析萬(wàn)物之理

魏紅祥

“萬(wàn)物都是由原子構(gòu)成的。”

如果用一句話(huà)描述整個(gè)世界，最值得告訴下一代的話(huà)就是這句。其實(shí)早在2000多年前，原子的概念就被古希臘人提出來(lái)，但人們對(duì)原子的真正理解卻是20世紀(jì)初的事情了。從萬(wàn)物的復(fù)雜性歸納到原子的簡(jiǎn)單性，這是一種了不起的思想方法和探索過(guò)程。

物理學(xué)是研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)基本規(guī)律和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的學(xué)科。物理學(xué)的研究對(duì)象幾乎包含一切事物，大到宇宙、小至基本粒子等一切物質(zhì)都是它的研究對(duì)象。從空間來(lái)說(shuō)，它涉及的尺度大小從10^-15米到整個(gè)宇宙，分辨率已經(jīng)高達(dá)10^-11米;從時(shí)間來(lái)說(shuō)，它涉及的尺度是宇宙的年齡，分辨率已經(jīng)進(jìn)入10^-18秒。

物理學(xué)具有非凡的創(chuàng)造力。物理學(xué)的發(fā)展史亦可以看成是人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步史。熱力學(xué)的研究促成了以蒸汽機(jī)應(yīng)用為標(biāo)志的第一次工業(yè)革命，讓世界“動(dòng)”了起來(lái);電磁學(xué)的發(fā)展引發(fā)了以電力應(yīng)用為標(biāo)志的第二次工業(yè)革命，讓世界“亮”了起來(lái);半導(dǎo)體的普及引發(fā)了以計(jì)算機(jī)應(yīng)用為標(biāo)志的第三次工業(yè)革命，讓世界“快”了起來(lái)。可以說(shuō)，物理學(xué)的每一次重大發(fā)現(xiàn)，都引領(lǐng)了人類(lèi)前進(jìn)的步伐，主導(dǎo)了人類(lèi)前進(jìn)的方向。

物理學(xué)具有神奇的預(yù)言能力。憑借人類(lèi)掌握的物理學(xué)知識(shí)，科學(xué)家預(yù)言了很多當(dāng)時(shí)無(wú)法觀(guān)察或者無(wú)法測(cè)量的物理現(xiàn)象，而這些預(yù)言大多在隨后得以證實(shí)。比如1915年，愛(ài)因斯坦預(yù)言光線(xiàn)經(jīng)過(guò)太陽(yáng)附近時(shí)會(huì)因?yàn)樘?yáng)的引力而彎曲。這一預(yù)言在1919年的日全食觀(guān)測(cè)中就得到了證實(shí)。

物理學(xué)改變著我們的生活。從家用電器到辦公設(shè)備;從X86系列處理器到奔騰系列，再到如今的酷睿系列;從智能手機(jī)到智能家電，人類(lèi)享受著高速迭代的科技帶來(lái)的便利。

物理學(xué)也改變了我們對(duì)自身的認(rèn)知。×光、超聲、核磁共振、心電波檢測(cè)、腦電波檢測(cè)，這些先進(jìn)醫(yī)療設(shè)備性能的改善與升級(jí)無(wú)一不伴隨著物理學(xué)的發(fā)展與突破。可穿戴設(shè)備、智能外骨骼、人機(jī)交互芯片，物理學(xué)的迅猛發(fā)展讓我們對(duì)未來(lái)充滿(mǎn)想象……

物理學(xué)改變著世界。它改變了人們的生產(chǎn)方式、交流方式以及競(jìng)爭(zhēng)方式。繼交通工具之后，通訊技術(shù)的發(fā)展再次縮短了世界之間的距離;清潔能源的發(fā)展，密切了人類(lèi)與自然的關(guān)系;人工智能的發(fā)展，必將極大地促進(jìn)人與人，社會(huì)與自然的和諧共生、共同發(fā)展。

世界是可認(rèn)知的，未來(lái)是值得期待的。

本期特別策劃，我們將一起走進(jìn)充滿(mǎn)無(wú)限奧秘的物理科學(xué)殿堂，去解密宇宙中、生活中的神奇物理現(xiàn)象，了解粒子加速器、光纖在微觀(guān)世界里的最新前沿。讓我們跟隨科學(xué)家，一起領(lǐng)略物理學(xué)的無(wú)限魅力吧！