物理学的发展历史（精选8篇）
摘要：所谓“凝聚态”，指的是由大量粒子组成，并且粒子间有很强相互作用的系统。自然界中存在着各种各样的凝聚态物质。固态和液态是最常见的凝聚态。低温下的超流态，超导态，玻色-爱因斯坦凝聚态，磁介质中的铁磁态，反铁磁态等，也都是凝聚态。当代物理学把固态物质和液态物质统称为凝聚态物质。本文就凝聚态物理的内容和发展进行综合性的概述。
关键词：凝聚态凝聚态物理固体物理超导物理
引言: 凝聚态物理学是当今物理学最大也是最重要的分支学科之一。研究由大量微观粒子(原子、分子、离子、电子)组成的凝聚态物质的微观结构、粒子间的相互作用、运动规律及其物质性质与应用的科学。它是以固体物理学为主干，进一步拓宽研究对象，深化研究层次形成的学科。其研究对象除了晶体、非晶体与准晶体等固体物质外，还包括稠密气体、液体以及介于液体与固体之间的各种凝聚态物质，内容十分广泛。其研究层次，从宏观、介观到微观，进一步从微观层次统一认识各种凝聚态物理现象；物质维数，从三维到低维和分数维；结构从周期到非周期和准周期，完整到不完整和近完整；外界环境从常规条件到极端条件和多种极端条件交叉作用等,形成了比固体物理学更深刻更普遍的理论体系。经过半个世纪的发展，凝聚态物理学已成为物理学中最重要、最丰富和最活跃的分支学科，在诸如半导体、磁学、超导体等许多学科领域中的重大成就已在当代高新科学技术领域中起关键性作用，为发展新材料、新器件和新工艺提供了科学基础。前沿研究热点层出不穷，新兴交叉分支学科不断出现，是凝聚态物理学科的一个重要特点；与生产实践密切联系是它的另一重要特点，许多研究课题经常同时兼有基础研究和开发应用研究的性质，研究成果可望迅速转化为生产力.一、凝聚态物理学的历史和发展
凝聚态物理学起源于19世纪固体物理学和低温物理学的发展。70年代特别是80年代之后, 由于固体物理学和研究范围在不断扩大，其涉及的概念体系也开始变迁的转移，固体物理学这一名词常被“凝聚态物理学”所取代。随着液体物理，半导体物理，超导物理，纳米材料等科学的发展，凝聚态物理学逐渐成为物理学科内一门不可或缺的分支。
1.1.凝聚态物理学的萌芽时期——固体物理学的建立
固体物理学是研究固体的性质、它的微观结构及其各种内部运动，以及这种微观结构和内部运动同固体的宏观性质的关系的学科。
19世纪，人们对晶体的认识逐渐深入。1840年法国物理学家奥古斯特·布拉维导出了三维晶体的所有14种排列方式，即布拉维点阵。1912年，德国物理学家冯·劳厄发现了X射线在晶体上的衍射，开创了固体物理学的新时代，从此，人们可以通过X射线的衍射条纹研究晶体的微观结构。
1984年发现准周期结构以及分形结构中波的传播都存在一些新现象。在低温下考虑波的相干性,电输运现象会出现一些新结果,在介观物理领域中观测到一系列反映量子相干性的效应。由此看来,固体物理学范式扩大,由周期结构到非周期结构,可以容纳许多物理学研究的新领域。能带理论是建立在单电子近似的基础上的,也就是说忽略了电子间的相互作用。但实际上这种相互作用总是存在,因而在能带的计算中需要引入相应的修正项。50—60年代发展起来的电子密度泛函理论较好地处理了这一问题,朗道的费米液体理论也表明了其元激发(准粒子)仍和费米气体相似,而相互作用则导致这些粒子“穿衣戴帽”。但是电子的相互作用也可能导致质的跃变;交换相互作用引起了铁磁性与反铁磁性,电子与声子相互作用导致了电子的配对(BCS理论)而出现超导电性。另外,电子间的相互作用也引发了金属到绝缘体的转变(莫特转变)。这些工作引起科学家对相变问题的重视。也引导了从固体物理学渐变为凝聚态物理学。
1.2凝聚态物理学的发展——诸多物理学科的融入
70年代特别是80年代之后, 由于固体物理学和研究范围在不断扩大，其涉及的概念体系也开始变迁的转移，固体物理学这一名词常被“凝聚态物理学”所取代。固体物理学的不足之处是对粒子之间相互作用不够重视也变得非常明显，凝聚态物理学的诞生正好弥补其不足之处。
从固体物理到凝聚态物理，凝聚态物理学的内容不断被充实、拓展，进而融入了液体物理，半导体物理，超导物理，纳米材料等，凝聚态物理逐渐成为了一门十分重要的物理学科。
1.3凝聚态物理学的现状——最重要的分支学科之一
凝聚态物理学是当今物理学最大也是最重要的分支学科之一。研究由大量微观粒子(原子、分子、离子、电子)组成的凝聚态物质的微观结构、粒子间的相互作用、运动规律及其物质性质与应用的科学。它是以固体物理学为主干，进一步拓宽研究对象，深化研究层次形成的学科。其研究对象除了晶体、非晶体与准晶体等固体物质外，还包括稠密气体、液体以及介于液体与固体之间的各种凝聚态物质，内容十分广泛。
近年，对于凝聚态物理的研究方向主要有：高温超导及相关强关联体系的基本电子性质、低维自旋和电荷系统、纳米功能材料的基本电子性质研究、自旋电子学材料基本性质等。
以下为近20年来凝聚态物理的研究热点：
1.准晶态的发现（1984年）
2.高温超导体的发现YBaCuO2（钇钡铜氧化物）（1986年）
3.纳米科学（1984年）
4.材料的巨磁阻效应LaSrMnO3（1992年）
5.新的高温超导材料MgB2（2001年）
二、凝聚态物理学的研究
凝聚态物理的研究对象，从最开始的固体物理，拓展到了液体物理，从晶体拓展到了非晶体，更有超导物理，纳米材料等。凝聚态物理的研究获得了巨大的进展。目前，凝聚态物理的研究方向主要有：高温超导及相关强关联体系的基本电子性质、低维自旋和电荷系统、纳米功能材料的基本电子性质研究、自旋电子学材料基本性质等。
2.1半导体物理的研究
布洛赫的能带理论为半导体物理的形成奠定了理论基础。此后，威尔逊在用能带理论解释金属、绝缘体、半导体的区别的基础上，又提出了杂质能级的概念，对半导体导电机理有了新的认识。1939年，原苏联的达维多夫、英国的莫特、德国的肖特基各自独立提出了有关半导体整流作用的理论。
在理论探索的同时，从20-30 年代开始，有人试图制造晶体管，但未能获得成功。
晶体管的发明是固体物理学发展的产物。而通过制订严密规划并组织科学家攻关，则促进了这一成果的取得。从30年代起，贝尔实验室研究部下属真空管分部主任凯利一直考虑用某种新的器件取代真空管，因为真空管有许多缺点，不能满足电子技术日益发展的要求。凯利认为，应制订一个研究规划，深入地探索半导体，而先不考虑实用。1939年，凯利集中了一批优秀的青年科学家，给他们提供良好的条件和充分的研究自由。1945年，贝尔实验室成立了固体物理研究组。理论物理学家肖克利任组长，成员有巴丁和布拉顿等人。他们拟订了周密的研究和实验方案，进行了艰苦的探索。肖克利提出了“场效应”的预言。巴丁提出了半导体表面态和表面能级的概念。这些都对半导体理论的发展做出了贡献。随着每一个新观点的提出，他们不断修正实验方案。1947年12月23日，他们终于成功了。巴丁和布拉顿在一块锗晶片表面安放了两根非常细的钨金属针。一根固定，另一根是加有负电压的可精密移动的探针。锗片背面焊有一根粗一点的金属丝。当探针移动到距离固定针0.05毫米处时，流过探针的电流发生微小起伏，竟引起固定针与锗片背面粗金属丝之间电流的大幅度变化。他们终于制成了世界上第一只点接触晶体管。肖克利等三人获1956年诺贝尔物理奖。1949年，肖克利小组又提出了PN结的整流理论。1951年，他们又制造出NPN型和PNP型晶体管。1954年，美国得克萨斯仪器公司研制的第一只硅晶体管上市。1960年，霍恩尼公司和法尔奇德公司相继发明出平面晶体管，使半导体器件发展到一个新阶段，并为集成电路的产生和发展开辟了道路。
晶体管的出现，促进了半导体物理的发展。1958年，日本的江崎玲於奈发现半导体中的隧道效应现象，并制造了隧道二极管。近年来发现的“ 电子-空穴液滴” 现象引起人们的兴趣。1978年，科学家获得了电子-空穴液滴的照片，取得了研究的进展。物理学家希望对此研究会完全弄清纯半导体内的各种元激发间的相互作用，并开辟更广阔的应用前景。
2.2超导物理的研究
19世纪，英国著名物理学家法拉第在低温下液化了大部分当时已知的气体。1908年，荷兰物理学家海克·卡末林·昂内斯将最后一种难以液化的气体氦气液化，创造了人造低温的新纪录-269 °C(4K)，并且发现了金属在低温下的超导现象。超导具有广阔的应用前景，超导的理论和实验研究在20世纪获得了长足进展，临界转变温度最高纪录不断刷新，超导研究已经成为凝聚态物理学中最热门的领域之一。
早在1911年，荷兰的昂纳斯首次发现了在4.2K时水银电阻突然消失的超导电现象。1933年，迈斯纳(1891-1959)发现超导体内部的磁场是保持不变的，而且实际上为零。这种完全抗磁性是超导体的另一个基本特性，被称为迈斯纳效应。1935年，伦敦兄弟(F.London，1900-1954；H.Lon －don，1907-1970)提出了描述超导体的宏观电动力学方程——伦敦方程。
第二次世界大战以后，超导物理研究发展很快。1950年，弗留里希提出电子和晶格振动之间的相互作用导致电子间的相互吸引是引起超导电性的原因。同年，麦克斯弗和雷诺等人同时独立发现，超导的各种同位素的超导转变温度T.与同位素原子质量M 之间存在如下关系：Tc∝M ↑－α；对于一般元素，α～1/2.这叫同位素效应。1957年，巴丁、库柏和施里弗共同提出了超导电性的微观理论：当成对的电子有相同的总动量时，超导体处于最低能态；电子对的相同动量
是由电子之间的集体相互作用引起的，它在一定条件下导致超流动性；电子对的集体行为意味着宏观量子态的存在。这就是著名的BCS 理论。它成功地解释了超导现象，标志着超导理论的形成，对后来的超导研究产生了极大的影响。1972年，巴丁三人共同荣获诺贝尔物理奖。1962年，英国年仅22岁的研究生约瑟夫森根据BCS 理论计算出，由于量子隧道的作用，可以有一直流电流通过两个超导金属中间的薄绝缘势垒。这就是直流的约瑟夫森效应。
他还提出了交流的约瑟夫森效应。他的预言被以后的实验证实。人们利用约瑟夫森效应制成了极其灵敏的探测器。1973年，约瑟夫森获诺贝尔物理奖。自超导电性发现起，人们就尝试利用它为人类服务。但超导电性还不能在各领域广泛应用的障碍在于超导体的临界温度太低。因此，从昂纳斯的时代开始，人们一直在寻找高临界温度的材料。80年代以来，高温超导材料的研究取得长足进展。
1986年1 月，瑞士的缪勒和柏诺兹经过3 年艰苦探索，用钡镧氧化物获得了30K 的超导转变温度。1986年4 月，他们在德国的《物理学杂志》宣布了这一成果，但未引起同行重视。其原因之一是论文只提到了这一材料的零电阻效应，而没有对抗磁性作探讨。1986年10月，他们再次投稿，肯定了所制备的样品具有完全抗磁性。不过这篇论文迟至1987年才发表。1986年11月，日本的内田等人按照缪勒等人的配方制出了类似材料，并证实了它的完全抗磁性。至此，缪勒和柏诺兹的研究工作得到公认。缪勒二人共获1987年诺贝尔物理学奖。1987年初，围绕高温超导材料展开了一场激烈的国际角逐，掀起了全球超导热。1987年2 月，美籍华裔科学家朱经武用钇代替镧，获得了起始转变温度为90K的高温超导陶瓷。3 天以后，中国科学院物理所赵忠贤研究组用钇钡铜氧化物获得了起始转变温度93K 的超导体。各国实验室不甘落后，纷纷用各种化合物进行探索。一段时间内，超导材料临界温度直线上升，简直是日新月异。1990年，日本日立研究所超导中心发现了钒系高温超导材料，其临界温度达132K，并更新了铜系超导理论。中国国家超导研究中心同年研制出锑铋系材料，临界温度也达132K.超导材料的应用也获得蓬勃发展。1990年7 月，日本宣布制成大型核反应堆必不可少的超导线圈，效果提高了近千倍；此外还研制成世界上第一艘超导电磁推动船。中国科学院物理所于1990年9 月研制出高温超导薄膜，达到世界先进水平。中国研制的高温超导量子干涉探测器已试用于野外地磁测量，初步试验结果令人满意，达到了世界先进的技术性能指标。
超导研究的下一个目标是使超导临界温度达到常温。人们正在探索新的途径，尝试用氟、氮、碳部分取代氧，或在钇钡铜氧化物中加钪、锶和其他一些金属元素。金属氢的超导电性也是目前科学家极力研究的一个课题。高温超导材料的突破，将导致一大群新技术的兴起，并将对人类文明产生深远的影响。
2.3纳米材料的研究
地位所谓纳米技术，是指在0.1~100纳米的尺度里，研究电子、原子和分子内的运动规律和特性的一项崭新技术。
科学家们在研究物质构成的过程中，发现纳米尺度下隔离出来的几个、几十个可数原子或分子，显著地表现出许多新的特性。纳米效应就是指纳米材料具有传统材料所不具备的奇异或反常的物理、化学特性，如原本导电的铜到某一纳米级界限就不导电，原来绝缘的二氧化硅、晶体等，在某一纳米级界限时开始导电。这是由于纳米材料具有颗粒尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子所占比例大等特点，以及其特有的三大效应：表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。
而利用这些特性制造具有特定功能设备的技术，就称为纳米技术。
从迄今为止的研究状况看，关于纳米技术分为三种概念。第一种，是1986年美国科学家德雷克斯勒博士在《创造的机器》一书中提出的分子纳米技术。根据这一概念，可以使组合分子的机器实用化，从而可以任意组合所有种类的分子，可以制造出任何种类的分子结构。这种概念的纳米技术未取得重大进展。第二种概念把纳米技术定位为微加工技术的极限。也就是通过纳米精度的“加工”来人工形成纳米大小的结构的技术。这种纳米级的加工技术，也使半导体微型化即将达到极限。现有技术即便发展下去，从理论上讲终将会达到限度。这是因为，如果把电路的线幅变小，将使构成电路的绝缘膜的为得极薄，这样将破坏绝缘效果。此外，还有发热和晃动等问题。为了解决这些问题，研究人员正在研究新型的纳米技术。第三种概念是从生物的角度出发而提出的。本来，生物在细胞和生物膜内就存在纳米级的结构纳米科技现在已经包括纳米生物学、纳米电子学、纳米材料学、纳米机械学、纳米化学等学科。从包括微电子等在内的微米科技到纳米科技，人类正越来越向微观世界深入，人们认识、改造微观世界的水平提高到前所未有的高度。
虽然距离应用阶段还有较长的距离要走，但是由于纳米科技所孕育的极为广阔的应用前景，美国、日本、英国等发达国家都对纳米科技给予高度重视，纷纷制定研究计划，进行相关研究。
三、凝聚态物理学的展望
通过半个多世纪的努力,凝聚态物质的研究已经取得了一系列令人注目的成果,其中既有重要的基础理论成果,如固体的能带理论、点阵动力学理论,磁性理论,超导电性理论,相变与临界现象理论等,又有震动世界的技术性成果,如半导体晶体管与激光器的诞生,新型铁磁性材料的发展等。仅半导体的研究就有11位科学家获得诺贝尔奖,超导体研究有8位科学家获得了诺贝尔奖,预期这一领域还会有人获奖。应该说多数成果还是在结构比较简单的材料中获得的,下一步应朝向物质结构复杂化的方向推进,这已成为科学界的共识。
结束语：凝聚态物理学所研究的对象是的我们人类的生产和生活有着密切的联系，对社会生产力的提高起着巨大的推动作用，每一项技术的发展，首先要有相应的材料作基础，新材料和器件的突破往往导致新的技术和及其产业的诞生。由于新结构、新现象和新机制层出不穷,对人类的智力构成强有力的挑战、跨学科的渗透，可以预见在将来很长的时间内，凝聚态物理学都一直会具有非常强的生命力，凝聚态物理学家们肯定也会大有作为。
参考文献：
【1】 李正中，《固体理论》，高等教育出版社，2002年
【2】 冯端，金国钧，《凝聚态物理学》，高等教育出版社，2003年
【3】 曹茂盛，《纳米材料导论》，哈尔滨工业大学出版社，2001年
【4】 张裕恒，《超导物理》（第三版），中国科学技术大学出版社，2009年
【5】 田强，涂清云，《凝聚态物理学进展》（第二版），科学出版社，2013年
中国古代学者对物理现象和规律的探究不仅深刻地影响着人们的价值观, 还导致一系列的技术发明, 极大地促进了中国社会经济和文化的发展。中国历史上有各种各样的发明创造, 包括火药、造纸、指南针、印刷术以及冶金术、航海术等等, 在相当长的一个时期, 特别是15世纪之前, 为人类文明的发展做出了伟大的贡献。
作为现代科学的物理学在欧洲文艺复兴之后, 得到了快速发展。从牛顿时代到爱因斯坦, 物理学的大师们做出了伟大的贡献, 在他们的努力下, 物理学领域中的伟大变革接踵而至。这一切不只是使人类对自然界的认识空前深入, 而是彻底改变了人们对宇宙、时间和物质的认识。
15世纪、16世纪, 哥白尼、布鲁诺、伽利略不怕打击、迫害, 首先向封建神权统治发起挑战, 让科学的阳光照亮人们的心灵。17世纪伟大物理学家牛顿的万有引力定律, 宣告了天上、地下都服从同—规律, 从而给封建神权统治以致命一击。18世纪, 物理学家巴本首先根据蒸气可以做功的物理思想, 设计出第一个蒸汽机模型。80年后, 又是在物理学家的指导下, 英国的技师瓦特才完成了蒸汽机的实用化改造, 蒸汽机的发明是物理学应用在技术上第一次伟大创新, 吹响了第一次工业革命号角。19世纪伟大物理学家法拉第发现电磁感应定律, 架起了电能与机械能相互转化的桥梁, 从而为人类的第二次工业革命 (电气化革命) 铺平了道路。尔后麦克斯韦建立了完整的电磁场理论, 奠定了20世纪电子信息技术基础。20世纪以相对论和量子论为代表的现代物理革命, 不仅带动了化学、生物学、医学等自然科学划时代发展, 并全面带动科技革命, 开创核能技术、电子技术、半导体技术、激光技术、超导技术、纳米技术、信息技术、材料技术和生物技术等一系列的科技革命, 使人类社会发生划时代飞跃, 进入自动化、信息化社会。“物理照耀世界”、“没有物理学发展就没有现代文明”这些口号, 既是对物理学在现代人类文明发展中伟大贡献的客观公正的评价, 也意味着在未来社会的发展中物理学仍然承担着重大的使命。几百年来, 人类文明史告诉我们, 经济和社会发展过程中物理学是一个强大的原动力, 也是一个无可替代的重要理论基础。
人类在地球上已经生存了几百万年, 有文字记载的文明时代也已有5000年, 但是为什么在漫长的历史中, 人类的生活方式、生产方式没有发生根本性变化?为什么直到18世纪工业革命, 尤其是19世纪电力技术革命以后, 人类社会才发生如此迅速的一次又一次革命性发展。这应该从物理学的创新发展中找到明确的答案。
物理学是一切自然科学和技术科学的基础。物理学作用于其他自然科学和技术科学, 催生了一大批分支科学和边缘交叉科学, 从而极大地推动了整个科学和技术, 甚至社会的发展, 改变了世界的面貌。例如, 建立在基因研究基础上的生命科学, 本身就是物理学家和生物学家携手共同努力的伟大创举。现代医学的诸多诊治方法, 如X光、B超、CT、核磁共振、射线、激光刀等, 都是直接应用现代物理学的成果。
物理学也是工程技术的基础。没有经典力学和热力学的发展, 就不会有一代又一代热机的改进和发展, 不能创造出汽车、火车、飞机, 不能有火箭和人造卫星, 以实现飞离地球、奔向太空探索的梦想。没有电磁感应理论, 就没有电力技术。
没有量子力学的创立, 就没有固体电子理论和半导体物理学, 就不能创造出晶体管、集成电路, 也就没有现代信息技术。物理学是现代物质文明的基础, 没有现代物理学就没有现代化家用电器, 没有现代家庭物质文明。
物理学科在培养实事求是、尊重客观事实的科学态度, 培养勇于拼搏、敢于创新的科学精神和系统地培养实验探究和理论分析相结合的科学方法方面、教育方面也有着特殊的地位。物理学的技术成果, 不断转化成生产力, 已经创造出越来越多的物质财富。物理学的思想文化成果同样是十分宝贵的财富, 它在提高公众科学文化素养方面有着十分重要的作用。应当看到, 在高新技术迅速发展给人们带来巨大物质财富和高度文明的同时, 也逐渐地滋长了人们技术至上、物欲横流等功利倾向, 忽视、远离基础科学研究, 忘记了创造现代文明的科学技术之母的物理学, 忘记了物理学一直在充当引领科技发展的火车头作用。物质文明可以通过商品市场普及到亿万家庭, 但是普及和提高精神文明却是一件十分艰巨的、长期的任务。公众的科学思想、科学方法和科学态度是需要进行长期教育培养的, 各级物理教育课程的实施可以有效地承担这一重任。
参考文献
[1]吴东好.物理学对其他学科和社会发展的意义[J].法制与社会.2009 (20)
[2]张丹.物理学与人类社会文明[J].科技信息.2009 (23)
这是一篇关于21世纪物理学发展的短文，奉献给广大读者的却是一份沉甸甸的思考，一份对本世纪未来的美好展望。在这个物欲横流的年代，一个年仅16岁的高二学生甘愿忍受寂寞，苦心孤诣地去关注物理世界的大话题，相信广大读者涌起的惊讶会与编者相似。短短的2个月间，我们接连收到了李山同学的数篇来稿，其中他对“哥德巴赫猜想”的猜想，令人一目。发现新人，扶持新锐，是《知识窗》的办刊宗旨。本着这一愿望，我们特发此文，希望得到广大读者的关注与探讨。
(一)回顾
我们不妨先回顾一下20世纪物理学领域发生了什么——
20世纪中前期，物理学的发展都是同人类一位无与伦比的天才息息相关的，正是他，颠覆了人类旧有的物理学观念，也正是他，开创了物理学发展的新纪元。
19世纪中期，能量守恒和转化定律的发现、热力统计学的建立，特别是法拉第和麦克斯韦在电磁力学上的发现，使得经历了近200年的发展，由伽利略和牛顿建立的古典物理学理论体系取得了史无前例的辉煌，古典物理学也由此达到顶峰。这些辉煌的成就使得当时不少物理学家都认为，在物理学领域里，原则性的理论体系已经建成，留给后人的，只不过是细节方面的补充和发展。
然而到19世纪末期，形势就发生了惊人的大逆转——历史的进程恰恰相反，一连串用古典物理学理论无法解释的现象接踵而来：以太漂移实验，元素放射性，电子运动，黑体辐射等等。在这样的新形势下，不少物理学家都试图在旧的古典物理学框架内部，用进行修补的办法来解决矛盾，但他们的努力却一一遭到失败。
终于在20世纪初期，物理学爆发了人类历史上第一次革命——相对论革命。爱因斯坦以天才的语言彻底推翻了历史悠久的物理学概念，提出了狭义广义相对论，从而成功地解决了物理学矛盾。在相对论革命中，质能方程E=MC的提出更为人类提供了一种新能源——核能，所以相对论革命也是一次伟大的能源革命；爱因斯坦又从根本上改变了人类对时间、空间、运动和物质等基本概念的认识，因而相对论革命又是人类历史上一次重大的思想革命。
经过相对论革命后，物理学的发展达到了一个史无前例的顶峰，相对论革命的辉煌成就，又使得当时不少物理学家认为：物理学领域里原则性的理论已彻底建成，留给后人的，只不过是细节方面的补充和发展。
然而到了20世纪末期，形势发生了惊人的大逆转，历史又呈现了极度惊人的相似，接踵而来的又是一系列让相对论物理学无法解释的现象，其中最具代表性的就是当今的物理学三大悬案：统一力学之谜、基本粒子之谜、宇宙形成及暗反物质之谜。在这样的新形势下，不少物理学家都试图在相对论物理体系内，用进行修补的办法来解决矛盾，但迄今为止，他们的行动都失败了!
统一力学之谜
力学是物理学最主要也是最重要的分支。17世纪，现代物理学的鼻祖牛顿在继承前人的基础上总结出了三大运动定律，并建立起了以万有引力定律为主体的经典力学体系，但其力学理论只适合解决宏观低速运动。进入20世纪，以爱因斯坦为首的一代物理学家，则跳出牛顿力学的框架，建立起了解决宏观高速运动(主要是电磁力)的量子力学体系。这样在当今物理学力学领域就耸立了两座大厦：一座是牛顿经典力学，一座是爱因斯坦量子力学。
爱因斯坦在晚年曾试图把万有引力同电磁力统一起来，尽管他的努力未获成功，但他的思想却在物理学界产生了深远的影响。爱因斯坦逝世后，世界上再没有出现革命性的理论物理学家，而统一力学也渐渐淡出物理的主流研究。
基本粒子之谜
与力学受冷落相反，基本粒子是当今物理学研究最最热门的课题。
基本粒子，原意是指内部结构不可再分的物质基本单元。早在19世纪中期，英国的道尔顿和意大利的阿伏加德罗就建立了原子——分子论：任何物质都是由分子或原子构成的，原子是不可再分割的微粒。但到19世纪末，经过汤姆生、卢瑟福、玻尔、查德威克等人的共同努力，又发现了电子、质子和中子，并且知道质子和中子组成原子核，原子核和电子组成原子，这时人们就把电子、质子和中子称为组成物质的最基本粒子，简称基本粒子。
随着科学技术的发展，从20世纪30年代以来，人们又源源不断地从宇宙射线和原子核实验中发现了大量的新基本粒子，例如正电子、超子、介子、反粒子等等，这些新基本粒子现已经发现了几百种之多，而且预计还有尚未发现的。
迄今为止，尚未有一种理论能解释这一奇怪现象，也没有一种理论能够统一这几百种粒子，包括当今最流行的夸克模型在内。
值得一提的是，在过去几十年中，有不少从事基本粒子研究的物理学家荣获诺贝尔奖，其中就有美籍华裔巨擘丁肇中和朱棣文。
宇宙形成及暗反物质之谜
迄今为止，大家普遍认为宇宙是由大爆炸形成的，但具体说法国际上还存在相当大的争议。“暗物质”是在20世纪30年代由天文学家提出的。与“哥德巴赫猜想”一样，“暗物质说”也是有概念而无实体，也就是说，直到现在还没有谁能最终证明所谓“暗物质”的存在。
天文学家却对“暗物质”给予高度评价，他们声称通过观察，宇宙中90％以上是“暗物质”。有的天文学家还认为，就算把宇宙中所有的物质(指地球、恒星、行星等可见物质)都移去也不会影响整个宇宙的命运，因为真正主宰宇宙命运的上帝是“暗物质”。因而可以说“暗物质”的发现和研究对整个物理学是个巨大的挑战，一旦把它找到，整个物理学就得改写。
在物理学界又有一种“反物质”的说法，物理学家大都认为：宇宙在大爆炸之初，产生了正物质和反物质，我们居住的是正物质宇宙，而事实上还有一个反物质宇宙!反物质宇宙在哪里?什么样?有外星人吗?跟UFO又有什么关系?
以上的三个谜难道只有“天”才知道吗?
(二)预测
假如让一个性急的人下一个预测，那他也许会说，在2005年我们就能见证物理学的又一场革命；假如从科学的角度出发，我们却可以下一个肯定的结论：21世纪必然要发生物理学革命!
从历史上看，人类的认识总是由不完善到相对完善，相对完善后，随着科学技术的进步，人类肯定又会再积聚一些问题，当积聚达到一定程度时肯定就会发生革命——各个领域都一样，物理学领域尤为明显。
要掀起物理学革命肯定需要一位天才人物来领导，他是谁?他又怎样去解决当今的物理学三大悬案?我们不妨先作一些大胆的猜测：
首先，他肯定会非常年轻，甚至年轻到我们意想不到的程度，这跟相对论革命会有着相似之处——1905年爱因斯坦提出狭义相对论时年仅26岁!
第二，他极有可能是一个“门外汉”，一个极度聪明的“门外汉”，就像相对论革命一样，真正起来领导一次成功革命的，不是哪个国家大名鼎鼎的科学教授，相反仅是一个在瑞士伯尔尼专利局默默工作、默默奋斗的小公务员(1902-1909年爱因斯坦在伯尔尼专利局当了7年审查员)!
注意!以上两个结论是非常有科学道理的：人类科学的进步就是一个不断否定旧理论和提出新观点的过程，而他的年轻就注定他会有一个开放、喜欢探究和充满活力的头脑，“门外汉”的身份则为他敢于向权威挑战提供了可能!
摘 要：高中历史课中关于学科交叉内容的教学应该引起广泛关注。教师在教学时应努力打通学科壁垒, 促进学生全面发展。如讲授“物理学的重大进展”一课时, 应深入研究课标要求, 精心备课, 通过讲授学科意义上的物理学等, 使学生理解物理学学科的内涵、特点;通过讲授亚里士多德对物理学发展的历史性贡献, 使学生认识物理学科的历史传承性;通过讲授物理学思想方法等, 使学生理解物理学科的文化属性。最终使学生融合科技与人文两种文化, 认识物理学理论在自然科学理论发展中的历史地位和意义。
关键词：历史教学; 交叉学科; 文理相通; 物理学;
高中历史中, 涉及历史学与文学、艺术学、经济学、教育学、自然科学等学科交叉的内容, 如何在历史教学中恰当地处理这一内容, 是广大一线历史教师面临的挑战。以人教版《历史3》 (必修) 第四单元“近代以来世界的科学发展历程”中第11课“物理学的重大进展”为例分析历史与物理学的交叉学科教学[1]。
一、深入研究课标要求
课标是教学中的重要依据, 第11课课标要求:“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。知道相对论、量子论的主要内容, 认识其意义。”
从要求中可以看出, 学生只需要“了解”“知道”经典力学、相对论、量子论的主要内容, 不必“掌握”与“应用”。众所周知, 物理学是自然科学的基础, 是一门高度定量、理论和实验高度结合的精确精密科学。学科本身的难度是比较大的。在历史教学中, 不宜在物理内容的具体解释上过多展开, 尤其是在相对论、量子论方面。事实上, “在学情方面, 高二学生在物理学习中对经典力学有所了解, 具有一定的知识储备, 但他们尚未学习过量子论和相对论等知识。”[2]在这种情况下, 对于具体物理知识而言, 教师只需要依据教材内容和参考资料, 做适度讲解即可。
课标要求学生认识物理学理论在自然科学理论发展中的历史地位和意义, 这应该是历史教学的重点。如何把握这一重点?笔者认为, 首先要理解物理学学科的内涵和特点;其次要认识物理学科的历史传承性;最后要理解物理学科的文化属性。
二、物理学的内涵及特点
物理学经历了五次理论的大综合 (牛顿力学的建立、能量守恒定律的建立、电磁理论的建立、相对论的建立、量子理论的建立) , 极大地推动了社会生产力的进步, 引发了蒸汽技术时代、电气技术时代、信息技术时代的到来。物理学对人们生活水平的提高所起的作用也是有目共睹的, 无需多言。但究竟什么是物理学?
很多学生认为物理学就是一些机械设备、电子设备、光学仪器等的集合。在这样的认知下, 当看到教材中出现的“经典力学”“相对论的创立”“量子论的诞生与发展”等条目时, 会产生“这是物理学吗”“这是有趣的物理学吗”“这是五彩缤纷的物理学吗”等一系列疑问而不知所措。此时, 教师要因势利导并告诉学生, 大家熟知的家用电器、能源技术、半导体技术以及激光技术等高新技术都是物理学在社会生产生活中的广泛应用。而学科意义上的物理学, 是研究自然界最基本的物质结构与运动规律、最普遍的相互作用以及所使用的实验手段和思维方法的自然科学, 其包含三个系统:知识系统、原理与方法系统、实物系统[3]。
物理学知识系统按研究对象划分, 已包含高能物理学、原子分子物理学、凝聚态物理学、天体物理学等;按研究要素可包含物质、能量、空间、时间及它们的相互作用等;按理论体系可包含经典力学、相对论、量子论等。教材中主要介绍的是物理学理论体系。“追随一个伟大的物理学理论行进, 看看它宏伟地展现了它从初始假设出发的规则的演绎, 看看它的推论描述了众多的实验定律直至最小的细节, 人们不能不被这样的结构之美而陶醉, 不能不敏锐地感到这样的人的心智的创造物真正是艺术作品。”[4]
物理学理论是通过概念的抽象和定义、为数很少的基理、规则的数学运算演绎建立起来的既能解释已有现象又能准确预言未知实验结果的命题体系。我们知道, 自然界提供的事实不可胜数, 人们不可能把所有事实都变为记忆并传播。但当人们把个体事实中的带有普遍性的共同点抽取出来, 继而形成物理学概念及定律即命题而代替了大量的具体事实时, 人们就可以通过命题方便地记忆并传播事实。当然, 物理学进一步把这些命题浓缩在为数很少的基理中, 根据这些基理, 人们能够无遗漏、无重复地演绎出所有的物理学定律, 大大减轻了人们的心智负担。经典力学、相对论等就是这样的理论体系。经典力学建立在力学三定律之上;电动力学建立在“场”和麦克斯韦方程组之上;狭义相对论建立在光速不变和相对性原理之上;广义相对论建立在等效原理和广义协变原理之上;量子力学建立在波函数和薛定谔方程之上。就像文件盒上的标签, 有逻辑地把不是同一类的文档分开, 人们能迅速找到所需要的文档, 而不至于乱找或拿错。同样, 物理学理论能够使人们准确找到可以解决给定问题的定律, 这让物理学定律群变得更易掌握, 变得更美。
物理学原理系统包含真理性原理、简单性原理、统一性原理等;方法系统包含演绎归纳法、类比联想法、猜测试探法、模型化方法、实验方法等。物理学实物系统包括为探究物理问题而制作的粒子加速器、激光器、天文望远镜等专业仪器设备。
三、物理学科的历史传承性
教材中讲“经典力学”时, 用较大篇幅谈意大利物理学家伽利略的突出贡献, 其中也提到了古希腊哲学家亚里士多德。事实上, 亚里士多德对物理学的发展有着历史性贡献。对于这一点, 作为历史教师, 应抱着尊重历史的态度给学生讲清楚。亚里士多德的传世名言“我敬爱柏拉图, 但我更爱真理” (吾爱吾师, 吾尤爱真理) [5]就是第一个贡献。这句名言启示人们不要被动接受知识, 要认识到知识的可辩驳性, 能够在继承的`基础上审视性地评价现有的理论和传统, 这也正是近代以来物理学的研究风格。如教材所述, 伽利略批驳了人们长期信奉的亚里士多德运动理论正是这一风格的体现。同时也要注意到, “伽利略的思想不是从天上掉下来的, 他经历了曲折的摸索过程。开始, 他甚至还是亚里士多德的维护者。”[6]这说明, 物理学的研究离不开历史环境, 研究是在继承前提下的创新。教材中也较详细地介绍了牛顿的杰出贡献, 还谈到绝对时间和空间问题。几百年来, 不少人怀疑绝对时空概念, 奥地利物理学家马赫在他的《力学史评》中就作出了批驳。爱因斯坦高度评价马赫的工作, 称其为“相对论的先驱”, 这都是“吾爱吾师, 吾尤爱真理”的具体表现。亚里士多德第二个贡献是他的自然哲学目标:找出事物本性和原因, 为此他研究重物下落等自然现象。功夫不负有心人, 最终他在总结前人成就的基础上, 创造性地提出理论, 留下着作如《物理学》等。“物理学”的名称就来自亚里士多德的《物理学》一书。从牛顿的经典物理学奠基之作《自然哲学之数学原理》 (1687) 一书的名字也可看出物理学与自然哲学密切的关系。第三个贡献是他朴素的概念抽象与数学运算方法。“在亚里士多德的着作中讨论了力学问题。这个伟大的逍遥学派领悟到在矩形这种特殊情况下力的平行四边形的概念。”[7]这一成就非同小可。如前所述, 物理学研究工作是难度较大的工作之一, 之所以难, 原因是这种脑力劳动不是单纯的、同类的劳动量的增加, 而是要求人们抽象出客观存在却超越人们感觉经验的对象, 且要求对这些对象进行规则的数学运算演绎, 建立起经得起实验检验的规律。那么, 亚里士多德能够抽象出力的概念并领悟到带有“数量”特征的平行四边形的概念, 很了不起。他还曾把杠杆等客观事物与有“数量”特征的圆联系起来, 并进行“数学运算” (把运动分解为切向运动和法向运动) , 试图建立杠杆理论。这种概念抽象与数学运算的方法一直历史地体现在了物理学发展过程中:牛顿发明了微积分数学, 并综合了从伽利略时代以来一个世纪的物理学工作, 形成了经典力学体系;爱因斯坦提出的相对论实现了极度数学化上的物理统一性;以波粒二象性概念为基础的薛定谔波动力学与海森伯矩阵力学的数学等价性。即使在现代量子论中, 基本粒子也仍然是数学形式。
四、物理学科的文化属性
人教版《历史3》 (必修) 主要讲授思想文化史, 设置的“物理学的重大进展”一课也应在文化层面展开讲解。“物理文化是古代哲学家、近代物理学家和现代物理共同体历经数千年逐步创造的物理知识体系、观念形态、价值标准以及约定俗成的工作方法的总和。”[8]物理知识体系不再赘述, 这里主要谈物理学思想方法等。
物理学不仅深刻揭示了客观规律, 而且还形成了一整套最基本、最典型、独特而有效的思想方法体系。譬如, 伽利略意识到不能仅靠观察天体运动等自然界已有现象来研究问题, 还需使被观察的客体处于受控状态并进行测量, 于是发明了实验方法。在研究落体运动定律时, 他通过改变距离、测量时间或改变时间、测量距离的斜面实验取得重要进展。同时, 他还运用理想化方法把实验和数学结合起来, 对物理学提出了严格的定量要求。在此基础上, 牛顿深信从实验现象通过归纳分析能得到接近真实的结论, 如出现新现象或例外情况只需进一步归纳修正即可使结论更精确。同时, 牛顿还深信自然界存在简单的内在和谐, 承认物质世界具有共同的物质属性, 在此思想指导下, 他把行星和地上物体的运动都统一在了万有引力和牛顿三定律中。把上述牛顿的自然哲学思想概括起来即物理学原理系统:真理性原理、简单性原理、统一性原理等。这样的思想方法带给人们源自于物质世界本质的启示, 对人的思想观念也产生了深远影响, 促使人们形成了追求真理、尊重客观规律、重视实践的科学意识。
此外, 作为相对论创立者的爱因斯坦的“探索精神、富有哲理的科学思维、高度的社会责任感和高尚的品德都深入人心, 为人们留下了宝贵的精神财富”[9]。如在认识论上带来的巨大改变:要谈认识, 客体必须不能脱离环境, 且“认识主体”也必须包括在客体所处环境中, 并通过运动和变化才能被认识。这对分析人类历史、人类文化、人类社会与环境之间的关系有重要的启发意义。
总之, 高中历史课中关于学科交叉内容的教学应该引起广泛关注和高度重视。现在讲培养又“专”又“博”的T型人才, 既要求学生在“文”“理”大学科内部要有宽广的学术视野, 同时还要求学生“文理相通”。它的迫切性在夏商周断代工程等历史文化活动中显而易见。因此, 教师在进行学科交叉内容教学时, 一定要精心准备, 努力打通学科壁垒, 尤其要融合科技与人文两种文化, 促进学生全面发展。
参考文献：
[1]人民教育出版社, 课程教材研究所, 历史课程教材研究开发中心.历史3 (必修) (第3版) [M].北京:人民教育出版社, :54―57.
[2]陈志刚, 覃玉兰.例谈历史备课的出发点[J].历史教学, (5) :38―43.
[3]解世雄.物理文化与教育[M].北京:科学出版社, 2009:44.
[4][法]皮埃尔・迪昂.物理学理论的目的与结构[M].李醒民, 译.北京:商务印书馆, 2011:29―30.
[5]吴国盛.科学的历程 (2版) [M].北京:北京大学出版社, :79.
[6]郭奕玲, 沈慧君.物理学史 (2版) [M].北京:清华大学出版社, 2005:16.
[7][美]弗・卡约里.物理学史 (2版) [M].戴念祖, 译.范岱, 年校.桂林:广西师范大学出版社, :3.
[8]解世雄.物理文化与教育[M].北京:科学出版社, 2009:13.
第11课 物理学的重大进展
★ 学习目标
1.了解伽利略、牛顿对经典力学建立的主要贡献，认识经典力学在近代自然科学理论发展中的历史地位。
2.知道爱因斯坦相对论、普朗克量子论的主要内容，认识相对论、量子论的意义。
★ 主干梳理
一、物理学的重大进展
（一）经典力学
1.经典力学的重要奠基者──伽利略
（1）背景： 不仅解放了人们的思想，也对科学研究产生了重要影响。（2）成就：
①创立科学的研究方法：观察和。②物理学：发现自由落体定律等物理学定律。
③天文学：自制望远镜观察天体并取得大量成果的第一人，证明了哥白尼“日心说”的正确性。
（3）意义：开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的 科学，为后来经典力学的创立和发展奠定了基础。
2.牛顿创立经典力学
（1）标志： 年牛顿发表，提出物体运动三大定律和万有引力定律。（2）特点：以 为基础，以 为表达形式。（3）意义：
①经典力学体系的建立标志着近代科学的形成。
②经典力学体系具有科学性和预见性：牛顿力学体系对解释和预见物理现象具有决定性意义，根据牛顿力学体系，人们发现了海王星和冥王星。
（二）爱因斯坦相对论的创立
1．历史背景：经典力学无法解释研究中遇到的一些新问题，面临着挑战。2．相对论的提出及主要内容：
（1）提出：，爱因斯坦提出了著名的相对论。
（2）内容：相对论包含狭义相对论和广义相对论。
狭义相对论认为，物体运动时，会随着物体运动速度增大而增加，同时，和 也会随着物体运动的变化而变化，即会发生尺缩效应和钟慢效应。
广义相对论认为，空间和时间的性质不仅取决于物质的运动情况，也取决于物质本身的 状态。
3．意义：
（1）相对论的提出是物理学思想的一次重大革命，它否定了经典力学的 时空论，深刻地揭示了时间和空间的本质属性。
（2）爱因斯坦的相对论也 了牛顿力学，将牛顿力学概括在相对论力学之中，推动物理学发展到一个新的高度。
（三）量子论的诞生与发展 1．诞生的背景：（1）19世纪末20世纪初，电子和放射线的发现，打开了原子的大门，人们对物质的认识深入到了原子内部。
（2）大量的实验表明，微观粒子的运动不能用经典力学的理论来说明。2．量子论的诞生、发展和量子力学：
（1）诞生： 年，德国物理学家 提出量子假说，宣告了量子论的诞生。普朗克由于创立了量子理论而获得了诺贝尔物理学奖。（2）发展：
①爱因斯坦利用量子论成功地解释了 效应。②丹麦物理学家玻尔提出了有关 的量子理论。③20世纪30年代量子力学建立起来。3.量子论和量子力学的影响：
（1）量子论使人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步，成为20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一。
（2）与 一起构成现代物理学的基础，并弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足。
（3）推动了物理学自身的进步，开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。
★ 问题探究
归纳近代科技产生、发展的原因。（从经济、政治、思想、个人等方面考虑）
★ 巩固练习
1．伟大的物理学家牛顿对人类的主要理论贡献是
A．建立经典力学体系 B．发现落体定律 C．提出相对论 D．创立量子力学
2．物体运动时，质量会随着物体运动速度的增大而增加，同时，空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化，这是哪一理论的内容
A．万有引力定律 B．狭义相对论 c．惯性定律 D．广义相对论 3．下列表述不正确的是
A、牛顿创立的经典力学是经典物理学的基础
B、经典物理学所适用的主要是日常生活中的物理现象 C、相对论的提出证明经典的物理学是完全错误的
D、量子理论使人类对微观世界的基本认识有了革命性的进步
4．海王星的发现是根据
A．哥白尼日心说的推算 B牛顿理论的推测
C.法拉第学说的计算 D.爱因斯坦对时间、空间属性的揭示 5．爱因斯坦的相对论与牛顿力学体系的关系是
A．完全继承 B．完全否定 C．有否定、有发展 D．没有任何关系
6.爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，主要是因为 ①否定了经典力学的绝对时空观 ②揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性 ③打破了经典力学体系的局限性 ④使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界 A、①②③ B、②③④ C、①③④ D、①②④ 7.现代物理学的基础是
A、牛顿力学 B、相对论 C、量子假说 D、量子论、相对论
8.有人说，如果说文艺复兴把神从人们的生活中驱逐出去；哥白尼的《天体运行论》把神从天文学中驱逐出去；17世纪的牛顿把造物主从无生命现象的研究领域驱逐出去；19世纪把造物主从有生命现象的研究领域驱逐出去的是
A、达尔文 B、法拉第 C、居里夫人 D、爱因斯坦
9．达尔文进化论使人们不再把动物和植物之间、动物和人类之间的区别看作是绝对和神圣的，主要原因是达尔文进化论 A.是时代进步的综合产物 B.说明生物物种是由简单的物种演化而来的
C.打破了上帝造人的神话 D.改变了绝大多数人对生物界和人类在生物界中位置的看法 10．下列活动冲击了封建神学，推动了生物学进展的有：
①文艺复兴 ②宗教改革 ③启蒙运动 ④资产阶级革命 ⑤工业革命 A．①②③④⑤ B．②③④⑤ C． ①③ D．①③④⑤
11．1859年以后，信仰再次产生严重的危机。宗教真理之金同那个盛装它的古老破旧的钱袋一起丢弃了，而且再也找不回来了。这主要是由于
A．马丁·路德提出信仰得救，与“上帝直接对话”B．选尔文发表《物种起源》，否定生物“神创说”
C．牛顿创立经典力学理论，摆脱神学对科学的束缚D．赫胥黎创立人猿同祖论，否定“上帝造人说”
★ 主干梳理
一、（一）文艺复兴运动；实验；近代；1687；《自然哲学的数学原理》；实验；数学。
（二）20世纪初；质量；空间；时间；分布；绝对；发展。
（三）1900；普朗克；光电；原子；量子论；相对论。
★ 问题探究
归纳近代科技产生、发展的原因。
(1)经济：资本主义生产关系的产生、发展是近代科技产生的前提和根本推动力。(2)政治：资产阶级民主政治的建立，为近代科技提供了自由发展的空间。
(3)思想：思想的解放（文艺复兴、宗教改革、启蒙运动）为近代科技的发展扫清了精神枷锁。(4)风气：面向现实，重视实践，崇尚理性的科研精神也有利于科技的发明和发展。(5)个人：科学家们的不懈努力。
第一节 周敦颐
一、周敦颐生平与著作
周敦颐，字茂叔，生于1017年，卒于1073年。道州营道人（今湖南道县）。少而孤，养于其舅父龙图阁学士郑向家。景祐三年（1036年），二十岁，以其舅父郑向“序例应荫子，乃奏补，康定元年（1040年）母丧除服，为洪州分宁县主簿，后长期任州县小吏，善断狱，作风精细严谨。《宋史·道学传》：
为分宁主簿。有狱久不决，敦颐至，一讯立辨。邑人惊曰：“老吏不如也。”部使者荐之，调南安军司理参军。有囚法不当死，转运使王逵欲深治之。逵，酷悍吏也，众莫敢争，敦颐独与之辨，不听，乃委手版归，将弃官去，曰：“如此尚可仕乎！杀人以媚人，吾不为也。”逵悟，囚得免。
嘉祐六年（公元1061年）迁国子博士，通判虔州，道经庐山，爱其山水之胜。“因家庐山莲花峰下。前有溪，合于溢江，取营道所居濂溪以名之。”（《宋史·道学传》）于溪上建濂溪书堂。故学者习称他为濂溪先生，其学称之为濂溪之学或濂学。
《宋史·道学传》称周敦颐： 博学行力，著《太极图》，明天理之根源，究万物之终始。
又著《通书》四十篇，发明太极之蕴。序者谓“其言约而道大，文质而义精，得孔、孟之本源，大有功于学者也。”
二、濂溪先生之人格风貌与思想地位
（1）寻孔颜乐处
《宋史·道学传》曰：
掾南安时，程珦通判军事，视其气貌非常人，与语，知其为学知道，因与为友，使二子颢、颐往受业焉。敦颐每令寻孔、颜乐处，所乐何事，二程之学源流乎此矣。故颢之言曰：“自再见周茂叔后，吟风弄月以归，有‘吾与点也’之意。”
《通书·颜子第二十三》
颜子一箪食，一瓢饮，在陋巷，人不堪其忧，而不改其乐。
夫富贵，人之所爱者也。颜子不爱不求，而乐乎贫者，独何心哉？ 天地间有至贵至爱可求，而异乎彼者，见其大而亡其小焉尔。
见其大则心泰，心泰者无不足，无不足则富贵贫贱处之一也。处之一则能化而齐，故言子亚圣。
（2）窗前草不除——生生之德与自然情怀
《宋元学案·卷十二》：
周茂书窗前草不除去，问之云：“与自家意思一般”。《佛法金汤编》：
佛印住鸾溪，敦颐谒见，相与讲道。问曰：“天命之谓性，率性之谓道，禅门何谓无心是道？”师曰：“疑则别参。”公曰：“参则不无，毕竟以何为道？”师曰：“满目青山一任看。”公有省，一日忽见窗前草生，乃曰：“与自家意思一般。”
黄庭坚称其“人品甚高，胸怀洒落，如光风霁月。”
（3）思想地位
《宋史·道学传》
文王、周公既没，孔子有德无位，既不能使是道之用渐被斯世，退而与其徒定礼乐，明宪章，删《诗》，修《春秋》，赞《易象》，讨论《坟》、《典》，期使五三圣人之道昭明于无穷。故曰：“夫子贤于尧、舜远矣。”孔子没，曾子独得其传，传之子思，以及孟子，孟子没而无传。
两汉而下，儒者之论大道，察焉而弗精，语焉而弗详，异端邪说起而乘之，几至大坏。千有余载，至宋中叶，周敦颐出于舂陵，乃得圣贤不传之学，作《太极图说》、《通书》，推明阴阳五行之理，命于天而性于人者，了若指掌。
朱熹《像赞》曰：
道丧千载，圣远言湮，不有生觉，孰开后人。书不尽言，图不尽意，风月无边，庭草交翠。
二、《太极图说》“无极而太极”的宇宙论
（1）《太极图》之渊源
朱震曾说：“濮上陈抟以《先天图》授种放，放传穆修，„„修以《太极图》传周敦颐，敦颐穿程颢、程颐。”（《宋史·儒林传·朱震》）
一般认为，《太极图》源于道教系统的《无极图》或《太极先天图》。
（2）《太极图说》的内容
无极而太极。太极动而生阳，动极而静，静而生阴，静极复动，一动一静，互为其根，分阴分阳，两仪立焉。
阳变阴合，而生水、火、木、金、土，五气顺布，四时行焉。五行一阴阳也，阴阳一太极也。太极本无极也。五行之生也，各一其性。
无极之真，二五之精，妙合而凝，乾道成男，坤道成女。二气交感，化生万物，万物生生，而变化无穷焉。
惟人也得其秀而最灵，形既生矣，神发知矣，五性感动而善恶分，万事出矣。圣人定之以中正仁义（自注：圣人之道，仁义中正而已矣）而主静（自注：无欲故静），立人极焉。故圣人与天地合其德，日月合其明，四时合其序，鬼神合其吉凶。君子修之吉，小人悖之凶。故曰：“立天之道，曰阴与阳。立地之道，曰柔与刚。立人之道，曰仁与义。”又曰：“原始反终，故知死生之说。”大哉《易》也，斯其 至矣。
（3）周敦颐的宇宙发展图示：无极而太极——阴阳——五行——人与万物
“无极”是其宇宙论的出发点，它自身寂然不动，独一无二，但它派生“太极”，“太极”生阴阳，由阴阳而生五行，由五行而生人与万物。
（4）太极动静
太极动而生阳，动极而静，静而生阴，静极复动，一动一静，互为其根，分阴分阳，两仪立焉。
首先，太极之运动是阴阳产生的根源。
其次，动极而静，静极复动，互为其根，动静之间对立统一，循环往复。再次，动而不失其静，用而不离乎体也。
（5）主静立人极
圣人定之以中正仁义而主静，立人极焉。
所谓“人极“，即道德的极致，即中正仁义。主静：无欲故静。
无欲主静，乃濂溪之学的功夫论。
三、《通书》论诚体
朱熹：“盖先生之学，其妙悬于《太极》一图，《通书》之言，乃其纲领也。《通书》共二十九章。
《诚上·第一章》：
诚者，圣人之本。“大哉乾元，万物资始”，诚之源也。“乾道变化，各正性命”，诚斯立焉，纯粹至善者也。故曰：“一阴一阳之谓道，继之者善也，成之者性也。”“元亨”，诚之通。“利贞”，诚之复。大哉《易》也，性命之源乎？
这是以《中庸》之“诚”合释《易传》之《乾彖》。
《中庸》曰：“诚者天之道也，诚之者人之道也。”天之道以诚为体，人之道以诚为本，为工夫。
周敦颐认为，乾道变化及宇宙的变化流行不过是一诚体之流行。
（1）“大哉乾元，万物资始”，诚之源也。
万物的创生，乃诚体之发用，为其开始。
（2）“乾道变化，各正性命”，诚斯立焉，纯粹至善者也。
万物成始成终的过程，为诚体之实现。
（3）“元亨”，诚之通。“利贞”，诚之复。
由“元亨”说诚之通达万物，由“利贞”说诚之成就万物，诚体贯彻始终，无间朗现。
关键词：历史形态,哲学心理学,科学心理学
0 引言
什么是心理学的历史形态,在心理学的发展历史中,曾经出现过哪些形态,现在又存在着或者说发展着哪几种历史形态?带着这样一些问题,笔者开始研究和思考这一课题。所谓形态,就是指事物的形状或表现出的状况;也指事物在一定条件下的表现形式。心理学的历史形态,就是指心理学在历史条件下的表现形式。心理学史上经常有一句话评价心理学的历史:心理学有一个长期的过去,但只有一个短暂的历史。这句话的意思就是,心理学作为非科学的形态有数千年漫长的演变,但作为科学的形态则只有一百多年短暂的发展。或者说人类对于心理学的探索有十分久远的过去,但是现代科学心理学只有一百多年的历史。通常,人们把1879年冯特在莱比锡大学建立世界上第一个心理学实验室这一事件作为科学心理学诞生的标志。并以此为分水岭,认为心理学历史上曾经出现过两种历史形态,即哲学心理学和科学心理学。与很多自然科学一样,在心理学尚未成为一门独立科学之前的漫长岁月里,心理学是依附于包罗万象的哲学这一母体而存在的。一直以来,在哲学的追问中,哲学家们非常关注人类的心理问题,一直在探讨人类心理的性质、构成以及活动方式。这便是以哲学的方式(主要是思辨的方式)对人的心灵、对人的心理、对人的意识、对人的欲望、对人的意向、对人的思考等等的探求,即哲学心理学。而在19世纪中后期开始,在心理学成为独立的学科门类之后,为了维护自己独立学科的地位,心理学以实证科学或实验科学自居,极力排斥哲学,把自己与哲学严格区分开来。他们的目标就是使心理学科学化,使心理学也像物理、化学那样的自然科学一样,有科学的研究方法和尊严。也就是说,在很多心理学家或者心理学者们看来,当科学心理学从哲学的母体中诞生出来后,就取代了哲学心理学,成为了唯一合理的心理学。同时,心理学界还有另外一种声音,认为心理学在自身的演变和发展过程中,存在着不同的和多样的历史形态,包括常识的心理学、哲学的心理学、宗教的心理学、类科学的心理学和科学的心理学。这些不同形态的心理学并没有随着现代科学心理学的出现而消亡,它们依然存在于现实生活当中和学术研究之中,并在不同的生活领域和思想领域中发挥着重要的作用,心理学的发展并不是一个连续的更替关系,而是数条线并存,相互影响,共同发展的过程。
1 常识心理学
所谓常识心理学,是指常人对心理行为的性质、构成、功能和根源的归类、假定、猜想、解释和干预。常识心理学也常常被称之为民俗心理学、素朴心理学等。这是普通人在日常生活中创建的心理学,是存在于普通人生活经验中的心理学。自从有了人类,有了人类的意识,有了人类的自我意识开始,人就有了对自身心理行为和心理生活的经验直观的理解、解释和构筑。人都是依据于常识而生活的。普通人在日常生活中,都会有关于自己、关于他人、关于自己与他人关系的生活经验或经验常识。这是一种素朴的理解和解说。
2 哲学心理学
所谓哲学心理学,是由哲学家、宗教家和社会理论家建立起来的,是对普通人日常心理生活的总括和提升,并提供了对人的心理或精神活动的更为系统、更为深入、更为明晰和更为透彻的理解和解释。哲学心理学可以分为两大类:一是建立在科学心理学的客观知识体系基础之上的哲学探索,它是哲学心理学现阶段的表现形式,它并不直接涉及人的心理行为,而是反思或探讨心理科学研究人的心理行为的前提假设;另一类是建立在心理生活得经验直观基础之上的哲学探索。
3 宗教心理学
所谓宗教心理学,是指宗教的含义或是宗教传统中的宗教心理学,是宗教家按照宗教的方式对人的心理行为的说明、解释和干预。并不是科学心理学的方式,但却是十分丰厚的心理学资源。它以宗教的方式给出了关于信仰、信念、价值定位、价值追求等等人的心理的意向性方面的解释和阐释。同时,宗教家或宗教学者还把人的一些独特的心理行为放置在了一个重要的位置上,给予了十分特殊的关注,进行了宗教方式的探索。
4 类科心理学
所谓类科学心理学,在与科学心理学相类同或相类似的其他科学分支中的心理学思想、心理学理论、心理学方法、心理学技术。这些研究和成果也在特定的角度、特定的方面或特定的层次,也以特定的方式、特定的方法或特定的技术,揭示和阐释了人类的心理行为,并为心理科学的诞生和发展提供了十分重要和不可忽视的基础和内容。如,哲学研究中蕴含了诸多心理学的内容;物理学为科学心理学提供了考察和探究物理课题的基本科学方式和方法;化学为心理学提供了元素分析的、分解化合的、物质合成的研究内容和方法;电子科学提供了理解人的内在心理的外在的途径;生物学提供了关于人的心理行为基础的研究;生态学提供了公生发展的生态学方法论;社会学提供了对人的群体心理和社会心理的描述和解说。
5 科学心理学
改革的宗旨是让学生觉得物理实验无处不在，让物理实验不限时间，不限空间地在学生中“悄悄地”进行。
第一，把一些物理实验器材放在学生触手可及的地方，我们在教室设置一个小小的实验平台，在上面放一些师生的自制实验器材，教师鼓励学生创造自做各种小实验，比如放一些自制望远镜、自制温度计、自制磨擦起电的器材、自制土电话等，学生在小学做的照相机、万花筒等器材都可以放在实验平台上，这样既方便学生随时研究、探索这些实验，同时又能激发学生的动手动脑能力。
第二，最主要的是打破现在物理实验室的管理方法，成立一个实验室“超市”，把所有各种实验器材摆放出来，包括做实验的辅助器材，同时每一个实验台上配备一张使用说明的小卡片，可以把一些较难的实验和一些有危险的实验放在“雅间”，在“雅间”安排实验教师指导前来做实验的学生。实验“超市”对学生全天开放，这样学生可以在课余时间随时进来参考使用说明的小卡片“摆弄”这些实验，逐渐地学生由“摆弄”这些实验到研究这些实验，从中发现的问题如果不理解可以请教“超市”里实验教师，直到理解掌握。个别实验可以让学生拆开或组装，比如把电动机模型的各部分拆开摆放，让学生自己动手组装，在组装过程中了解哪一部分是磁铁，哪一部分是线圈等，在学生研究的这些实验中，有的实验还可能没有学，但学生会操作后再在课堂上学习原理就容易的多，这样不仅激活学生学习物理的兴趣，同时降低教学难度，在学校形成浓厚实验氛围。一些伟大的科学家就是通过不断实验做出重大发明。
第三，设置一个意见栏，征求学生改进各种实验的意见，让学生感到是在进行科学探究、科学发明，增加自信心，发掘学生潜在的能力，不断鼓励学生他们可能是牛顿第二、焦耳第二，他们的前途充满光明。
第四，建立一个维修台，聘请一些有能力的学生义务维修实验器材，较难的由教师维修，在此过程中学生可进一步了解实验器材的构造和原理。
随着科学的发展物理学所研究的内容越来越丰富，所研究的物理问题越来越深入，教师所起的作用不仅仅是传授知识，更重要的在学生探究科学的道路上起抛砖引玉的作用。
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