物质与思想之争

1　物质与思想之争——物理学的启蒙运动

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物理学一词起源于古希腊，原意是指自然，古代时的欧洲人称呼物理学为“自然哲学”，我国最早见于明末清初科学家方以智的百科全书式著作《物理小识》。

中国物理学之父——吴大猷

物理学是一门自然科学，是研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律及所使用的实验手段和思维方法的自然科学，更广义地说，物理学是对于大自然的研究分析，目的是为了要明白宇宙的行为。

物理学是最古老的学术之一，在过去的2000多年，物理学与哲学、化学等经常被混淆在一起，相提并论。直到16世纪科学革命之后，才成为一门现代科学。现在，物理学已成为自然科学中最基础的学科之一。物理理论通常是以数学的形式表达出来。经过大量严格的实验验证的物理学规律被称为物理定律。然而如同其他很多自然科学理论一样，这些定律不能被证明，其正确性只能靠反复的实验来检验。物理学对我们的日常生活影响深远，这是因为物理学的突破时常会造成新科技的出现，物理学的新点子很容易会引起其他学术领域产生共鸣。例如，在电磁学的进展，直接地导致像电视、电脑、家用电器等新产品的出现，大幅度地提升了整个社会的生活水平；核裂变的成功，使得核能发电实现。

核能发电

我国早期的物理学思想可以追溯到秦朝，其中的“元素”与“原子”论，是我国最早的物质本原思想。我国的“元气学说”，是古代的哲人们期望将世界万物都归结为一种统一的物质，认为世界应该是由一种连续分布于整个空间的物质所构成，而不像“五行说”是各种元素的组合。在道和太极的思想指导下，逐渐形成并发展成为在中国古代自然观中重要的、占主流地位的元气说。元气说注重物质连续与不连续的相互统一，强调事物间的相互联系和相互转化。符合自然界的真实变化，与自然本性更接近。但元气说终究是一种思辨理论，没有实验、数学等科学方法的配合，长期停留在推测、玄想阶段，致使我国没有走上近代科学的道路。

中国五行理论示意图

在中世纪的1000多年中，欧洲的科学受到神学的束缚，宗教势力把古人的学说绝对化，不容违犯。原来限于当时历史条件不完整的认识，其中包括亚里士多德“有不动的推动者才有运动”的观点和托勒密的地心学说，这时成为阻碍科学进步的教条。无数的科学家和宗教思想不断斗争，促进了科学缓慢的发展。

阴阳学说

阴阳是中国古代哲学的一个范畴。阴阳的最初含义是表示阳光的向背，向日为阳，背日为阴。后来，人们把自然界和社会上一切对立的现象抽象为阴阳，用阴阳相互变化的概念来解释自然界两种对立和相互消长的物质势力，经常用来解释天文气象、四季变化、万事万物兴衰等自然现象。阴阳对立统一运动，是自然界一切事物发生、发展、变化及消亡的根本原因，是自然界一切事物运动变化的规律。阴阳的对立和消长是宇宙的基本规律。

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托勒密

欧洲文艺复兴以后出现了工业革命，物质生产的需求推动科学技术的不断进步，资本主义的生产方式已逐渐形成，远洋航行和探险事业应运而生，加上中国的造纸术、火药、指南针、印刷术等先后传入欧洲。达·芬奇研究过斜抛体和自由落体的运动，以及摩擦对物体运动的影响，还作过铁丝的拉伸强度试验。乌巴尔迪利用虚速度列出平衡条件。亚里士多德在前人研究的基础上，提出地上万物由土、水、气、火四种元素组成，月层以上的天体由“以太”组成，而元素又由冷、热、干、湿这四种更基本的基质构成。毕达哥拉斯认为世界是一个超感性世界，是一个“数”的世界。数是万物本原，有了一个一个的数，才有了几何上的点，有了点才有线、面和立体，有了立体才有土、水、气、火四种元素等。米利都学派的留基伯（公元前500—前440）和他的学生德谟克利特，接受了毕达哥拉斯的超感性世界的认识，同时把微观的几何点同“存在”结合起来，认为“存在”是不可分的、不变的、球形的，并将“存在”取名为原子，后来发展了这一学说，认为原子本身不仅仅有形式上的差别，还有大小和质量的不同，只要不遇到任何阻抗，原子在虚空中以同样的速度运动着，由于原子内部的原因，原子在运动中会发生偏斜，由于这种偏斜使原子产生涡旋运动。这一时期的思想摆脱了宗教的束缚，科学得到了前所未有的发展，人类文明向前跨出了一大步。

中国古代四大发明之“指南针”——司南

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方以智

中国物理学第一人方以智，是明末清初的哲学家、科学家。他于明末崇祯十三年中进士，官检讨，明后逃到两广以卖药自给。早期方以智家庭富裕，生活无忧，酷爱自然科学知识，后到北京广泛接触传教士，学习西学，经过孜孜不倦的努力，加上个人的天赋较高，他终于在哲学和科学两方面都取得了很大成就，达到了相当的高度，主要著作有《物理小识》。

他在学习西学时并不是全部吸收而是有自己的思考，在许多领域都有自己的独到见解，他曾把学术分为三类，其中提到最多的是“通几”，就是对事物发生根本原因的探讨，而质测则要求脚踏实地考察事物变化原因，按特性予以整理分类，总结验证已知规律，预测未来发展变化，通几与质测是从研究目的和研究方法着眼对学术活动所做的分类，在我国这种分类是方以智的独创。

天文学方面，方以智结合中国传统的天文学和当时传教士传入的西方天文学，讨论了地心学说、九重天说、黄赤道、岁差、星宿、日月食、历法等天文学问题。他酷爱天文学，经常追踪西方天文学最新进展，例如他在讨论天体运动轨道问题时，就曾根据西方用望远镜观天发现金星有周相变化的事实，提出了金星、水星绕太阳运行的正确猜测。物理学方面，方以智更有诸多创见。他从气—元论自然观出发，提出一种朴素的光波动学说，他对于光的反射和折射，对于声音的发生、传播、反射、隔音效应，对于色散，对于炼焦、比重、磁效应等诸多问题的记述，都是领先于同时代人的。