發(fā)明之源：物理學(xué)與技術(shù)

　　1物理學(xué)與技術(shù)的關(guān)系歷史的回顧物理學(xué)作為一門基礎(chǔ)科學(xué)，可以使人們很好地認(rèn)識(shí)世界、了解自然。同時(shí)，它對(duì)人們改造自然、推動(dòng)社會(huì)發(fā)展也起著極其重要的作用。技術(shù)體現(xiàn)了生產(chǎn)力的進(jìn)步，與物理學(xué)有著十分密切的關(guān)系，它們之間總是相互作用，共同前進(jìn)，從而共同改變了人類的生活，乃至整個(gè)世界。在經(jīng)典物理學(xué)形成之初，技術(shù)的發(fā)展往往先給物理學(xué)以有力的幫助和促進(jìn)。例如，眼鏡發(fā)明于14世紀(jì)，當(dāng)時(shí)人們是先有光學(xué)知識(shí)，還是先學(xué)會(huì)磨制鏡片，今天不得而知。到了17世紀(jì)，人們無意中用兩塊鏡片組成了望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡，卻為物理學(xué)家。天文學(xué)家以至于生物學(xué)家提供了極好的觀察工具。他們用這些簡(jiǎn)陋而新奇的工具來觀察靠肉眼無法直接看到的外部世界和內(nèi)部世界，并進(jìn)一步研究光學(xué)成象的原理，幾何光學(xué)由此得到發(fā)展。反過來，工程師和技師又根據(jù)光學(xué)原理設(shè)計(jì)制造了更為完善的光學(xué)儀器，物理學(xué)家借以測(cè)量光速，土木工程師借以測(cè)量地基，航海家借以確定航線。蒸汽機(jī)的發(fā)明是在已有的熱學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)上作出的。17世紀(jì)前后，人們已經(jīng)掌握了熱脹冷縮、溫度計(jì)量等基本知識(shí)，但是熱學(xué)的科學(xué)體系并未建立。起初，蒸汽機(jī)的熱機(jī)效率極低，大約只有5%。為提高蒸汽機(jī)的效率，工程師和科學(xué)家紛紛進(jìn)行試驗(yàn)和理論研究。紐康門（T.Newomen）和瓦特（J.Watt）都曾對(duì)蒸汽機(jī)作過重大改進(jìn)，但是由于沒有掌握熱機(jī)中能量轉(zhuǎn)化的基本規(guī)律，始終未能找到理想的方案。只是等到19世紀(jì)前半葉，由于卡諾定理的提出和克勞修斯（R.Clausius）等人建立了熱力學(xué)第二定律，才為蒸汽機(jī)效率的提高指明了正確道路。應(yīng)該說，蒸汽動(dòng)力的需求推動(dòng)了熱力學(xué)的發(fā)展，并為熱力學(xué)提供了實(shí)際資料。所以對(duì)于熱學(xué)來說，技術(shù)對(duì)物理學(xué)的推動(dòng)作用是很明顯的，總的說來，是熱工技術(shù)在前，熱學(xué)理論在后。先有實(shí)踐，再有科學(xué)。這方面的實(shí)例，在自然科學(xué)的其他環(huán)節(jié)也可以找到，不過大多是在19世紀(jì)以前。電磁學(xué)的發(fā)展則正好相反。電磁學(xué)幾乎所有的重大成果都是在實(shí)驗(yàn)室里首先取得的，都是先進(jìn)行探索性研究，然后再應(yīng)用到實(shí)際生活中去。伏打（C.A.Volta）在實(shí)驗(yàn)室里首先試驗(yàn)成功化學(xué)電堆，這才有可能在生產(chǎn)和生活中運(yùn)用化學(xué)電池來獲得穩(wěn)定電流。奧斯特（H.C.Oersted）在實(shí)驗(yàn)室里發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，法拉第（M.Faraday）在實(shí)驗(yàn)室里發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)，這才有可能出現(xiàn)第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)。在這以前，找不到任何電磁學(xué)工程技術(shù)之先例。而其他各種電氣設(shè)備的創(chuàng)制和改造，也無不是先在物理學(xué)家手里進(jìn)行充分的實(shí)驗(yàn)研究和理論分析，掌握了嚴(yán)格的物理規(guī)律，并建立了嚴(yán)密的物理理論后，才有可能實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)的工程技術(shù)和生產(chǎn)工藝，也是按照已知的規(guī)律、在理論的指導(dǎo)下進(jìn)行的，基本上是科學(xué)研究在前，工程技術(shù)在后。或者說是發(fā)現(xiàn)在前，發(fā)明在后。麥克斯韋（J.C.Maxwell）的電磁場(chǎng)理論和赫茲（H.R.Hertz）的電磁波實(shí)驗(yàn)為20世紀(jì)無線電事業(yè)大發(fā)展奠定了基礎(chǔ)；固體和半導(dǎo)體理論指導(dǎo)了晶體管的發(fā)明和改進(jìn)優(yōu)的波動(dòng)理論為以干涉儀為核心的光學(xué)精密計(jì)量技術(shù)提供了依據(jù)。在20世紀(jì)里大概很難找到不需要理論指導(dǎo)，盲目實(shí)踐就取得成功的工程技術(shù)實(shí)例了。20世紀(jì)里，物理學(xué)成果對(duì)技術(shù)的影響莫過于愛因斯坦（A.Einstein）的質(zhì)能關(guān)系E＝Mc平方，原子彈的威力和核能的利用皆與這一原理有關(guān)。愛因斯坦的受激輻射原理導(dǎo)致激光器的誕生，當(dāng)然又是一個(gè)鮮明的例證。（摘自1－3頁(yè)）

暫缺《發(fā)明之源：物理學(xué)與技術(shù)》作者簡(jiǎn)介