張虎崗

物理學(xué)萌芽時代的亞里士多德

亞里士多德絕對稱得上是一個牛人。他師出名門，是柏拉圖的學(xué)生;他貴為帝王之師，這個帝王就是舉世聞名的亞歷山大。對當(dāng)時的人來說，亞里士多德就是一個活生生的“百度”。

他的權(quán)威延續(xù)了近兩千年，在這兩千年里，他就是“神”一樣的存在。直到17世紀(jì)一個叫伽利略的意大利人出現(xiàn)后，他才被漸漸地拉下了“神壇”。

雖然現(xiàn)在看來，亞里士多德在物理學(xué)方面說錯了很多，但是這并不影響他的偉大，因為他給后來者指明了方向：世界是可以通過人們的研究而被認(rèn)知的。

亞里士多德的權(quán)威時期，只能算作物理學(xué)的萌芽時期，物理和數(shù)學(xué)、哲學(xué)、化學(xué)、生物、天文等學(xué)科混雜在一起，被稱為“自然哲學(xué)”。在這一時期，由于生產(chǎn)力水平低下，自然科學(xué)知識基本上是對現(xiàn)象的描述、經(jīng)驗的總結(jié)和思辨的猜測。

搭建近代物理學(xué)大廈的牛頓

牛頓力學(xué)體系的建立，標(biāo)志著近代物理學(xué)大廈的落成，開啟了人類科學(xué)的新時代，引發(fā)了以英國工業(yè)革命為起點的第一次技術(shù)革命，使人類進入了“蒸汽時代”。有人說：“19世紀(jì)物理學(xué)大廈已經(jīng)全部建成，今后的物理學(xué)知識將修飾和完善這座大廈?！?/p>

的確如此，他的巨作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》開辟了大科學(xué)時代，他發(fā)現(xiàn)了運動定律和萬有引力定律，在光學(xué)領(lǐng)域也取得了巨大成就——發(fā)明了第一個反射式望遠鏡。直到20世紀(jì)早期愛因斯坦提出相對論以前，牛頓創(chuàng)立的理論形成了所有物理學(xué)的基礎(chǔ)。直到今天，人造地球衛(wèi)星、火箭、宇宙飛船的發(fā)射升空和運行軌道的計算，都是以牛頓的力學(xué)理論為基礎(chǔ)的。

在我們學(xué)習(xí)的初中物理中，光的色散、質(zhì)量、力、相互作用力、重力、牛頓第一定律等物理規(guī)律都與牛頓有關(guān)。

開創(chuàng) “物理學(xué)新世紀(jì)”的愛因斯坦

如果說20世紀(jì)以前物理學(xué)界是牛頓的天下，那么20世紀(jì)則是愛因斯坦的江山。即使牛頓是一個無法逾越的科學(xué)巨人，愛因斯坦也足以與他比肩。

19世紀(jì)和20世紀(jì)之交，物理學(xué)家們一只眼睛的目光從宏觀延伸到微觀，深入物質(zhì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，另一只眼睛的目光深入廣垠的宇宙深處，各種新發(fā)現(xiàn)、新理論如雨后春筍般冒了出來，牛頓精心搭建的經(jīng)典物理學(xué)大廈搖搖欲墜。

誰將接力牛頓的“權(quán)杖”，執(zhí)物理之“牛耳”呢？誰也沒有想到，這個重?fù)?dān)落到了一個毫不起眼的年輕人肩上——這個人就是愛因斯坦。

1905年，26歲的愛因斯坦還只是瑞士伯爾尼專利局的一名普通職員。在這一年，他寫的一篇題為《論動體的電動力學(xué)》的論文宣告了一個劃時代的理論——“相對論”的誕生。

事實上，在這一年愛因斯坦連續(xù)拋出了6枚“重磅炸彈”（6篇論文），但是由于他的思想太超前，以至于曲高和寡，這6枚“重磅炸彈”未能掀起應(yīng)有的風(fēng)浪。直到多年以后，人們才發(fā)現(xiàn)這6篇論文的分量足夠獲得諾貝爾獎。后來，人們把1905年稱為“愛因斯坦奇跡年”。

相對論——當(dāng)然，還有玻爾的量子力學(xué)——應(yīng)時而生，接過了經(jīng)典物理學(xué)慌亂的大旗，宣告了現(xiàn)代物理學(xué)時代的來臨，成為現(xiàn)代物理學(xué)的兩塊穩(wěn)固的基石之一，為物理學(xué)的迅速發(fā)展插上了翅膀，以至于人們將20世紀(jì)看作是“物理學(xué)的世紀(jì)”。

毫不夸張地說，現(xiàn)代物理學(xué)改變了人們眼中的物理世界圖景，它的理論成果應(yīng)用于實踐，出現(xiàn)了原子能、半導(dǎo)體、計算機、激光等許多新技術(shù)科學(xué)。