物理学对人类的发展有什么重要意义

物理学是对自然界概括规律性的总结，是概括经验科学性的理论认识。物理思想与方法不仅对物理学本身有价值，而且对整个自然科学，乃至社会科学的发展都有着重要的贡献。

自20世纪中叶以来，在诺贝尔化学奖、生物及医学奖，甚至经济学奖的获奖者中，有一半以上的人具有物理学的背景；这意味着他们从物理学中汲取了智能，转而在非物理领域里获得了成功。

物理学是人们对无生命自然界中物质的转变的知识做出规律性的总结。这种运动和转变应有两种。早期人们通过感官视觉的延伸，近代人们通过发明创造供观察测量用的科学仪器，实验得出的结果，间接认识物质内部组成建立在的基础上。

物理学从研究角度及观点不同，可分为微观与宏观两部分，宏观是不分析微粒群中的单个作用效果而直接考虑整体效果，是最早期就已经出现的，微观物理学随着科技的发展理论逐渐完善。

扩展资料：

六大性质

真理性，物理学的理论和实验揭示了自然界的奥秘，反映出物质运动的客观规律。

和谐统一性，神秘的太空中天体的运动，在开普勒三定律的描绘下，显出多么的和谐有序。物理学上的几次大统一，也显示出美的感觉。牛顿用三大定律和万有引力定律把天上和地上所有宏观物体统一了。

麦克斯韦电磁理论的建立，又使电和磁实现了统一。爱因斯坦质能方程又把质量和能量建立了统一。光的波粒二象性理论把粒子性、波动性实现了统一。爱因斯坦的相对论又把时间、空间统一了。

简洁性，物理规律的数学语言，体现了物理的简洁明快性。如：牛顿第二定律，爱因斯坦的质能方程，法拉第电磁感应定律。

对称性，对称一般指物体形状的对称性，深层次的对称表现为事物发展变化或客观规律的对称性。物理学中各种晶体的空间点阵结构具有高度的对称性。竖直上抛运动、简谐运动、波动镜像对称、磁电对称、作用力与反作用力对称、正粒子和反粒子、正物质和反物质、正电和负电等。

预测性，正确的物理理论，不仅能解释当时已发现的物理现象，更能预测当时无法探测到的物理现象。例如麦克斯韦电磁理论预测电磁波存在，卢瑟福预言中子的存在，菲涅尔的衍射理论预言圆盘衍射中央有泊松亮斑，狄拉克预言电子的存在。

精巧性，物理实验具有精巧性，设计方法的巧妙，使得物理现象更加明显。

参考资料：百度百科-物理学

麦克斯韦是继法拉第之后，集电磁学大成的伟大科学家。他依据库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥、萨伐尔、法拉第等前人的一系列发现和实验成果，建立了第一个完整的电磁理论体系，不仅科学地预言了电磁波的存在，而且揭示了光、电、磁现象的本质的统一性，完成了物理学的又一次大综合。这一理论自然科学的成果，奠定了现代的电力工业、电子工业和无线电工业的基础。

麦克斯韦1831年6月出生于英国爱丁堡，他的父亲原是律师，但他的主要兴趣是在制作各种机械和研究科学问题，他这种对科学的强烈爱好，对麦克斯韦一生有深刻的影响。麦克斯韦10岁进入爱丁堡中学， 14岁在中学时期就发表了第一篇科学论文《论卵形曲线的机械画法》，反映了他在几何和代数方面的丰富知识。16岁进入爱丁堡大学学习物理，三年后，他转学到剑桥大学三一学院。在剑桥学习时，打下了扎实的数学基础，为他尔后把数学分析和实验研究紧密结合创造了条件。他阅读了W.汤姆生的科学著作，他十分赞同法拉第提出的新观点，并且精心研究法拉第的《电学的实验研究》一书。他以法拉第的力线概念为指导，透过这些似乎杂乱无章的实验记录，看出了它们之间实际上贯穿着一些简单的规律。于是，他发表了第一篇电磁学论文《论法拉第的力线》。在这篇论文中，法拉第的力线概念获得了精确的数学表述，并且由此导出了库仑定律和高斯定律。这篇文章还只是限于把法拉第的思想翻译成数学语言，还没有引导到新的结果。1862年他发表了第二篇论文《论物理力线》，不但进一步发展了法拉第的思想，扩充到磁场变化产生电场，而且得到了新的结果：电场变化产生磁场，由此预言了电磁波的存在，并证明了这种波的速度等于光速，揭示了光的电磁本质。这篇文章包括了麦克斯韦研究电磁理论达到的主要结果。1864年他的第三篇论文《电磁场的动力学理论》，从几个基本实验事实出发，运用场论的观点，以演绎法建立了系统的电磁理论。1873年出版的《电学和磁学论》一书是集电磁学大成的划时代著作，全面地总结了19世纪中叶以前对电磁现象的研究成果，建立了完整的电磁理论体系。这是一部可以同牛顿的《自然哲学的数学原理》、达尔文的《物种起源》和赖尔的《地质学原理》相媲美的里程碑式的著作。

麦克斯韦在总结前人工作的基础上，引入位移电流的概念，建立了一组微分方程。这方程组确定电荷、电流（运动的电荷）、电场、磁场之间的普遍联系，是电磁学的基本方程，麦克斯韦方程组表明，空间某处只要有变化的磁场就能激发出涡旋电场，而变化的电场又能激发涡旋磁场。交变的电场和磁场互相激发就形成了连续不断的电磁振荡即电磁波。麦克斯韦方程还说明，电磁波的速度只随介质的电和磁的性质而变化，由此式可证明电微波在以太（即真空）中传播的速度，等于光在真空中传播的速度。这不是偶然的巧合，而是由于光和电磁波在本质上是相同的。光是一定波长的电磁波，这就是麦克斯韦创立的光的电磁学说。

麦克斯韦被大多数近代物理学家看作是19世纪的科学家，但他对20世纪的物理学影响很大，他与牛顿和爱因斯坦齐名。1931年爱因斯坦在麦克斯韦生辰百年纪念会上曾指出：麦克斯韦的工作“是牛顿以来，物理学最深刻和最富有成果的工作”，从而使物理现实的概念得到了改变。麦克斯韦提出的电磁辐射的概念和他的场方程组，是根据法拉第的电力线和磁力线的实验观察提出来的，从而引出了爱因斯坦的狭义相对论，并建立了质量和能量的等效性原理。使麦克斯韦成为历史上最伟大的科学家之一的工作是他关于电磁学的研究，麦克斯韦说，他最重要的工作是把法拉第的物理观点用数学表达出来。麦克斯韦曾表示电磁波是能在实验室内产生的，这种可能性首先由赫兹在1887年实现了，这时麦克斯韦以去世8年。所以，具有广泛应用价值的无线电工业实际上来源于麦克斯韦的著述。在电磁理论以外，麦克斯韦在物理学其他领域中也有重大贡献。20多岁时麦克斯韦曾写过一篇有关土星的论文证实土星外围的那些换都是由一块块不相粘附的物质组成的，100多年以后当一架“航行者”太空推测器到达土星周围时，证实了这一理论。1871年麦克斯韦被推选为卡文迪什讲座教授。他设计了卡文迪什实验室，而且亲自监督施工。

麦克斯韦的主要科学贡献在电磁学方面，同时在天体物理学、气体分子运动论、热力学、统计物理学等方面，都作出了卓越的成绩。正如量子论的创立者普朗克（Max Plank l858—1947）指出的：“麦克斯韦的光辉名字将永远镌刻在经典物理学家的门扉上，永放光芒。从生地来说，他属于爱丁堡；从个性来说，他属于剑桥大学；从功绩来说，他属于全世界”。

巴丁是在同一学术领域（物理学）中获得两次诺贝尔奖金的第一位科学家。就这一事实本身，人们不难看出巴丁在科学的道路上是何等的勇于进取，和善于发挥集体的力量。在1972年他接受诺贝尔奖金时，基金会成员赞扬他们说：“……珠穆朗玛峰只有一小部分热心攀登者才能到达。巴丁、库珀、斯里弗三位在前人的基础上，终于成功地到达了这一顶峰……你们作为一支队伍，坚韧不拔，协力攻关……现在来自山顶上的那无限美好的景色终于展现在你们的眼前。”

1908年5月23日，巴丁出生于美国咸斯康星州的麦迪逊。1924年，进威斯康星大学攻读电气工程，1928年毕业，获学士学位，1929年获硕士学位后，去古尔夫研究实验室，研究地球物理学三年。在进取心的驱使下，他又去新泽西州普林斯顿大学做研究生，钻研数学和物理学。在那里，尤金·魏格纳（Eu9enewi9ne r）把他领入了固体物理学的大门，正是在这个领域里，巴丁先后两次获得诺贝尔物理学奖金。

1936年，巴丁在普林斯顿大学获哲学博士学位。1936—1938年间，在哈佛大学任教两年。1938—1941年问，在明尼苏达大学任助理教授三年。1941—1945年间，在华盛顿哥伦比亚特区的海军军械实验室工作。1945—1951年间，巴丁去纽约市R尔电话实验室，参加一个新成立的固体物理学研究小组。在那里，他和肖克利及布拉坦一起在1947年发现晶体二孤百双应。这项研究工作使他们三人获得1956年诺贝尔物理学奖金。

U51年以后，巴丁任伊利诺斯大学的物理学教授兼电气工程教授，退休后担任该校的名誉教授。在伊利诺斯大学，巴丁帮助制订了超导性和半导体的研究规划，后期的研究兴趣主要集中在低温物理学的理论方面，包括对超流体氦B的研究。1959—1962年间，任美国总统科学咨询委员会委员。1960年以后，任罗彻斯特静电复印公司的经理。他是美国国立科学院院士，美国科学促进协会、物理学会和哲学学会的会员，并曾担任过美国物理学会的主席。

由于工业上各种电子管如二极管、三极管、四极管和五极管的制造技术不断发展，在物理学中便产生了一个新的学科，叫做电子学。借助于各种电子管和适当的电路，很容易实现整流、小信号的放大和产生各种频率的无衰减的电振荡。在电子管中，在不同电极间电的输运是靠真空中的自由电子完成的。但在固体物质中，电荷的输运要复杂得多。纯金属都有很好的导电性，电荷输运是靠金属中的自由电子完成的。在半导体中，例如掺微量杂质砷（或钢）之类的N型或P型）半导体，电流是靠电子（或空穴）来传导的。后来又发现半导体在某些条件下具有很好的整流作用。对半导体现象进一步研究的结果开拓了物理学的又一重要领域，即固体物理学。由于这门学科具有明显的实用价值，所以从四十年代开始，许多工业部门和研究部门对它进行了多方面的深入研究。第二次世界大战末期，美国物理学家肖克利和布拉坦已经开始研究半导体材料及其在电子技术中应用的可能性问题。1945年，巴丁很快参加了这项工作，并在其中起了很大的作用。他提出一个关于电子行为性质的假设，指明了达到理想固体器件的途径。他们三人组成的研究小组在巴丁的这个假设下发现，与电极接触的特定排列的半导体层，如PNP或NPN排列，不但能起整流作用，而且还可以放大电流或电压。这样，他们三人终于在1947年末发明了一种半导体器件，用来代替笨重易碎且效率很低的真空管。他们将这种器件定名为“Transferre sistor9，后来缩写为“TranslstorV，中译名就是晶体三极管。晶体管的三个电极分别称为发射极、基极和集电极，在外加直流电压的作用下，发射极发射载流子（电子或空穴），这些载流子很小一部分流入基圾，绝大部分流入集电极。如果用微弱的外加信号控制基极电流，那么小的基极电流变化会引起大的案电极电流的变化，这就是晶体三极管的放大作用。晶体管比普通电子管具有一些明显的优点，例如功耗低、尺寸小、寿命长等。晶体管的出现引起了电子技术的一场大革命，出现了晶体管收音机、晶体管电视机和微型电子计算机等。这场革命一直延续到现在，从分立晶体管发展到集成电路，从小规模集成电路发展到中规模、大规模和目前的超大规模集成电路。

后来，巴丁又与库珀和斯里弗密切合作，在1957年提出BCS理论，成功地解释了几十年来许多科学家，其中至少包括五位诺贝尔物理学奖金获得者没能解释的超导现象。Bcs是他们三人的姓Bardeen、Cooper和Schrieffer的字首缩写，而BCS理论就是巴丁—库珀—斯里弗理论。他们三人堪称科学史上老年科学家与青年科学家相结合的典范。19U年，荷兰人卡默林·昂尼斯（H．Kame rlingh onne s）发现超导性，某些金属在低于15开的低温下呈现一种新的性质，一旦在其中引起电流，这电流就会无休止地维持下去。超导性的理论解释十分重要，以致许多杰出的理论家都对它进行探索，这些理论家包括玻尔（N．Bohr）、海森堡（W．K．Heis enberg）、伦敦（F．London）、布洛赫（F．BIoch）、兰道（L．D．Landau）和费曼（比P．Feynman）等人在内，他们大都是诺贝尔物理学奖金的获得者。

大约在1950年，美国标难局的E．麦克斯韦（E．Maxwell）和拉特格斯大学的塞林(B．serin）领导下的一个小组分别独立发现，某一金属出现超导性时的温度是与这个金属的原子量成反比例的。塞林打电话给巴丁，把这个发现告诉他，巴丁一听到这个消息，立即想到必需把电子—声子相互作用包会水沟．4b就县． L4门舰男老点金属品格中构旧子对待虽由子的效应。但是，这些早期的尝试未能成功地解释超导性。

1956年，年仅二十六岁的伊利诺斯大学的副研究员库珀指出，金属中具有费米能级附近能量的两个电子，彼此松散地吸引对方，会形成一种共振态，叫做一个“库珀对”。下一年，巴丁和当时还是研究生的斯里弗把库珀的想法应用于多个电子，指出所有传导电子如何可以形成一种新的合作状态。按照这个模型，在金属中正常移动的自由电子是成对稻合的，并同金属品格相互作用。这些电子对具有共同的动量，它们并不随意地受个别电子随机散射的影响，所以，有效电阻是零。自从量子理论发展以来，BCS理论被称为是对理论物理学的最重要贡献之一。由于BCS理论的指导，超导体已可以在稍高的温度下形成，制成了这样的超导合金。因此，对超导性的神话般的研究已导致种种实用成果，如超导磁铁、超导体电子计算机，功率传输线等。美国IBM公司集中了很大力量，已使超导计算机得到了很大发展。

巴丁教授在二十多年前就提出了量子尺寸效应，这问题近年在美国和国际上颇受重视。他还提出利用量子尺寸效应的原理研究制造所谓的GaAs—0aAlAs多层量子5ff异质结激光器。虽然伦敦曾把超导体看作“微观尺度上的量子结构”，却是约瑟夫逊（B．Josephson）利用BCS理论来预言微观现象，并制成约瑟夫逊结。约瑟夫逊效应制成的灵敏器件可以测量电流、电压和磁场等。BCS理论的建立引起了大量更加深入的探索，由于这一贡献，三人于1972年共同获得诺贝尔物理学奖金。1980年5月，巴丁应中华人民共和国教育部和北京大学校长周培源的邀请来中国讲学。在北京大学讲学期间，作了有关“超导问题的发展和近况”、“超导计算机发展近况”以及“量子阶异质结激光器”等方面的报告。巴丁特别提到超导应用目前有大功率（兆瓦）和小功率（微瓦）两个方面，前一方面主要是超导磁体的各种应用，近年的发展比人们预期的慢；后者是超导性用于电子器件，发展比人们预期的快。

1951年，巴丁由于和肖克利不合，离开贝尔实验室，到伊利诺伊大学香槟分校任教。1950年代早期，巴丁就已经开始考虑超导电性的问题。他意识到电子与声子的相互作用是解决问题的关键。1953年，施里弗来到伊利诺伊大学，在巴丁的指导下攻读物理学博士学位，并选择超导问题作为博士论文题目。在普林斯顿高等研究院的杨振宁推荐下，刚从哥伦比亚大学获得博士学位不久的库柏开始与巴丁和施里弗进行合作。1957年，巴丁和库珀、施里弗共同创立了BCS理论，对超导电性做出了合理的解释。他们三人也因此获得1972年诺贝尔物理学奖。巴丁也成为第一位，也是目前为止唯一一位两次获得诺贝尔物理学奖的人。

巴丁1938年与麦克斯韦结婚，婚后育有两子一女。业余时间巴丁喜欢旅游和打高尔夫球。

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