物理学发展与三次科技革命的关系

物理学与社会进步——从历史上三次产业革命看关于物理学物理学是一门探究一切物质的组成及其运动发展规律，同时揭示它们之间的联系和各种物理运动之间的关系的博大精深的学问。

物理学是研究物质性质、运动规律及其相互作用的学科。

物理学是自然科学的基础学科．又是一门带头学科。

物理学是古老的科学，又是一门不断发展的科学。

它向着研究物质世界的深度和广度进军，探索着物质世界及其运动的奥秘。

物理学的进展密切关系着农业、工业等的发展，也同人类文明的进步息息相关。

物理学是技术革命的先寻，已经为人类文明作出了巨大贡献。

从电话的发明到当代互联网络实现的实时通信，从蒸汽机车的制造成功到磁悬浮列车的投入运行，从晶体管的发明到高速计算机技术的成熟等等，这些无不体现着物理学对人类文明与社会进步的贡献。

物理学对科学技术和生产力的发展起着最直接地推动作用，几次工业革命便是最好的验证。

其都是由于物理学深刻地揭示了自然规律，构成了认识自然、改造自然的巨大力量，为科技发展提供了方法和技能。

物理学正是通过推动着科学技术和生产力的发展，进而推动社会文明不断前进。

近一个世纪以来，物理学又有了崭新的进展，带来相应的新技术革命。

蒸汽机的发明和牛顿力学的建立，导致了第一次工业革命17世纪，牛顿完成了划时代的伟大巨著《自然哲学之数学原理》，其奠定了整个经典物理学的基础，并对其他自然科学的发展起了极大的推动作用。

牛顿力学的建立使人类对自然界的认识跨进了划时代的新世界。

经典物理学的思想方法、定量规律及实验基础，使科学技术的发展摆脱了当时多少还带有经验式的、工匠式的、思辨色彩的落后状态，加快了科学技术的发展步伐，为第一次工业革命大规模发明和使用机械打下了基础。

17 世纪中期的英国资产阶级革命，推翻了英国的封建专制制度，建立了资产阶级和土地贵族联盟为基础的君主立宪制度，从而成为世界上第一个确立资产阶级政治统治的国家。

资产阶级利用国家政权加速推行发展资本主义的政策和措施。

例谈“近现代物理学对三次科技革命的影响物理学是研究物质世界最基本、最深层次规律的科学分支,是在最基础层面上研究物质运动规律的科学。

近代以来，物理学由经典走向现代,由宏观到微观,它对人们改造自然、推动社会发展起着极其重要的作用，特别是促进了人类历史上三次科技革命的发展。

认识物理学的发展与三次科技革命（特别是核心技术突破）的关系不仅是我们学习的重点，而且有助于深刻理解“科学技术是第一生产力”这句话的内涵。

下面，我们一起借助史料来探讨这个问题。

一、物理学的进步有力地推动了三次科技革命核心技术的突破材料一解读图一是纽可门制造的蒸汽机，但它热量浪费太大，效率不高，只有简单的往复式线性运动。

图二是瓦特改良了的蒸汽机，它可以进行复动式的旋转运动，这大大促进了机器的运用和工厂的生产。

力学和热学是第一次科技革命的理论基础和指南，牛顿力学是机械设计和制造的理论基础。

材料二解读图三、图四是第二次科技革命的重要发明。

它以法拉第、麦克斯韦的电磁学为理论前导，以电力和内燃机的应用为标志，推动了汽车、飞机和无线电讯的广泛使用，创造了比蒸汽机时代大得多的生产力，人类进入了“电力时代”。

材料三第三次科技革命重要成果简表解读第三次科技革命产生了一系列高新技术，如核能源技术、电子计算机技术、航天技术等。

这次科技革命的前提是四项重大科学发现。

其一是相对论；其二是量子力学；其三是分子生物学；其四是系统科学，人类进入“信息时代”。

材料四恩格斯指出：“十七世纪和十八世纪从事创造蒸汽机的人们也没有料到，他们所造成的工具，比其他任何东西都更会使全世界的社会状况革命化。

”解读因重大技术的发明而引起技术发展上的重大变革和飞跃性的质变，并引起了生产力的飞跃发展和推动社会生产关系和社会生活一系列新变化的大变革。

科学技术的进步推动了社会的发展，科学技术是生产力，生产力是推动人类社会发展的终极动力。

物理学作为一门基础科学,它的突破体现在科技层面，反映了生产力的进步。

第四单元近代以来世界的科学发展历程单元设计文艺复兴以来，由于人的思想从宗教束缚中解放出来，重视实践和理论的结合，促进了科学技术的迅速发展，尤其是欧洲的自然科学取得了巨大成就。

在物理学、生物学、化学等众多领域，理论研究取得了很多划时代的成果。

本单元共分三课，为我们系统地介绍了近代以来自然科学在理论研究方面取得的划时代成果和人类社会的三次科技革命，及其对人类生活和社会进步的巨大作用。

第一课“物理学的重大进展”，主要内容包括伽利略在自然科学领域的重大贡献及其意义，经典力学的建立及其积极意义，相对论和量子论的主要内容。

第二课“破解生命起源之谜”，介绍生物学的进步及其影响。

第三课“从蒸汽机到互联网”，主要介绍三次科技革命的进程和对人类社会的影响。

在学习本单元过程中要突出了解这一时期科学家取得的重要成果以及对人类生活和社会进步的作用，同时也要关注这些科学巨匠勇于探索、执著追求的科学精神。

本单元的重点有：（1）了解经典力学的主要内容，认识其在近代自然科学理论发展中的历史地位。

（2）简述进化论的主要观点，概括科学与宗教在人类起源问题上产生分歧的根源。

（3）以蒸汽机的发明和电气技术的应用等为例，说明科学技术进步对社会发展的作用。

（4）知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义。

（5）以网络技术为例，理解现代信息技术对人类社会的影响。

第11课物理学的重大进展整体设计本节概述联合国大会指出“物理学是认识自然界的基础”“物理学是当今众多技术发展的基石”“物理教育为培养人的发展提供了必要的科学基础”，可见物理学在认识世界、改变人类社会、提高人的科学素质等方面有着重大的作用。

近现代物理学发展史是一部一代代物理学家精心实验观察、大胆质疑、开拓创新、发现真理、坚持真理、推动人类文明前进的历史。

伽利略以其勤奋、执著和智慧开创了科学实验的道路，开启了物理学的科学研究大门；牛顿站在巨人的肩膀上，集前人之大成奠定了经典物理学的基石；20世纪以相对论和量子力学为基础的现代物理学的发展，使人类的视野既深入到微观世界，又延伸到宇宙深处。

第二次世界大战及第三次科技革命摘要：战备和军事需求是科技开发的重要动力之一。

第二次世界大战的准备和进展同第三次科技革命的酝酿发端紧密相联。

第二次世界大战的酝酿准备时期，也是人类在科学理论和技术革新方面取得一系列进展，为未来新科技革命的发端准备条件的时刻；第二次世界大战大大刺激了与军事有关的尖端技术飞速发展，原子能、电子计算机、火箭技术三大尖端成果的发明使用，直接推动了第三次科技革命的来临；大战的爆发及其结果使美国成勾第三次科技革命的发源地。

第二次世界大战促成了科学历史的一次重要转折。

关键词：第二次世界大战；原子能；电子计算机；空间技术；科技革命第二次世界火战前，人类经历了以蒸汽机和电动机为标志的两次科技革命。

二战后期和嵌后初期，又开始了以原子能、电子计算机、空间技术为标志的第三次科技革命。

战备和军事需求是科技开发的重要动力之一，第二次世界大战的准备、进程和结局同第三次科技革命的酝酿、发端与兴起有着紧密的联系。

二次大战在客观上加速，第三次科技革命的来临。

一、二次大战的酝酿与新科技革命的准备20世纪20、30年代，特别是30年代，是第二次世界大战的酝酿准备时期，也是人类在科学理论和技术革新方面取得一系列进展，为未来新科技革命的发端准备条件的时刻。

20和30年代，人类在科学理论方面的重大突破是量子力学的形成。

它是由德国人海森伯和奥地利人薛定谔创建的。

这是继爱因斯坦相列论之后科学理论的又一重大进展。

爱因斯坦从相对论的基本原理出发，揭示出人类有可能从原子核内部获得巨大能量，从而为人类利用原子能奠定了理论基础。

量子力学则解决了原子结构以及原子中电子运动的问题，从而使人类在如何使原子核释放巨大能量方面前进了一火步。

量子力学同狭义相对论结合形成原子核物理学，从而为制造原子弹、氢弹和建立核电站奠定了理论基础。

30年代，原子物理学继续发展。

1934年10月，意大利科学家恩里科费米发现用中予轰击重元素铀可以造成铀的核裂变。

物理学发展和科技革命BZ07004007 庞锦毅摘要本文试图从讨论物理学发展的脉络来研究科技革命的过程。

众所周知，物理学是认识世界的学科。

她是如何描述世界的？她能将我们的世界解析到何种程度？文章第一章会给出经典物理学框架下，物理学是如何发展并一步步揭示世界本质以及她在解释世界的过程中遇到了哪些困难。

第二章会叙述近代物理学一次重要的变革以及阐明物理学是如何通过自我修正重新准确揭示世界本质的过程。

第三章会给出近代物理学发展的脉络及其遇到的困难。

关键字：分析力学，自由度，动力学轨迹，统计，相对论，量子理论第一章经典物理学很多物理学史学者对于在最近的那次物理学变革来临之前的物理学史倾向于这样一种观点：经典物理学的大厦已经构建完成，剩下的任务只是将一些基本常数测量的更加精确。

个人认为这种观点不但不严谨，甚至是谬误的。

众所周知，物理学的终极目标是描述世界。

而我们的世界从还原论的角度说，是一个多体系统。

仅仅完善基本单元的动力学是远远不够的。

经典物理的分析力学只能完全求解单自由度的系统的动力学。

一旦超出单自由度情形，看似无所不能的分析力学实际上就变得捉襟见肘了。

众所周知的困难就是从两体问题到三体问题的障碍。

两体问题由于空间平移对称性和空间转动对称性的缘故，原本的六自由度系统最终能够约化为单自由度问题而得以求解。

然而拥有九自由度的三体问题即使经过对称性约化，也还剩余四个自由度。

当然，这并不是说分析力学无法分析这些多自由度问题。

欧拉-拉格朗日方程能够给出系统自由度的演化方程，但是对于大量的非线性系统我们由于最终无法解耦这些微分方程而不能给出清晰的相空间动力学轨迹。

从某种意义上讲，我们对于我们的世界仍旧知之甚少，即使在那个经典物理学如日中天的年代。

随着数值计算的发展，优美的解析物理学开始向数学妥协：既然无法解析求解普遍的动力学轨迹，我们便给出一个具体的动力学轨迹数值解。

实际上，随着自由度的增加，这种妥协也开始崩溃。

大量自由度与非线性的结合导致了混沌的出现。

本单元主要讲述了近代以来世界科技、文学艺术的发展以及现代中国在科技、教育、文艺事业等方面取得的辉煌成就。

主要包括以下三条线索：线索一：近代以来的科学技术近现代物理学的发展经历了牛顿经典力学、相对论创立、量子论诞生的历程，人类的认识从宏观世界深入微观世界。

达尔文提出了生物进化论，打破了对基督教神学的迷信，对后世影响巨大。

从工业革命开始，人类经历了“蒸汽时代”“电气时代”、信息时代的发展历程，推动了社会生产力及人类生产生活的巨大变化。

线索二：19世纪以来的文学艺术近现代世界的文学、美术、音乐、影视艺术的发展演变与资本主义政治、经济及社会生活交织在一起，流派纷呈，具有鲜明的时代感和多元化的特色。

线索三：现代中国的科技、教育和文艺从“两弹一星”到“神舟五号”飞船发射成功，表明我国在科技领域取得重大突破。

“科教兴国”战略的提出，推动现代教育事业的发展，“双百”方针在改革开放后大放异彩，科学研究与文艺事业迎来春天。

一、物理学的重大进展1．经典力学(1)背景①文艺复兴运动解放了人们的思想。

②伽利略发现了自由落体定律等物理学定律，开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，为经典力学的创立和发展奠定了基础。

(2)标志：1687年，牛顿出版了《自然哲学的数学原理》一书，提出了物体运动三大定律和万有引力定律等。

(3)意义：形成以实验为基础、以数学为表达形式的经典力学体系；对解释和预见物理现象具有决定性意义。

牛顿力学体系与近代自然科学兴起近代自然科学革命首先从天文学领域开始，哥白尼的日心说标志着近代自然科学的兴起，牛顿力学体系是近代自然科学理论体系中最先成熟和完善的核心理论体系，标志着近代科学的形成。

2．相对论和量子论项目相对论量子论背景经典力学面临着挑战①人们对物质的认识深入到了原子内部②微观的粒子运动不能用经典力学的理论来说明标志20世纪初，德国物理1900年，德国物理学家普朗克提出了量学家爱因斯坦提出子假说成就包括狭义相对论和广义相对论①爱因斯坦利用量子论成功解释了光电效应②玻尔提出有关原子的量子理论意义①否定了经典力学的绝对时空观，深刻地揭示了时间和空间的本质属性②发展了牛顿力学，将其概括在相对论力学之中，推动物理学发展到一个新的高度①使人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步②与相对论一起，构成了现代物理学的基础③开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式相对论与牛顿力学的关系相对论只否定了绝对时空观，没有否定整个牛顿力学。

高三历史复习资料必修一（一、1、2）1、分封的核心内容是什么？分封制的特点？影响？局限？2、宗法制的目的、特点和影响？3、分封制与宗法制的关系？中国早期政治制度有何特点？4、分析专制主义中央集权制度建立的经济、政治、思想条件？5、秦朝专制主义中央集权制度包括哪些内容？有何特点？6、比较分封制与郡县制的异同？（一、3）1、简述中国古代政治制度发展趋势2、简述中国古代中枢权力机构的演变（秦、汉武帝、隋唐、北宋、元代、明、清相关制度的变化原因、职权、特点、评价）3、简述选官制度的演变（商周、战国至秦汉、汉武帝、魏晋南北朝、隋唐、明清的选官依据、评价）4、客观评价科举制的影响？分析古代中国选官制度的演变趋势和积极影响？5、明清君主专制空前强化本质上反映了什么问题？产生了怎样的影响？6、汉唐以来政治制度的基本特点？（一、4）1、汉初实行郡国并行制的原因？危害？汉武帝是怎样加强中央集权的？评价推恩令。

2、宋代加强中央集权的措施、特点、评价？3、评价元代的行省制度？（一、5、6）1、古希腊地理环境的特点、影响（最大影响）？2、古希腊城邦的含义、特征、古希腊公民的含义、政体类型（最流行的）及划分依据？3、雅典民主制建立过程、具体表现、性质、评价？4、地理环境与古代雅典民主政治的关系？5、古代雅典民主政治与今天西方民主政治的联系与区别？（一、7）1、《十二铜表法》的内容、实质、影响。

为什么说是平民的胜利？2、查士丁尼法典的时间、原因、组成、意义。

3、评价罗马法（核心、实质、影响）（一、8）1、英国君主立宪制确立的背景、标志、意义？2、《权利法案》的内容？意义？3、责任内阁制形成发展的过程、运转原则4、1832年议会改革的原因、结果、意义5、英国君主立宪制特点6、英国政治制度演进的特点7、比较英国内阁与中国明朝的内阁（一、9）1、1787年宪法制定的背景、地点、人物、原则、评价（注意地位、局限）2、美国内战的原因、斗争方式（结合选修林肯政府的两部文献）、意义3、美国两党制的发展演变历程及实质，评价4、美国的政治体制中有哪些“分权制衡”原则的体现？5、美国人是如何实现将总统关到笼子里的梦想的？6、从国家元首及其产生方式、政府首脑及其产生方式、政府与议会的关系、权力中心等方面比较英国君主立宪制与美国民主共和制的异同。

近代以来科学技术的辉煌学习指导山东临沂一中王海迎276000专题知识体例专题阶段特征科学技术是推动人类社会发展的原动力，近代以来，科学技术取得了辉煌的成就，物理学领域对自然运动变化规律的探索，生命科学领域对生命起源的探索，这些科学技术的发展带来了人类生产力的巨大进步。

近代科学诞生后，亚里士多德的力学不断受到质疑。

17世纪末，英国科学家牛顿在认真研究伽利略等前代科学家研究成果的基础上，总结出运动三定律，成功地导出了万有引力定律，成为整个近代物理学的重要支柱，从而完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合，科学摆脱了神学的束缚向前发展。

到19世纪，近代科学进入了全面繁荣的时代，各门自然科学的理论体系纷纷建立起来。

以牛顿力学为基础，统一了声学、光学、电磁学和热学，有效地解释了小到超显微粒子、大到宇宙天体的物理世界。

20世纪初爱因斯坦创立的相对论，是人类思想发展史中的一次根本性变革，形成全新的时空观、运动观和物质观，对整个自然科学和哲学都产生了极其深远的影响。

相对论同量子理论一起，构成了现代物理学的基本理论框架。

关于人的起源问题，各种传说很多。

西方神学认为各种生物是按上帝的旨意和计划创造出来的，创造出来后就永恒不变。

在长期的探索中，人们逐渐形成两种认识，一种认为，生命起源于其他星体，后来才被带到地球上来的；另一种认为，生命起源于地球自身的演化过程，后一种意见得到多数科学家的支持。

17、18世纪，对生物的观察和实验研究加强了，初步形成了两条研究路线。

一条研究路线以林耐为代表，着重研究群体，另一条研究路线以哈维为代表，着重研究个体。

法国科学家巴斯德为微生物学奠定了基础。

1859年，达尔文的巨著《物种起源》出版。

进化论给上帝创造万物说以致命的一击。

近代以来科技日新月异。

18世纪，英国开始工业革命，资本主义由手工生产向机器大工业过渡。

蒸汽机的发明使历史跨入一个新的时代一一蒸汽时代，蒸汽机的发明和应用，推动了交通运输工具的改进。

物理学和现代科学技术的关系黄印旻 10212065 物理学是研究物质结构和相互作用以及它们运动规律的科学，是一切自然科学的基础。

因而，它的历史也是源远流长。

中国作为四大文明古国之一，在所有的科学文化领域都有着辉煌的成就，物理学更是如此。

我国的四大发明输入欧洲,对欧洲的文艺复兴运动起到临产催生的作用,为欧洲科学文化带来了黎明。

12世纪，造纸术传到欧洲；13-14世纪,火药、指南针相继在欧洲得到推广使用；15世纪,印刷术传到欧洲。

四大发明中，指南针促进欧洲航海事业与探险事业的发展；火药成为消除欧洲各地封建割据的有力武器；造纸术和印刷术使欧洲科学文化得到迅速普及与提高,为新教创造了良好科学文化交流条件。

由此可见，尽管物理学的发展是由欧洲主导，但我国对于欧洲物理学，对于世界物理学的发展起到了源头上的推动作用。

欧洲毫无疑问作为物理学大发展的“主阵地”，它的发展可以大致可以分为三个阶段。

古典物理时期，欧洲物理学开始萌芽。

那时，物理知识一部分包含在哲学中，一部分包含在各种技术中。

这一时期的物理学有如下特征：在研究方法上主要是表面的观察、直觉的猜测和形式逻辑的演绎；在知识水平上基本上是现象的描述、经验的肤浅的总结和思辨性的猜测；在内容上主要有物质本原的探索、天体的运动、静力学和光学等有关知识，其中静力学发展较为完善；在发展速度上比较缓慢，社会功能不明显。

而近代物理学时期，主要是经典物理学的诞生、发展和完善。

此时，物理学已与哲学分离，走上独立发展的道路，迅速形成比较完整严密的经典物理学科学体系。

它的特征有：在研究方法上采用实验与数学相结合、分析与综合相结合和归纳与演绎相结合等方法；在知识水平上产生了比较系统和严密科学理论与实验；在内容上形成比较完整严密的经典物理学科学体系；在发展速度上十分迅速，社会功能明显，推动了资本主义生产与社会的迅速发展。

在现代物理学时期，物理学真正诞生并取得了革命性的发展。

物理学的研究领域得到巨大的拓展，实验手段与设备得到前所未有的增强，理论基础发生了质的飞跃。

科技革命有两种驱动：一种是社会需求驱动，一种是知识与技术体系内在的驱动。

到现在为止发生了五次科技革命，其中两次是科学革命，三次是技术革命。

在16世纪和17世纪，以伽利略、哥白尼、牛顿等为代表的科学家，在天文学、物理学等领域带来了世界第一次科技革命。

这场前后经历144年的科技革命是近代科学诞生的标志。

18世纪中后期，蒸汽机、纺织机的发明及机器作业代替手工劳动带动了第二次科技革命，这也是世界上第一次产业革命，蒸汽机的广泛使用推动了英国的工业革命与现代化。

在19世纪中后期，以电力技术和内燃机的发明为主要标志的第三次科技革命，带动了钢铁、石化、汽车、飞机等行业的快速发展。

19世纪中后期至20世纪中叶，以进化论、相对论、量子论等为代表的科学突破引发了第四次科技革命，也促进了自然科学理论的根本变革。

到了20世纪中后叶，以电子计算、信息网络的出现为标志带来了第五次科技革命。

科技革命现在还在持续地发展。

科技革命源于社会需求驱动，又极大地促进了社会和经济的大发展。

比如，在18世纪中后期，当时英国工业生产能力相当于全世界的40%—50%，欧洲大陆和美国也在那时先后开始了工业化进程。

19世纪中后期发生的第三次工业革命，也是第二次技术革命，德国迅速跃升为世界工业强国。

德国在化工方面发展很快，我们现在的一些基本化工、原材料，包括化肥在内的很多技术都源于德国在那个时候的创新。

美国在世界工业生产中的份额于1890年上升到世界第一位，日本也在那个时期起建立了工业化基础。

到20世纪中后期的第五次科技革命，美德法英等进入工业化成熟期，日本在这个阶段抓住了机遇，实现了经济的腾飞，1950年—1985年经济增长高达约120倍。

科技革命的另一驱动来源于知识与技术体系内在矛盾。

20世纪初发生的第四次科学革命的标志性成果包括：量子力学、相对论、宇宙大爆炸学说、DNA双螺旋结构模型、板块构造理论、计算机科学等。

但20世纪下半叶以来，从科学角度来说，未能出现可以与上述六大成果相提并论的理论突破或重大发现，“科学的沉寂”已达60余年。

浅谈物理学与第一次工业革命发布时间：2021-05-06T15:04:35.060Z 来源：《教学与研究》2021年55卷第3期作者：汤红彬1,文伟2[导读] 阐述了工业革命与技术革命、产业革命的联系与区别，介绍了科学与技术的区别。

汤红彬1,文伟2（1、张家界市民族中学湖南张家界 427000）（2、怀化学院湖南怀化 418000）摘要：阐述了工业革命与技术革命、产业革命的联系与区别，介绍了科学与技术的区别。

详细说明了物理学理论中早期经典力学和早期热学理论对第一次工业革命的促进作用。

最后指出了物理学理论对第一次工业革命的推动作用给我们的几点启示。

关键词：中学历史教学；物理学；工业革命来源数据库：基础教育分类号： G633.5习近平总书记指出，科学技术是第一生产力，创新是引领发展的第一动力。

当前，全球新一轮科技革命孕育兴起，正在深刻影响世界发展格局，科技创新将会深刻影响和改变人类生产生活方式。

正是在这个意义上，新编的高中历史教材必修《中外历史纲要（下）》第10课中要求学生思考科技创新在第二次工业革命中所起的作用 [1]。

诚然，科技革命和科技创新在第二次工业革命中所起的积极作用非常明显，但也不可否认的是，科学技术对第一次工业革命也产生过积极的推动作用。

本文尝试就自然科学的基础——物理学对第一次工业革命产生的作用做一个讨论，以期为中学历史教学提供参考，从而为中学生科学素养的培养起到积极的作用。

一、需要明确的几个问题首先要明确工业革命不等同于技术革命或者产业革命。

在很多教学参考资料中，往往把第一次工业革命简单等同于第一次产业革命。

但我们只要稍稍仔细考查一下技术革命和产业革命的概念及第一次工业革命的进程，就会发现这种等同的不妥。

考查历史，产业革命的概念首先由恩格斯提出，他在《英国工人阶级状况》一书中认为蒸汽机和棉花加工机的发明推动了产业革命。

因此，早期的产业革命研究者往往将产业革命直接界定为第一次工业革命，但这些是历史的局限性造成的。