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摘 要： 摘要：物理學史上存在大量科研實例，向世人展示了從發現問題到巧妙解決問題最終產生重大影響的過程，每一個實例都足以讓學生驚嘆不已。物理學的發展有賴于社會的重視，物理學會還給世界眾多奇跡，物理人才的培養值得去探索，愿物理照耀世界! 1物理學對社會的
摘要：物理學史上存在大量科研實例，向世人展示了從發現問題到巧妙解決問題最終產生重大影響的過程，每一個實例都足以讓學生驚嘆不已。物理學的發展有賴于社會的重視，物理學會還給世界眾多奇跡，物理人才的培養值得去探索，愿物理照耀世界!本文選自：《力學進展》主辦單位：中國科學院力學研究所;中國力學學會，出刊周期：雙月，出版地：北京市，語言種類：中文，國際標準刊號：1000-0992，國內統一刊號：11-1774/O3，郵發代號：82-331，創刊時間：1971。《力學進展》是我國力學界唯一的一份綜述、評論性學術刊物。在力學界有很高的權威性和導向性，受到力學工作者的愛戴和好評。 1996年榮獲中國科學院優秀期刊三等獎，2000年榮獲中國科學院優秀期刊二等獎。2002年在國內期刊統計結果排名中，榮獲2001年度百種中國杰出學術期刊。根據中國科學技術信息研究所的《中國科技期刊引證報告》，《力學進展》影響因子連續5年居力學類期刊第1名;連續6次獲得中國科協精品科技期刊示范項目B類資助，連續數年榮獲“中國百種杰出學術期刊”和“中國精品科技期刊”稱號。
1物理學對社會的重要性
物理學的發展，伴隨著社會生產力的發展，每一次生產力的快速發展，都離不開物理學創新帶來的科技進步。第23屆國際純粹物理與應用物理聯合會(IUPAP)代表大會于1999年3月16-21日在美國亞特蘭大舉行。會議通過了題為“物理學對社會的重要性”的決議[1]：物理學———研究物質、能量和它們的相互作用的學科———是一項國際事業,它對人類未來的進步起著關鍵的作用。對物理教育的支持和研究，在所有國家都是重要的,這是因為:1)物理學是一項激動人心的智力探險活動,它鼓舞著年輕人,并擴展著我們關于大自然知識的疆界。2)物理學發展著未來技術進步所需的基本知識,而技術進步將持續驅動著世界經濟發動機的運轉。3)物理學有助于技術的基本建設,它為科學進步和發明的利用,提供所需訓練有素的人才。4)物理學在培養化學家、工程師、計算機科學家,以及其他物理科學和生物醫學科學工作者的教育中,是一個重要的組成部分。5)物理學擴展和提高我們對其他學科的理解,諸如地球科學、農業科學、化學、生物學、環境科學,以及天文學和宇宙學———這些學科對世界上所有民族都是至關重要的。6)物理學提供發展應用于醫學的新設備和新技術所需的基本知識,如計算機層析術(CT)、磁共振成像、正電子發射層析術、超聲波成像和激光手術等,改善了我們生活的質量。
下面讓我們用具體的實例加深對物理學的了解：1)物理學仍體現了當今社會的最高科學科技水平。原子彈爆炸了，神舟五號載人飛船上天了，CPU又升級了，基因密碼破譯了，科技發展如此之快，令我們眼花繚亂。當今社會最高科學科技水平在哪里?一個質子的能量可以達到14TeV，兩個半徑為10-15米的電子可以對撞在一起，我們現在所用的Http超文本互聯網(WWW)由歐洲高能物理研究中心(CERN)發明，可能替代網絡技術(WWW)的網格技術已引起歐美乃至其他國家科學界的高度關注，各行業都想積極參與網格技術的開發應用，通過網格的一系列技術，更好地使用全球網絡資源，目前由歐美四大電腦中心與六大高能物理電腦基地構成的國際性網絡技術環境，彼此間以1Gbps以上的網絡帶寬接軌。物理學仍舊走在了科學技術的最前列。2)滲透到其他學科的物理學。物理學的基本原理滲透在自然科學的各個領域，物理學一旦在某個研究領域有所突破，必然在這個領域產生革命性的進展和廣泛應用，成為相關技術科學的學科基礎。作為物理學的重要組成部分的應用物理學，更加偏重于物理學基本原理的應用，不僅與許多自然科學學科關系密切，更是眾多技術學科的先導。物理學是一棵參天大樹，它的很多分支已經發展成為直接關系著我們日常生活的學科或行業，如電子、機械、通訊、電力等等。但我們不要忘記半導體-二極管-三極管-集成電路的發展歷程，不要忘記理論力學和分析力學在機械領域的作用，電磁場和通訊的關系，電力大學校園里法拉第的雕像。物理學的發明、發現對其他學科研究的強有力的支持：射電望遠鏡對天文學的重要性，掃描隧道顯微鏡對材料科學的重要性，量子躍遷理論與基因突變的關系，DNA是在物理實驗室發現的，而且DNA的發現者之一是物理學家，就連經濟學領域，也出現了物理經濟學(Econophysics)。現在我們來看原子物理學用于實際的研究：用原子核物理的新技術探究血液中鐵原子的電子結構，從而了解造成鐮形細胞貧血的成因，并與醫學中心配合對病人進行治療工作。今天，原子核物理的許多基本概念已成為具有重大影響的高科學技術的基礎，如利用核自旋的概念及核磁矩和外磁場的相互作用發明了核磁共振成像技術，原子的受激輻射是激光的發光機制，激光技術是目前應用非常廣泛的技術之一，激光束直徑可聚焦到0.2μm以下，是細胞的1/200，因而可在細胞內產生微小區域的局部熱效應，在作為“激光手術刀”切開組織時，就可以凝固和封閉中小血管，起到止血作用;脈沖激光時間可小于10-3s，因而可用來進行眼科手術。物理學對其他學科的滲透不僅體現在技術上，物理的思維方式、解決問題的方法，對科學研究的無形幫助也足以令我們感慨!我國曾培養出非常優秀的物理學應用型人才，23位“兩彈一星”元勛中有16位是學物理的，為了國家的需要，他們“投筆從戎”,中斷甚至放棄純物理學研究，用他們厚實的物理功底,去解決一個個技術難題,為國家做出杰出貢獻。從清華大學老物理系所在的科學館走出來的近80位院士中,有一多半是因為在應用物理領域做出的成就[2]。3)生機勃勃的物理學。物理學中分出很多學科，但是物理學的研究方向并沒有減少，很多蘊含著更先進生產力的新的研究領域正在興起。在令人眼花繚亂的高新技術不斷出現的今天，這一點很容易被忽視。1831年，法拉第發現了電磁感應定律，并據此制造了第一臺感應發電機，當時有人問法拉第，這臺機器有什么用?法拉第反問道：初生的嬰兒有什么用?就連法拉第本人恐怕也難以預料到當今蓬勃發展的電力行業對我們的生活產生如此之大的影響。當今物理學正在研究的量子計算機、非線性物理、納米科技、對物質不斷深入探索的粒子物理，今后會對我們的社會產生多大的影響?誰敢回答?我們的感慨是：好像社會更關注的是如何將計算機更快地更新換代，而忽略了對量子計算機的基礎研究工作，因為量子計算機目前不會帶來更多的社會價值。但是，科技發展史證明：誰能最先將基礎科學研究中的成果付諸于應用,誰就能贏得下一代新興科學技術的真正優勢。用力學的方法測量長度能準確到10-5m，用光學的方法最多能準確到10-7m，用量子力學的方法能準確到10-10m，每一次質的飛躍，伴隨的是基礎理論的變革。
2我們面臨的任務
第23屆國際純粹物理與應用物理聯合會(IUPAP)代表大會的決議中，向世界呼吁[1]：物理學是教育體制和每個進步社會的一個重要的組成部分。因此我們呼吁政府應向物理學家和其他科學家征求有關制訂科學政策的意見,以便使之有助于物理學這門科學的發展。對物理學的支持可以有多種形式，諸如:1)制訂國家規劃以改進教育體制中各個水平的物理教學。2)在大學(以及其他學術機構)中建立并維持帶有科學研究經費職位的強大部門。3)在大學本科生和研究生學習物理學設立獎學金。4)對已有的國家實驗室和建立新的實驗室要有足夠的經費支持。5)為國際交流與合作活動提供資金促進其開展。
作為應用物理系的教師，我們一方面要反思我們出現的問題，另一方面須克服困難，扎實地工作，傳承物理學優良的傳統，為物理學的發展貢獻自己的力量。1)調整培養目標和培養計劃。我國高等學校本科物理教育有兩方面任務:一是培養一批數理基礎扎實,具有創造意識和動手能力,對探索自然奧秘有濃厚興趣,并愿獻身于基礎科學研究與教學的純物理型人才;二是培養一大批具有堅實理論基礎、動手能力強、善于從實際應用中提出物理問題,并對解決實際問題具有濃厚興趣的應用型人才。物理本科畢業后去向多樣化,吸引優秀學生來學習物理,鼓勵繼續深造，為多數學生開辟通向其他學科領域的通路。純物理的基礎科學研究人才是一種戰略儲備，是社會生產力實現跨越式飛躍的主力軍。應用型物理人才對各學科的發展起到重要的推動作用。2)加強教師的培訓,提高教師自身素質。在做學問方面，物理學有著的優良的傳統，教師的踏實、勤奮、認真的態度，對學生產生的潛移默化的作用，是不容忽視的。科技發展日新月異，教師要緊跟科技前沿，把各學科最新的科學技術納入課堂教學是物理老師獨具的優勢。特別是物理教師應謹記“學博為師，德高為范”。3)采用多種探究式教學模式，激發學生自主學習的欲望和開展研究型教學。如:培養探究精神、對發現的好奇心和激情、交流能力和團隊精神、批判性思維、終身學習的技能，培養學生提出、分析、解決、評價問題的能力等。物理學在這方面有得天獨厚的優勢。s
