12个半音中的6个单数半音称为6律，6个双数半音称为6吕。7个音阶是：宫、商、角、徵、羽、变宫、变徵。大约在春秋时代，开始使用三分损益法来确定管、弦乐器发音高低。用损益法计算的结果，12个律中每律间的频率差不多相等，称为12不平均律。其缺点是不适宜进行“变调”与演奏和声。为了消除三分损益法的缺点，汉代的京房、晋朝的荀勖、刘宋的何承天等人，先后都进行过改革，但并未完全解决。到了明代，朱载?在前人基础上，不断探索，经过长期的计算和试验，终于发明了12平均律。他的12平均律的理论，最早见于万历十二年(1584年)成书的《律学新说》中;其较详细的数学演算，见于所著《嘉量算经》中。他将八度音程值开12次平方，使12律构成以