前进中的物理学与人类文明论文

物理学对人类社会的贡献

物理学是一门探究一切物质的组成及运动规律揭示它

们之间的联系和各种运动之间的关系的广博而丰富的学问。作为自然科学的一门重要基础科学，物理学历来是人类物质文明发展的基础和动力。同时作为人类追求真理、探索未知世界奥秘的有力工具，物理学又是一种哲学观和方法论。在人类文明漫长的岁月中，这种古老而又生机勃勃的学科为我们造就了一个又一个光辉的里程碑。

物理学的进展密切联系着工业，农业等的发展，也同人类社会的进步息息相关。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社会进步与人类文明的贡献。当今时代，物理学前沿领域的重大成就又将会引领着人类文明进入一片新天地。

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。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，是自然科学从自然哲学中分化出来的第一重大事件，实现了自然科学的第一次大综合，使人类对自然界的认识跨进了划时代的一大步。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。

蒸汽技术革命引起了社会的全面变革，带来了社会生产力的极大飞跃，使产业结构发生了巨大变化，机械制造业和加工业取代了农牧业而成为产业结构中核心支柱产业。

电磁理论的发现和建立, 使人类进入了电气化时代。第二次工业革命发生在十九世纪下半叶，它以电磁理论的建立和发展，电气技术开发和应用为基础，极大促进了社会生产力的发展，引起了社会经济结构和生产结构的巨大变革。同时，电磁场理论的发展拓展了科学研究领域，带动了一些新兴学科和相关交叉学科的发展。

在电力革命的过程中，电磁场理论规定着革命的方向，指导着电力系统技术体系的建立。事实再一次证实了科学包括物理学对生产力发展的先导作用。

电子和信息技术具有物理基础。信息革命始于20世纪

40年代，以计算机问世为标志，目前方兴未艾。从1904年发明二极管起，到1946年世界上第一台电子管计算机研制成功止，是信息技术史上的“电子管时期”。1947年随着半导体晶体管问世，信息技术史进入了“晶体管时期”。此后，集成电路的发明，打破了电路与元件分离的传统观念，使电子设备微形化。经过大规模集成电路阶段后，超大规模集成电路又在迅猛发展。而计算机就是由这些物理元件组成的信息处理工具。

20世纪的生命科学在物理学的基础上发生了革命性的

变化，也就是DNA双螺旋结构的发现以及分子生物学的发展。在此过程中，物理学的概念与方法深入到生命科学领域。

物理学转化的能力很强，没有物理基础做其他学科的研究就非常困难。物理学是一个古老的、成熟的学科，从牛顿时期就成熟了，而且是不断开拓新局面的、不断向各方延伸的学科，所以它跟许多别的学科有非常密切的联系。物理学向其他学科的渗透，是引领、推动各门自然科学向其他方面开拓新局面的动力。物理学引领和推动着广义的物理科学、生命科学、信息科学、材料科学、地球科学、思维科学、哲学等等。

从宏观的层面，一切事物的变化、发展的方向都是趋于灭亡的。物理学中有一个概念叫做“熵”。熵是描述一个系统状态的物理量，它是状态的函数。如果所描述系统的变化

是个可逆的过程，那么系统的熵不产生变化。如果所描述系统的变化是个不可逆的过程，那么系统的熵则是不断增加的。事实上，在自然状态下，系统为可逆变化的几率极小。比如，重物落下，带动叶轮扰动液体，使液体升温。你不能奢望液体自动降温，使放出的热便成功，进而转化成使重物上升的势能。同样你也不可能看到热量可以从温度低的物体区域自然地传导到温度高的物体区域。你更不可能看到你从一个年迈体衰的老人自然长成精神焕发的孩童。所以自然世界的规律是一个系统一定会按照不可逆的过程运动和变化的。既然是不可逆的，它将遵守熵增加的原理。由于熵的不断增加，意味着系统中的状态数不断地增加，这将导致一个系统内部状态的无序化。状态的增加越快，无序化程度就加剧，系统将会加速毁灭或彻底地变换存在的形式。

上述讲的是物理学中熵的概念。把这个物理学概念广义化，它就是一个描述世界万物普遍规律的哲学原理。自然世界与人类社会是紧密联系的，人类社会存在与自然世界中，我们人类社会的发展应该从自然世界的规律中寻找启示，要去遵循自然世界的规律法则。老子《道德经》中有个基本概念，即“天行有常”，遵循这个“常”，我们人类才能够更好地去认识世界和改造世界。熵的原理就可以广义化为这个“常”。我们处理社会问题时，可以把人为的各种方式当作是社会系统中的状态。随着社会的进步，社会系统的状态就

随之增加。人类社会的发展是一个不可逆的发展过程，因此随着社会系统状态的增加，系统的熵不断的增加。这就预示着人类社会向着灭亡的方向不断地迈进。这个自然规律我们谁也不能逆转。因此，我们应尽可能地使人类社会的灭亡进程按照其本身固有的自然速度灭亡，而不是去人为地肆意制造更多的本可避免使用的状态去催化其灭亡的进程。

什么意思呢？我们不是说让人什么都不做，而是要用一个简单的状态完成许多复杂状态完成的功能。这就要求我们在处理社会问题时做到事先预防、选择最优、适度操作。

大家都应该听过扁鹊三兄弟的故事。扁鹊三兄弟都是医务工作者。有一天，魏文公问扁鹊：“听说你有两个兄长也是从医的，那么你们三兄弟谁的医术最高明呢？”扁鹊回答：“大哥医术最好，二哥次之，我最差。”魏文公疑惑地问：“那怎么你的名气那么高？”扁鹊回答：“大哥善于治病于未发之前，一般人不知他事先能铲除病根，他的名气也就无法穿出去。二哥善于治病于起初之时，一般人以为他只能治些小病，所以他的名气只传于乡里。而我治病是在病情严重之时，所以大家以为我的医术高明，名气因此传遍全国。”这个故事告诉人们，在处理问题时最好应“良医治未病”，尽可能做到事先预防，这样在我们人类社会这个大系统中就能避免很多干扰性的状态熵的增加。怎么做呢？一个方法就是要求我们在作决定、决策时选择最优的方式，原则

上是要提高加入到系统中状态的有效性、功能性等。举一个微电子系统的例子。大家都知道微电子、半导体是当今科技高度发达的信息化世界的一块科技基石，也是社会进步的基础。拿电子器件或是芯片的功能说，在电子器件或芯片组成的系统中，熵就是完成某个功能所需的电子器件的数量和功能的状态。要用我们现在经常看到的MOS工艺器件完成一个D触发器的功能，可能至少需要集成十几个甚至二十几个MOS晶体管。而我们从基础固体物理中分析解决问题，可以找到一种新的物理模型，完全可以用二到三个异质结半岛体晶体管就能得以实现D触发器的功能，而且频率至少可以达到几十GHz，功耗也较MOS器件的要低。我们正是需要这样的熵状态。而MOS工艺的熵状态的引入相对较多，其组成的总的电子系统经常出现我们常看到的死机、等待、采集信息不清晰等“无序”状态。把它广义到我们人类社会系统，不必要的熵状态的增加必然催化人类社会系统灭亡的速度。

除了选择最优，我们在处理社会问题时要适度操作，也就是恰到好处。中国自古就有“中庸之道”。现在许多人把它看成“迂腐”的代名词。其实不是这样，我们对待任何问题都要积极的理解它。同样我们对待中庸也应该积极地看待它。实际上，“中庸之道”就是让人在做事情和处理问题时做得恰到好处。“画龙不点睛”就不足以达到我们对祖先图腾精神意义的完整性认同。“画蛇添足”，那画出来的就不

是蛇了，失去了要表达意思的本质。从这里，我们可以引申出，在人类社会系统中加入的状态不够，将达不到人类社会对于要发展、进步的需求，而加入的状态繁冗，将使社会现象看着非常繁乱，从而使不必要的新的矛盾层出，不仅加大了解决矛盾的困难而且可能陷入系统的恶性循环。这样一来在实施新的合理策略上，这些完全可以事先避免的干扰矛盾往往会是严重的障碍。表现出来的往往是诸如“上有政策，下有对策”这样的使发展畸形化的局面。从熵的哲学原理上讲，实际上是在发展中暗暗地加快催进人类社会的灭亡进程。

对于国家来说，人类社会的发展必须注意少走弯路。这样可以使社会矛盾平衡增长，而不是雪崩式增长。而处理社会矛盾的关键方面则是最基本的人类社会与自然世界的关系（发展与资源、环境、人口、全球物种等的关系）以及其实解决人民生活问题（教育、医疗、住房、社会公平等问题）。

我们要发展，但不能不考虑我们赖以生存的大自然和社会秩序。毕竟我们人类社会是存在于大自然中的。自然环境的好坏，直接影响我们人类社会的发展。我们要舒适的物质生活，但不可破化环境，否则我们将得到相应的报应。我们现有的空调不利于节约电力，而且还给都市炎热的夏季带来更加炎热难耐。同样，我们都市拥挤的私家汽车也给我们的城市环境带来繁杂的噪声，尾气污染，和夏季的炎热难耐。

因此，在都市控制私家车的数量应该是当务之急，鼓励城市发展发达的公共交通系统，不仅可以缓解交通拥挤（毕竟现在私家车的增多，司机水准的参差不齐，交通危险。我们社会的物质文明是整体的物质系统，而不是个人攀比谁家有私家车。），而且可以保障都市环境。在发展上，避免粗放型的经济发展，要集约化。创立资源节约型，环境友好型的和谐、全面、可持续发展的社会观念，切实保护自然，与自然和谐相处，健康发展。

教育问题是解决人民生活等社会问题中的最根本问题。好的教育体系可以坚定地树立全体公民的道德情操，使人民知荣辱、养德行、讲仁爱、有使命，可以在一部分人思想观念发生扭曲时，道德观依然稳固的成为社会的主流，不仅不会被一部分人扭曲的观念所影响而偏离优秀的道德航向，而且还会使这部分人迷途知返。好的教育体系可以为社会各领域培养优秀的人才。人才是社会发展的重要因素，有了合格的高级人才才会有各领域合理的创新。好的教育体系，可以使公民成为有远见的公民，而不是目光短浅的公民。人们心中能够明白什么样的发展是弊大于益的，什么样的发展是可以持续的。好的教育体系可以培养无数好的干部。为社会的发展、民族的振兴、百姓的富裕领好航向。好的教育体系可以使我们在掌握现代理性与非理性统一的思想的同时，不会忘记我们祖国古代优秀的、系统的、有机的传统思想文化，

并能够将其很好地继承和发扬光大在我们急需的发展进程中。再说说社会公平。社会公平可以体现明智的政府对人民生活的关注。社会公平是社会稳定、健康发展的关键。公民的个人收入是衡量社会公平程度的重要内容。随之而来的是各个社会方面。必须让人民平等享有受教育的权利，上得起学；让公民有病能及时治疗，看得起病；让公民能住得上和社会发展程度相匹配的住房，住得起房。社会要帮助、减小中低收入人民的困难和负担。高收入者在追求个人发展的同时，多心系贫苦百姓，为中低收入者改善其生活条件多做一些事情。保持合理的贫富差距可以积极地调动人们的工作积极性。相反，贫富差距如果越拉越大，那么人们的积极性将被打消，“贫穷”的人们将成为社会被动摇的有力力量。如果这种情况真的出现，社会的不稳定将不可能促进发展，这是一个相当严重的问题。同时，政府除了要改善农民的生活，还要同样重视那些城市中为数不少的困难群众。这些群众大多是五十多岁，他们曾经响应党和国家的号召去建设祖国的边疆，可以说他们是抛头颅、洒热血，在艰苦的环境中为建设祖国付出所有的青春和健康。等到国家出台政策时，他们已接近五十岁的中年回到了童年生活的大城市。他们没有自己的住房，只能和老父母和众多兄弟姐妹住在一起，一切都需从头开始，一下子沦为大都市中最贫困的群体。然而他们的身体已经在年轻的边疆建设中严重亏损，几乎不能再去有

效地提高家庭的生活水平。他们从小就有吃苦耐劳的平凡而伟大精神，因为个人收入较少，有病忍着，住着冬天地板和墙缝漏风的房子也忍着，从来没想过给国家出难题。他们的子女一般不只一个，而且大多无条件接受更好的教育，也就很少能帮助他们本质上提高生活状况。在退休时能拿到的退休保障好的也只是每月千元左右，住房公积金总共才领到只是一万有余。除了这部分群体外，在城市还有很多类似的贫困群体。这些人的生活状况问题和我国的农民问题一样需要迫切解决。因此，我们的政府在解决社会公平和贫富差距，更好的解决中低收入群众生活质量的问题上任重而道不能远。我们国家在依法治国的同时，还有注重以德治国，不能光注重法律，轻视道德。公民树立正确的道德方向，我们的社会发展将朝着健康、有序、文明的方向发展。

最后再回到物理学，我们的物理学有许多的哲理性的解释、原理和概念，它都可以被借鉴推广到人类社会各个领域，实现多领域的创新，使我们社会、个人健康发展过程中积累智慧，不断合理前进。当前不管是社会、民族、科技都朝着和谐统一的方向发展。爱因斯坦、莱布尼茨、波尔、费曼、杨振宁等世界物理学大师都很欣赏中国古代的系统而有机的思维，并试图用系统的东方思维方式寻找自然界中各种矛盾理论的大统一理论。爱因斯坦为这一方向做出了前期的贡献。狭义、广义相对论正是统一各前期各学科理论矛盾后得

出的伟大物理理论。他还历史性地提出“爱因斯坦质能方程”。事实上这种表现方式在中国的古代就已经有了，并且早已成功地运用到中医学中。在中医学中，爱因斯坦的“质”被解释为“血”，“能”则被解释成“气”。质能的辩证统一，早在两千多年前的古代中国就已经以“气血”的辩证理论，为世世代代中国人的健康问题而服务。

我们在学习各领域学科时，应该不忘记与自然、历史、思想、文化、人类社会和积极的处世哲学相联系。在学习自己的学科时，真正成为一个全面发展的人

综合以上论述，物理学自其诞生便作为一门能够不断改写和更新人类文明的学问而存在并不断丰富发展着；它对人类社会进步的贡献是每一位科学家有目共睹的。物理学不仅满足了人们探索未知世界的好奇心与求知欲，同时在其理论发展过程中对工业科技进步及其它自然科学发展潜移默化地起着举足轻重的作用。物理学的发展，不仅为人类物质生产开拓了新的空间，而且为人类精神世界积淀了丰富的宝藏，对人类社会的生产方式、生活方式和思维方式产生了深远的影响。