浅谈物理学思想发展与文化关系(3)
2013-11-13 01:04
导读：(3)电磁学的基本定律：根据电磁相互作用的关系和以电磁场为基础，麦克斯韦完成完整的电磁场定律，相当于牛顿机动力学中的物体重力定律。后来洛伦兹
(3)电磁学的基本定律：根据电磁相互作用的关系和以电磁场为基础，麦克斯韦完成完整的“电磁场定律”，相当于牛顿机动力学中的物体重力定律。后来洛伦兹(Lorentz,1853—1928)更进一步完成电荷在电磁场中运动的“电磁场力定律”。“辐射反作用力定律”也是电磁学一个基本定律，只是直到现在，符合逻辑的定律还未完成。
(4)带电粒子动力学：洛伦兹的电磁场力是一个与速度有关的力。只有速度为零的情况，才适合牛顿的动力学系统。爱因斯坦(Einstein，1879—1896)采用牛顿动力推出电磁场力在速度为零的情况，再用洛伦兹惯性变换，把速度为零情况的结果变换到速度不等于零的情况。结果推出带电粒子在电磁场力的洛伦兹动量=v×牛顿动量。v是洛伦兹因子，与速度有关。FL=d(vp)／dt。相当于牛顿机动力学中的物体第二运动重力定律爱因斯坦后来把这方面的理论改称为“狭义相对论”。在狭义相对论的基础上，以微分几何为工具，爱因斯坦用演绎方法建立他的重力场论，称为“广义相对论”。可以说是一种重力场的电磁化。到这个阶段，除了辐射反作用力定律之外，电动力学基础的探索已基本完成。
(5)电功力学定律理论的普遍化：相当于拉格朗日和哈密顿对牛顿动力定律的理论推广和发展。
(6)电动力学对随机过程的应用：无规则电磁场的统计特性的发展。其结果应该符合量子力学和量子动力学的结果。简而言之，机动力学的发展是以动力的基础来发展作用力，而电动力学的发展却是以作用力的基础来发展动力。欧洲从牛顿到麦克斯韦这个二百多年的物理学发展时代，正好是欧洲从巴哈(Bach)到华格纳(Wagner)的音乐发展时代。这是欧洲自从古希腊时代以后，一个重要的思想创新时代。因此促进了文学，音乐，艺术，哲学和科学的高速发展。
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3．辐射动力学(Radiodynamics)：辐射反映了物质世界的微观结构。
在19世纪未，出现了三个有关不相干辐射(随机性电磁波)与物质作用的物理现象：黑体辐射，光电效应和氢原子光谱。这些现象无法用决定性(Deterministic)的电动力学来解释。到二十世纪，也出现了与辐射作用有关的三个物理现象：离子体，核子一基本粒子和激光(决定性电磁波)作用。这些现象激发了物理理论的发展。
(1)量子论的诞生：普朗克(Planck)创立“量子”的新物理概念，成功解释黑体辐射的实验结果。后来，爱因斯坦和玻恩(Born)分别用量子来成功解释光电效应和氢原子光谱。
(2)量子力学：在数学的基础上，由海森伯(Heisenberg)，薛定谔(SchrOdinger)等所发展的量子数学系统(量子力学)，不但可以用来了解原子物理现象，也可以用来了解分子物理现象。
(3)基本粒子物理：基本粒子物理实验观察的新结果，促使大量相关理论的发展：量子电动力学，相对性量子力学，杨一 (Yang-Mils)场等，其中杨一米场有更突破性的广泛意义。
20世纪的世界发生了重大变化。(1)物理学发展已由宏观的物质世界转入微观的物质世界。由以物理为主导的思维转回到以数学为主导的思维。微观物质世界发展了两个很矛盾的物理观点：在原子分子的领域，越基本的状态，寿命越长，能量越低；在粒子的领域，越基本的粒子，寿命越短，能量越高。(2)经过两次世界大战后，影响人类社会的重心已由欧洲社会，转移到没有传统民族文化的美国移民社会。美国文化是一个以商业为主，物质为重的实用文化，可以说是一个现代化的罗马帝国文化。
四、中国文化与未来科学发展
虽然科学的发展是源于古希腊，但亦需要通过欧洲各种不同的文化时代，才可以孵育发展出来。欧洲文化对科学发展的优点可能已经到了饱和状态。科学思想发展的进一步突破，必须要有新的文化来推动。中国文化对人理思想发展虽然是一个有五千多年的旧文化，但对物理思想发展却是一种很新的文化。中国复杂而辩证的人理思想，吸收和结合欧洲简单而演绎的物理思想，必定融合成为一种新力量，把科学发展推到更上一层楼，尤其是生命科学，医理科学和心理科学。由复杂系统去吸纳简单系统易，由简单系统去吸纳复杂系统难。中国文化是一个黑洞文化，善于把吸收的外来文化中国化。例如：印度佛教转化成为具有中国特色的佛教和欧洲社会主义转化成为具有中国特色的社会主义。外来文化中国化，是中国传统文化的一个特色。要再进一步的创新突破，必须把中国传统文化现代化。
中国社会现在正是一个民族文化复兴新时代的开始：改革开放，实事求是，解放思想，自主创新，可以比美欧洲十字军东征后的文艺复兴。中国是一个非常不均匀的大社会。各地区都有不同的方言、生活环境、生活方式、和风俗习惯，自然形成中国社会的多元多样和多姿多彩。在这种复杂的文化环境，必须要因人制宜，因事制宜，或因地制宜，“一刀切”便会弄巧反拙。相反地，美国是一个非常均匀的大社会，自然形成美国社会的一体化思想。一体化社会并不符合中国社会的实际情况。自从改革开放以来，因为经济的高速发展，形成社会走向“一刀切”的商业化发展：教育商业化，学术商业化，音乐商业化，生活商业化等等。一个行业以商业利益为主导，便不可能有独立的自主创新。这是一个不健康的情况。因事制宜：有些事应该商业化，有些事可以商业化；有些事不可以商业化，有些事不应该商业化，才符合科学观。教育应该教育化，学术应该学术化，音乐应该音乐化，生活应该生活化，中国应该中国化，才能把社会推进到更高境界。我们必须努力改正这个不健康的情况，否则，中华民族复兴的前途便会面临很大的阻力。
物理学还有不少的基础问题尚待解决。年青一代的中国物理学者，好好把握这个新时代的优势，不但要努力尝试去解决仍未解决的问题，更要好好选拔和培育下一代的接班人，把一个完整的、合逻辑的和合符事实的物理思想系统发掘出来。
