從萬有引力定律說起

????????“自古以來肺素，當人們仰望星空時洽腺，天空中壯麗璀璨的現(xiàn)象便吸引了他們的注意，智慧的頭腦開始探索星體運動的奧秘。到了17世紀滓玖，牛頓以他偉大的工作把天空中的現(xiàn)象與地面上的現(xiàn)象統(tǒng)一起來瞳浦，成功地解釋了天體運行的規(guī)律链方。時至今日拧粪，數(shù)千顆人造衛(wèi)星正按照這個科學定律為它們‘設(shè)定’的軌道繞地球運轉(zhuǎn)著。牛頓發(fā)現(xiàn)的這個科學定律取得了如此輝煌的成就朽缴，以至于‘阿波羅’8號從月球返航的途中善玫，當?shù)孛婵刂浦行膯柤啊钦l在駕駛’的時候，指令長是這樣回答：‘我想現(xiàn)在是牛頓在駕駛’密强∶├桑”

????????其中的這個科學定律就是對人類智慧影響至為深遠，在天體運動中起著決定性作用的萬有引力定律（Law of Universal Gravitation）或渤。它的發(fā)現(xiàn)使牛頓的經(jīng)典力學走向了顛峰系冗。萬有引力定律清楚地向人們揭示了復雜運動的背后面隱藏著簡潔的科學規(guī)律，它把地面上蘋果落地和天空中日月星辰的運轉(zhuǎn)現(xiàn)象統(tǒng)一了起來薪鹦。它在人類開拓太空的過程中起著舉足輕重的作用掌敬，海王星的發(fā)現(xiàn)，哈雷慧星的周期性回歸池磁，人類登上月球和空間探測器探索外星等奔害，萬有引力理論都是這些天文學和空間技術(shù)的基礎(chǔ)。這是人類第一次揭示了自然界中一種基本相互作用的規(guī)律地熄。萬有引力的發(fā)現(xiàn)华临，在文化發(fā)展史上也有重要的意義。在牛頓時代以前端考，人們認為天體的運動隱藏著不可認識的規(guī)律雅潭，而牛頓的出色工作使人們建立了信心：人類有能力理解天地間的各種事物。這種信心解放了人們的思想跛梗，在科學文化的發(fā)展上起到了積極的推動作用。

????????萬有引力定律發(fā)表在牛頓的傳世之作《自然哲學的數(shù)學原理》（Philosophiae Naturalis?Principia Mathematica）一書中棋弥，這本書被法國天文學家核偿、數(shù)學家拉普拉斯（Pierre-Simon marquisde de Laplace，1749～1827）譽為一座永垂不朽的深邃智慧的紀念碑顽染，給予了人類智慧以光榮漾岳。作為自然科學的分支———物理學（Physics）轰绵，是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)相互作用和運動規(guī)律的尼荆，以實驗為基礎(chǔ)的自然科學左腔，起始于伽利略（Galileo Galilei，1564～1642）和牛頓的年代捅儒。而《自然哲學的數(shù)學原理》一書的發(fā)表液样，標志著經(jīng)典力學以及經(jīng)典物理的誕生。經(jīng)典物理的三大支柱為牛頓力學巧还、麥克斯韋電磁場理論以及熱學（Thermology）鞭莽。經(jīng)典力學已經(jīng)在人類的歷史上取得了輝煌的成就：從自行車的運動到天體的運轉(zhuǎn)，從攔河的大壩再到滾動的足球麸祷，等等澎怒。牛頓的經(jīng)典力學體系能成功地解釋物體的機械運動和利用這些自然法則，使我們認識到了這個世界所隱藏的規(guī)律阶牍。18世紀中葉喷面，蒸汽機的改進和廣泛應(yīng)用得益于熱學的研究。蒸汽機的廣泛使用走孽，促進了手工生產(chǎn)向機械化大生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變惧辈，并使路上和海上大規(guī)模的長途運輸成為可能。熱學使得人類合理的認識并利用各種資源融求。17咬像、18世紀，牛頓力學和熱學理論的發(fā)展生宛，標志著物理學發(fā)展上的第一次突破县昂，推動了第一次工業(yè)革命。

????????到了19世紀陷舅，物理學有了第二次突破倒彰。法拉第（Michael Faraday，1791～1867）的電磁感應(yīng)定律使人們進入電氣化的時代莱睁，開辟了一個巨大的工程領(lǐng)域待讳，使人類社會進入應(yīng)用電能的時代。這就是第二次工業(yè)革命仰剿。而麥克斯韋（James Clerk Maxwell创淡，1831～1879）電磁理論的建立揭示了光、電南吮、磁現(xiàn)象的本質(zhì)的統(tǒng)一性琳彩，完成了物理學的一次大綜合，并預(yù)言了電磁波的存在。他的成果露乏，奠定了現(xiàn)代的電力工業(yè)碧浊、電子工業(yè)和無線電工業(yè)的基礎(chǔ)。

????????可是隨著人類文明的向前發(fā)展瘟仿，人類對物理學的認識已不限于此箱锐，因此近代物理誕生了。物理學已經(jīng)發(fā)展成為了有眾多分支劳较，令人們尊敬和喜愛的學科驹止。所以，當前物理學已有了兩個大的部分：經(jīng)典物理學和近代物理學兴想。近代物理學是以普朗克（Max Planck, 1858～1947）提出的量子論發(fā)展起來的量子力學（Quantum Mechanics）和愛因斯坦（Albert Einstein幢哨，1679～1955）的相對論（Relativity）為支柱。物理學以由先前的宏觀到微觀嫂便、低速到高速捞镰、弱引力到了強引力的研究。因此毙替，經(jīng)典物理學與近代物理學存在著包含關(guān)系岸售，即近代物理學包含了經(jīng)典物理學，經(jīng)典物理學可以認為是在近代物理學下的一種特殊情況厂画。新的理論并沒有否定舊的理論凸丸，只不過明確了原有理論是適用范圍。不過量子力學和相對論是屬于哪一種試用范圍更加廣泛的理論袱院，目前還不知道屎慢，愛因斯坦晚年也為此作了很大的努力。

????????量子力學是研究微觀粒子的運動規(guī)律的物理學分支學科忽洛，它主要研究原子腻惠、分子、凝聚態(tài)物質(zhì)欲虚，以及原子核和基本粒子的結(jié)構(gòu)集灌、性質(zhì)的基礎(chǔ)理論。它為我們揭開了微觀粒子的內(nèi)部作用秘密复哆，半導體由此而生欣喧，就有了集成電路。因此現(xiàn)在的許多高科技產(chǎn)品梯找，如MP3唆阿、手機、筆記本電腦等锈锤，都是以量子力學作為基礎(chǔ)驯鳖，從而衍生出現(xiàn)代的高科技技術(shù)饰躲，使得我們的生活日新月異。因此臼隔，許多高科技產(chǎn)業(yè)都離不開量子力學的理論支撐，可以說妄壶，沒有量子力學就沒有現(xiàn)代技術(shù)摔握，也就沒有現(xiàn)代化的生活。

????????而愛因斯坦的相對論則向我們展示了一種全新的時空觀丁寄，它沖擊了牛頓的經(jīng)典時空觀氨淌。他先后提出了狹義相對論和廣義相對論。它向我們介紹了當我們的速度變?yōu)楣馑贂r伊磺，我們周圍所要變化的一切盛正。狹義相對論把質(zhì)量與能量，時間與空間, 物質(zhì)與運動統(tǒng)一了起來屑埋，這是物理學上的一場真正的革命豪筝。由狹義相對論導出的質(zhì)能方程E=mc^2被譽為改變世界的方程式，它表明了質(zhì)量與能量的關(guān)系摘能，也揭示了原子核內(nèi)蘊藏巨大能量的秘密续崖，于是人類制造出了原子彈（Nuclear Weapon）這一殺傷力強大的武器。而廣義相對論（General Relativity）指出所有非慣性系和有引力場存在的慣性系對于描述物理現(xiàn)象都是等價的团搞，把理論推廣到了一般情況严望。因此，狹義相對論和牛頓的萬有引力定律成了它的一種特殊情況下的理論逻恐，也開始了人類對引力本質(zhì)的探索像吻。廣義相對論導致了一門新學科的誕生，那就是現(xiàn)代宇宙學（Cosmology）「绰。現(xiàn)代宇宙學是天文學（Astronomy）和物理學的分支學科拨匆，它從整體的角度研究宇宙的結(jié)構(gòu)、運動和演化昏名。愛因斯坦根據(jù)他的場方程提出了自己的宇宙模型涮雷，之后，其他科學家相繼提出了很多其他的宇宙學理論轻局。從宇宙膨脹論到大爆炸宇宙論（Big Bang Theory）洪鸭，從等級式宇宙論到物質(zhì)反物質(zhì)宇宙論，人類開始了宇宙學的激烈爭論仑扑。因此览爵，研究宇宙的整體結(jié)構(gòu)，從愛因斯坦創(chuàng)建廣義相對論開始镇饮，就有了強有力的理論做指導蜓竹。廣義相對論使人類的文明邁上了一個嶄新的臺階，愛因斯坦也成為了繼牛頓之后最偉大的物理學家。

????????相對論和量子力學的建立標志著物理學的第三次突破俱济，人們逐漸認識高速運動物體和微觀粒子服從的運動規(guī)律嘶是，并推動了基本粒子的研究。近代物理以雷霆萬鈞之勢將世界帶入高科技時代蛛碌，促進了半導體（Semiconductor ）聂喇、核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）蔚携、激光等新興技術(shù)的發(fā)明和發(fā)展希太，許多邊緣學科發(fā)展起來了，現(xiàn)代科學技術(shù)正經(jīng)歷一場更偉大的革命酝蜒。人類進入了原子能誊辉、電子計算機、自動化 亡脑、半導體堕澄、激光、空間科學等新技術(shù)的時代霉咨。

????????而當前物理學的任務(wù)是用一個終極理論（The Theory of Ultimate）將物理學統(tǒng)一起來奈偏。在物理學中，終極理論又稱萬有理論躯护，是20世紀60年代以后惊来，量子論物理學家們提出的一個標準模型理論。物理學家們即將把引力（Gravitation ）棺滞、電磁力（Electromagnetic Force ）裁蚁、強相互作用（Strong Interaction）與弱相互作用（Weak Interaction ）用單獨一項數(shù)學定律來描述。目前继准，理論物理學家已基本把其中三種基本相互作用統(tǒng)一起來了枉证，物理學家一直在做著把引力像其他三種力那樣也統(tǒng)一到一起的努力。如果這樣的工作完成了移必，建立起來的大統(tǒng)一理論室谚，就是一種能夠解釋宇宙全部現(xiàn)象的終極理論。這也就像麥克斯韋電磁場理論能夠解釋一切電磁現(xiàn)象一樣崔泵，將是所有自然界的基本定律的集大成者秒赤。

????????時間還在向前，社會還在發(fā)展憎瘸，歷史還在演變入篮，我們相信人類的好奇心絕不滿足已有的知識，還會繼續(xù)探索著大自然的奧秘幌甘。愛因斯坦曾說過：“一個人最完美潮售、強烈的情感來自面對不解之謎痊项。”科學與我們的生活息息相關(guān)酥诽，正不斷地改變著我們身邊的一切鞍泉，我們堅信隨著物理學等基礎(chǔ)學科不斷地向前的發(fā)展，我們的地球文明會變得越來越高度發(fā)達肮帐，越來越多的迷將會被解開塞弊，我們的生活將會變得更加方便，我們對整個宇宙的認識也將會達到一個更高的高度泪姨。也許，古埃及的金字塔真的是地外文明的遺跡饰抒；也許肮砾，我們也像《楚門的世界》（The?Truman Show）中的楚門一樣，不知覺地生活在別人（或許是更高維是生物）設(shè)計好的世界中袋坑，被他們看著仗处，而我們一點未發(fā)覺，也許……是的枣宫，總有一天婆誓，這一切將會揭曉，總有一天也颤，我們將會知道洋幻，正如著名理論物理學家霍金（Stephen William Hawking，1942～）所說的：“我們的宇宙從哪里來翅娶，到哪里去文留？宇宙的外面是什么？時間的本質(zhì)又是什么竭沫？這類誰也無法肯定回答的問題燥翅，將會變得像地球圍繞太陽轉(zhuǎn)那樣簡單⊥商幔”

????????“自然界的秘密不是那些科學大師們獨享的事物森书，而是緊密交纏在人類的歷史與未來，政治與宗教谎势，命運與夢想之中凛膏。”

????????2009年6月6日

參考文獻：

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