物理学研究的对象的种类也日益增多,同时在研究物理宇宙中间,多层次的复杂而且差异非常巨大的各种物质的形态和结构。前不久我们测量出来中微子的质量,只有一乘十的负三十五克重,这是非常非常之轻的。当然我们举个例子,我们经常在研究太阳,太阳的质量是二乘十的三十次方公斤,所以可见我们研究的对象,光是从它质量的范围来看,差距就是极为巨大。

  二十世纪是研究原子的世纪,在原子内部尺度的范围,差别也是非常之大的。我们一个原子大约是一百亿米分之一。可是原子下面是由原子核构成的,原子核比它小一万倍,原子核又是由质子和中子所组成的,质子和中子又是由夸克所组成的,这样又要相差一万倍。所以即使一个原子内部的结构,它的空间的尺度就相差了八个数量级。同时从物理学中间这一百年也分化出了大量的学科,到二十世纪,力学、热学、光学、声学、无线电、微电子,像激光、原子能现在都已经形成了独立学科,我们在学校里边有的还可以看到这样的系。这些学科支持了机械、冶金、建筑、电力、原子能、航空航天、计算机、通讯等等工程科学的发展。物理学进入化学、生物、天文、地学、数学、技术科学,就出现了所谓的化学物理、生物物理、天体物理、地球物理、计算物理、技术物理等等新兴的交叉学科。那么到底是什么动力使得物理学在这百年中间能够得到飞速的发展呢?我想首先是因为物理学是先进生产力的开拓者。二十世纪物理学的广泛的应用,不断提高国家和企业的竞争力,不断地开辟新的消费需求和市场。反过来呢!市场和国家的需求又推动物理学迅猛快速地发展。举例子,譬如雷达和原子弹,这个主要是物理学家在二战中间所做的工作,它在战争中间的作用促使美欧各国在战后就大量增加了对物理学的投资,设立了集中的研究机构,建造了巨型的加速器、核反应堆,来从事有潜在的军事价值和市场价值的研究。

  在2000年美国工程院选择了二十项二十世纪最伟大的工程,其中采用的技术大部分都直接或间接跟过去三百年物理学的发现有关系。这二十项工程是首先是电气化、汽车、飞机、自来水系统、微电子、无线电广播和电视,我在这些项目的后边都打上了星号,这个星号越多的,表示它和物理学的关系越密切。以下是农业机械化、计算机、电话、空调和冰箱、高速公路、卫星、因特网、摄影。然后是家用电器,医疗技术,石油和石油化工,激光和光纤,核技术,高性能材料,大家可以看出来其中大多数都打了星号都跟物理学直接或间接有关。

  物理学在半导体、集成电路、激光、磁性、超导等方面的发现,这都是二十世纪所发现的,奠定了信息革命的科学基础。在市场推动下边,由物理学延伸的高技术产业应运而生,这些高技术产业,在二十世纪下半叶的全球经济中扮演了重要的角色。它为家庭开发了从微波炉到液晶电视等多种的家用电器,引导了以微电子、光电子、网络和微光机电技术为核心的第三次工业革命,为信息社会的到来奠定了技术基础。由物理学研究带来的新技术和新产品层出不穷,从根本上改变了人们的生产方式和生活方式。

  我们看看所有这些是由哪些物理学的发现所导致的。当然有很多是与二十世纪以前的物理学有关系。在二十世纪以前,以牛顿力学、热力学和麦克斯韦电动力学为代表的古典物理学,到十九世纪末已经形成了完整的理论体系,并且在工业革命中间起了重要

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