物理——百科之源

【摘要】物理學廣探宇宙秘密，細索微粒奧妙，縱貫千年史，橫牽諸學科。物理學的建樹之高、植根之深、應用之廣、覆蓋之遠，已為世人共識。它既是人類知識的結晶，又是新技術的重要母體。

【關鍵詞】物理化學 生物物理學 物理醫學 天體物理 經濟物理學 軍事科學

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）03-0172-01

物理學是研究物質世界最基本的結構、最普遍的相互作用、最一般的運動規律及所使用的實驗手段和思維方法的自然科學，簡稱物理。它既是一門基礎科學也是一門帶頭科學，它在現代尖端科學技術的研究中占有特殊的地位，對現代科學技術的發展起到強大的推動作用，涉及八個重要領域——農業、能源、材料、電子計算機、激光、空間、高能物理、遺傳工程。

一、物理學與數學

物理與數學如同一對孿生兄弟，兩者密不可分。如：物理中的許多問題需要用數學模型、數學方法去處理；同時，物理原理也為某些數學問題的研究提供了新的思想和方向，從而推動了數學的發展。

1.豐富多彩的物理世界為數學打開了新天地，促使數學不斷向前發展。如：向量理論的建立，最先使用向量運算的是用來研究力，牛頓的研究加深了對向量的認識。量子力學和量子場論的產生，使數學物理添加了非常豐富的內容，也為物理提供了研究的對象，在對現象的研究探索中形成了理論?？茖W發展表明：物理給數學提供了豐富的內容，而數學物理的內容越豐富，解決物理問題的能力也越強。當今物理的數學研究對數學有很大的促進作用，它是產生數學的新思想、新對象、新問題以及新方法的一個源泉。

2.物理學家同時也是數學家。牛頓就是其中一個，也是最有成就的一個。且不說由他建立的經典力學至今仍是物理的入門學科，他在數學方面的貢獻也堪稱經典，他的二項式定理、無窮級數、微積分歷經三百多年仍是現代數學必修的內容。物理學家高斯早先也是從事數學研究，甚至被譽為“數學王子”。

二、物理學與化學、生物、醫學

1.從最本質出發，物體的分子結構（原子結構）決定了他們的化學性質。而物體的分子結構（原子結構）恰恰是物理的范疇。元素周期表的規律性（金屬性，非金屬性）就是用物理原理解釋的，還有八電子穩定結構等，在本質上的聯系必然導致深層次的關聯，所以產生了物理化學這門專業。衍生出的應用學科有：材料科學技術、材料科學技術基礎、材料科學基礎、材料物理及化學基礎。

2.物理學與生物學。 生物物理學是應用物理學的概念和方法研究生物各層次結構與功能的關系，如：利用放射性核素對植物種子、幼苗、植株等進行輻照，使其基因變異以獲得優良的品種。

3.物理學與醫學?，F代醫學對物理學的依賴程度越來越高。狹義的物理醫學就是理療學，即把物理因子作用于患者，對疾病有輔助治療或緩解的功效。常用的物理因子有聲、光、電、磁、熱等。還有用來進行活體觀察的聲學顯微鏡，就是利用聲波來獲得微觀物質結構的可見圖像技術，它是集聲學、壓電、光學、電子學和計算機等成果于一體的高科技儀器；物理醫學最有代表的協會有中華醫學會物理醫學分會和中國康復醫學會。

三、物理學與天文地理、能源乃至社會經濟、軍事科學

1.物理學與天文地理。天體物理學是應用物理學的技術、方法和理論，研究天體的形態、結構、化學組成、物理狀態和演化規律的天文學分支學科，是利用理論物理方法研究天體的物理性質和過程的一門學科。偉大的天體物理學家——霍金，研究黑洞和宇宙起源大爆炸原理，與彭羅斯一道證明了著名的奇性定理，他還證明了黑洞的面積定理。物理學和天文學之間一直存在著根本性的聯系，它促使兩位當今世界頂尖的天體物理學家合作，從物理學觀點出發，來闡述天文學的前沿問題。目前我國正在建設的壓水堆核電站，就是核物理的應用。

2.物理學與社會經濟。物理學的發展給人類帶來了很多的生活必需品和工作必須品，在方便了人類生活和工作的同時，也為人類社會創造了巨大的經濟效益和社會效益。物理學發展越快，科學技術程度越高，為社會創造的財富越多，產生的社會效益和經濟效益就越大。有人把經濟學比喻為“社會科學中的物理學”，把物理學比喻為“自然科學中的經濟學”，經濟學家也喜歡自比為物理學家。1995年，經濟物理學這一交叉學科已正式命名成立了。

3.物理學與軍事科學技術。回顧人類戰爭史，從部落時代的石斧青銅到封建皇朝的長矛弩弓，從熱兵器時代的炮火紛飛到高技術戰爭中的光電聲磁，無一不展現著物理學對軍事的巨大魅力。戰爭中的開路先鋒導彈、戰機， 軍事火炮、 戰艦、 微波電子炸彈、 夜視裝置、美國正研制的“合成視覺”等，哪項軍事武器的發明不是物理學在其中占主導甚至起決定性作用？

四、物理學與文學

1.物理學作為一門自然科學，是探究聲、光、電、熱、力等自然現象最基本的內在規律，而文學大多又恰恰以描繪自然現象，尤其是古典詩詞，它往往無意識的借助物理知識來描摹物態、闡明事理。如王安石的《梅花》：“墻角數枝梅，凌寒獨自開。遙知不是雪，為有暗香來。”為什么會有“暗香來”，如果運用分子動理論來解釋，可謂淺顯易懂。張若虛的《春江花月夜》：“春江潮水連海平，海上明月共潮生。滟滟隨波千萬里，何處春江無月明?！比绻\用光的反射、力的作用效果對詩句進行分析欣賞，則欣賞水平會得到更好的深化，如果沒有這些物理知識，就不會對詩中意境有深刻的領悟。

2.古詩詞與理論物理的思維方式是相通的，都隱含了人生哲理與語言藝術。原中科大博導范洪義說：“物理學家是描繪自然規律的畫家，是注意聆聽自然韻律的音樂家。”他常告誡自己的研究生，學習物理的同時勿忘學習博大精深、魅力無窮的中國文化，尤其是古典詩詞，他說：“它們與理論物理有異曲同工之妙?！?/p>

大量事實表明，物理思想與方法不僅對物理學本身有價值，而且對整個自然科學，乃至社會科學的發展都有著重要的貢獻。有人統計過，自20世紀中葉以來，在諾貝爾化學獎、生物及醫學獎，甚至經濟學獎的獲獎者中，有一半以上的人具有物理學的背景。難怪國外有專家十分尖銳地指出：沒有物理修養的民族是愚蠢的民族！

參考文獻：

[1]陳心中等 2004-10-1 清華大學出版社《物理與軍事 》

[2]范洪義《從量子力學到量子光學——數理進展》上海交通大學出版社 2005年（國家十五計劃重點圖書）