物理学发展对战争影响研究论文

20世纪,特别是20世纪后半叶,科学技术获得了空前的发展,而其中物理学作为不可忽视的基础性核心科学起到了巨大的推动作用.它首先带来了一系列科技革命,并统率其它各类科学一同把军事领域应用科学技术的水平推进到一个崭新的时代.物理学不是一门具体的技术学科,然而物理学却是现代高技术发展的至关重要的理论先导和基础,我们今天踏着跨世纪的节拍对物理学发展及其对军事技术变革的影响加以历史性的考察,具有非同寻常的意义.物理学发展引起兵器变革战场拓展在原始社会末期,石制工具（如石矛、石刀等）是人们用于猎取食物和部落间争斗的重要武器,这期间物理学中的一些基本原理已被无意识地运用于战场.而到了古希腊,人们已开始有意识地在战场上运用杠杆等原理将石弩等器械投向了战争.后来火炮用于战场时,人们最初从直觉上认为炮弹的飞行轨道先是沿直线向前然后垂直下落,是著名物理学家伽俐略纠正了这个看法,指出炮弹的飞行是直线的惯性运动和垂直的加速运动所综合成的抛物线轨道,伽俐略的理论为弹道研究作出了贡献.18世纪中叶,热力学理论的建立和发展,促使汽油机、柴油机和喷气发动机等热功能量转换机械相继问世,而每当一种新型热机出现就很快被“应征服役”.1769年,法国研制成人类第一台用于牵引火炮的蒸汽汽车；1903—1904年,法国又研制出第一辆装甲车,自行火炮从此驶入战场.1807年美国罗伯特·富尔顿领导制造的第一艘“克莱蒙特号”蒸汽轮船下水,不久身患重病的富尔顿又领导设计制造了世界上第一艘蒸汽动力军舰,此后各国制造的装甲舰、巡洋舰使战场空间迅速得以扩展.1831年,英国物理学家法拉第发现了电磁感应定律；1844年,美国的莫尔斯利用电磁原理发出了人类历史上第一份长途电报,很快,各国的军队都开始利用电报下达指令；1875年,物理学家麦克斯韦建立起电磁理论；1894至1896年意大利科学家马可尼制成无线电报机,1897年无线电报开始用于海上灯塔和海军舰船的通信……这些历史上的重要发明和发现,为孕育今天的电子战打下了重要基础.20世纪初,物理学中流体力学的研究获得了质的飞跃,运用其原理莱特兄弟发明了飞机,并实现了人类上天飞行的梦想.军事家们很快意识到了飞机的军用价值,他们在全力推动航空业发展的同时建立起空军,并进而拓展出了陆、海、空三维战场.进入20世纪以来,由于一些物理实验的重大发现（如天然放射性、原子结构、波粒二象性等）,导致了相对论和量子力学的诞生.爱因斯坦的质能关系式启示人们,重核裂变和轻核聚变所释放的巨大能量在军事领域有着巨大的应用价值,同时也开辟了核能时代.第二次世界大战以后,物理学所揭示的概念和物理本质更使世界面貌焕然一新.可以说,物理学在推动军事变革的同时,军事变革也刺激了物理学的不断发展.近代物理学与军事高技术发展息息相关物理学理论十分广博,它在“独善其身”的同时,也促进了众多学科、领域的巨大发展.为开拓空间战场开辟了道路.动量原理提供了火箭上天的最基本原理；天体物理的研究奠定了空间技术的基础；现代物理的进展又使卫星朝着高可靠、低成本、多用途的方向迅速发展.为争夺电磁频谱使用权和控制权展开激烈斗争.今天,所有运用电磁波的设备都是电子战的对象,而每一种电子设备的诞生、使用,以及每一次电子对抗都依赖于物理学原理,无论是三坐标雷达、超视距雷达,还是合成孔径雷达,都为物理学的发展树立起丰碑.60年代以后,晶体管、激光技术、集成电路以及计算机等,从物理学家们的实验室走向了战场,使信息获取量大幅度增加、信息处理速度和能力大幅度提高.由于电磁理论在战场上的应用,使过去前后方界线明了的战场,如今呈现出“非线性”或“无战线”状态.物理学使战场时域得以延伸.夜视设备把黑暗的夜晚变成了透明的战场,使现代战争格局发生了巨大变化.这次北约轰炸南联盟的军事行动大部分都是在夜暗条件下进行的.目前,主要的夜视设备有主动红外夜视仪、微光夜视仪、热像仪等.各种夜视技术都是根据红外线的热效应、光化学效应和光电效应等物理特性发展起来的.在宇宙空间,导弹预警卫星可利用卫星上的红外望远镜实时发现飞出大气层的来袭战略导弹,加大了对敌导弹的预警时间；照相侦察卫星可利用高分辨率红外成像设备,昼夜侦察和监视对方的军事目标和军事活动.当然,为了降低对方红外探测和识别目标的概率所采用的红外对抗技术（如红外遮蔽技术、红外融合技术、红外变形技术、红外假目标技术等）,也都基于红外线的物理特性发展起来.所以,掌握一定的物理知识将有益于战略战术的正确运用.物理学使武器装备性能大大提高.精确制导武器是威力很强的武器,而无论哪种制导技术都离不开物理原理.比如：红外制导系统的分辨率高、抗干扰性强、设备简单、重量轻、成本低,由于采用被动探测,隐蔽性好,发射后不用管,所以越接近目标,制导精度越高.但其缺点是对目标本身的物理特性有较大的依赖性,需要在背景环境中将目标检测出来；激光制导是利用激光来控制导弹、炸弹或炮弹的飞行,使其能以极高的精度击中目标,但由于激光在大气中传播受天气和战场条件影响大,不能全天候工作,这又给激光制导带来了不利的因素.可见,物理学原理既可以给各种制导技术带来优异的性能,也会有不尽人意的缺点,而复合制导则能更有效地提高精确制导武器的性能.光电子学是当今物理学的重要分支.光电子理论的发展不仅促进了红外、激光等技术的发展,而且也使隐形技术应用于军事领域.80年代以来,集成光学器件进入实用阶段,今天不断有各种无源的、有源的集成光电器件研制出来.美国国防部早已把集成光学技术列为22项关键技术之一,并在投巨资开发之.物理学突破为未来军事开辟前景物理学研究前沿的最新成果直接对技术科学产生决定性的影响,并与邻近学科共同提供相应的理论和试验方法为未来军事高技术的发展开辟新前景,特别是它孕育了新概念武器的诞生.传统武器是利用弹药爆炸释放的能量杀伤、击毁目标的,而新概念武器则是具有全新概念杀伤、破坏机制的武器.例如：粒子束武器具有超乎寻常的巨大威力.在物理学中,我们把电子、质子、中子等极其微小的粒子统称为微观粒子.尽管这些微观粒子的质量都很小,但是当它们获得极高的速度并汇聚成高速运动的密集束流时,就会具有极大的动能,把这样的粒子束流射向目标,会产生比枪弹或炮弹更大的威力.与一般武器相比,粒子束武器具有拦截速度快、能量高度集中、转换射向灵活、“弹药”不受限制、能全天候作战、无放射性污染等优点,它特别适用于摧毁对方的飞机、导弹、卫星等目标.微波武器将成为一种超想型新式武器.它是利用高功率微波能量对人员和武器起杀伤作用的武器.微波能量照射人体表面后,轻者会造成人员的心理损伤,重者会烧伤人体的皮肤及内部组织,甚至会导致死亡.微波能量照射敌方的武器装备后,轻者会产生强电磁干扰,重者会使电子设备因过载而失效或烧毁.隐形武器主要是通过外壳采用吸波材料或涂敷吸波涂层来吸收雷达波（微波）而达到隐形目的的,所以微波波束武器更是“隐形”武器的克星.微波波束武器作用距离较之激光武器和粒子束武器更远,受天气的影响也更小,适当地选择微波辐射频率,可使相应的对抗措施更加复杂化,令敌人防不胜防.海湾战争中,美军一些专家曾称微波波束武器是定向能武器库中的“超级明星”.电磁炮将开创武器变革新局面.物理学的原理指出,通电的导线或线圈在磁场中会受到作用力,产生加速度.若将弹丸制成导线或线圈的形式,利用电磁力驱动弹丸,可以使其在瞬时内获得比一般火炮炮弹高得多的速度,这就是电磁炮的物理基础.利用高速弹丸直接撞击目标,可以摧毁目标而不需炸药.目前正在研制的电磁炮主要有电磁轨道炮、线圈炮、电热炮等.从理论上讲,电磁炮发射时不会火光冲天,只要调节电磁场的强弱就可调节射程,它具有威慑力强、隐蔽性好、射程可调、效费比高等优点.研究复杂多体系为主的凝聚态物理学（如超导电性物理、晶体学、磁学、表面物理、液态物理等）以及等离子体物理、光物理等,是当前物理学中内容最丰富、应用最广泛、最具活力的发展前沿,一旦取得重大进展,必将极大地提高国防能力.超导技术是根据超导体零电阻效应、迈斯纳效应、约瑟夫效应研制超导器件的先进技术.用超导量子干涉器制成的强磁针可用于探测敌方潜艇的活动情况；对红外辐射敏感的超导开关,既可用于探测自由飞行阶段的洲际导弹,也可用于反卫星系统；超导计算机具有计算速度高、体积小、功耗低、使用方便等优点,其计算速度比目前最先进的半导体计算机快10～100倍,同时信息储存量也大为增加.用超导材料制成的超导电机,单位重量比能大,效率达98％以上.美国人曾把150马力的超导电机装到MK37鱼雷上,速度可提高80％.潜艇的推进装置是其最大的噪声源,而超导技术不用马达,没有齿轮和驱动轴,也不安装螺旋桨,因而几乎不产生噪声.此外,超导接收机、超导卫星、超导离子束武器等在未来高技术战争中的应用前景也极其诱人.超导材料的突破性进展,也将为电磁炮、粒子束武器的能源、导轨等问题的解决创造有利条件.纳米技术是一门在0．1～100纳米尺度空间内研究电子、原子和分子运动规律和特性的崭新高技术学科,它的最终目标是人类能够按照自己的意愿直接操纵单个原子,制造具有特定功能的产品,纳米物理学研究的不断进展,将对开发物质潜在信息和电子技术产生重大的影响.90年代初,纳米技术刚一问世,立即引起了物理学家和军事家们的关注,因为将纳米技术用于高技术武器的制造,会大大提高和改善武器的各种性能.目前美国不仅已试制了“蚂蚁雄兵”等微型传感器,而且提出了像纳米卫星、微型战场信息传感系统等许多全新的武器系统概念.人们不禁担忧,新概念武器的源源问世,会带来新概念战争吗?

物理与军事 事物都是普遍联系的，各学科也是融会贯通的。物理与军事间也有千丝万缕的联系。物理理论与实际的结合妙不可言，美轮美奂。而战争虽然残酷但也有其美的地方，大规模战争的恢宏气势，战争指挥艺术的精妙绝伦与物理的美可谓相得益彰。虽然人们不喜欢战争，但是要想赢得和平必得有实力赢得战争，实力才是和平的保障，在有些时候制止战争维护和平的最好的方法就是战争。在战争中正是物理学等科学的发展才造成了大规模的人间灾难。因此战争并不总是可恶的，而物理等科学有时则是带着虚伪的面纱。 对于战争而言，战略思想指导战役行动，而战略思想则受到各方面的制约，如军队素质、武器装备等。但军事的目的则万变不离其宗，那就是要打仗。物理也有一个目的；是理论与实践的完美的结合起来。理论来自于实践，而又反过来指导实践，当理论不与实践相符时，人们便作出某种假定，或一种新的理论来解释实际现象。物理学的研究就像篮球上的条纹，人们只是在延长或重新开辟一个新的条纹。战争中当战略战术与实际不相符时，便会打败仗，在这个时候，人们便会创新改进战略战术。军事上最忌墨守成规，而是攻其不备，出其不意!但有时也是在不得已的情况下的选择,这与物理上人们在不得已的情况下作出某种假定有异曲同工之妙.而且大部分军事家和科学家都一个共同的特点那就是单纯,当军事家遇上政治尤其政客一般是要倒霉的,而一个著名的科学家则可能被一个普通人戏弄. 物理上有一个不确定原理,宏观上确定的东西在微观上则有不确定性.在军事上则体现为战略目标的明确与具体战术战法的不确定性,整体战争的确定于具体战役战斗的不确定性.上级尤其是战略指挥机关不应过多的干预下级指挥官,更急过多越级指挥,应给下级足够的自主权.正所谓:”将在外军命所不受”.前线指挥官更了解战场形势.具体战术战法的不确定性和打胜仗的终极目标时的战略指导思想方面应体现:歼敌保己.配合友邻,顾全大局,合乎法德的思想. 只有歼灭敌人才能打胜仗,才能保存自己; 只有保存自己消灭敌人打胜仗。也就是“以最小的代价换取最大的胜利”。一支军队是一个整体，只有保证其完整性、一致性与协调性，各部之间积极主动配合才能保证战斗的胜利，战争的胜利！局部战术战法不当则对友邻及全局造成影响，正是牵一发而动全身。“差之毫厘，谬以千里”局部的失误、失利甚至会对全局造成不可挽回的结果。军事是政治的延续，是流血的政治，每场战争都有一定的政治目的，每场战斗也都有一定的具体目标。因此，各级指挥员指挥战斗活动都应符合战役目标，同时与战争的政治目标相统一。“得道者多助，失道者寡助”。打仗也要合乎一定的道理和公认的法则，并非为了胜利什么方法都可以用。 当然物理与军事也是有差别的，科学研究要严谨细致，实事求是。而军事则可以兵不厌诈。但对比而言军事家更诚实一些，人家杀人是在战场上光明正大的，科学家则是隐藏在战争中杀人，要说残酷科学家是有过之而无不及，而杀人的罪名却由军人来背！当然了这里的科学家是指研究武器的科学家.满意请采纳

航天科技；如飞船、卫星、飞机导弹科技；如精确制导、巡航导弹、弹道导弹、洲际导弹、

在海湾战争和北约轰炸南联盟时都使用了碳丝制成的石墨炸弹，致使电网瘫痪、损失惨重。何谓石墨炸弹？为何具有如此惊人的威力？ 石墨炸弹又名软炸弹（Soft Bomb），因其不以杀伤敌方兵员为目的而得名。又因其对供电系统的强大破坏力而被称为断电炸弹（Blackout Bomb）。石墨炸弹是选用经过特殊处理的碳丝制成，每根碳丝的直径相当小，仅有几千分之一厘米，因此，可在高空中长时间漂浮。由于碳丝经过流体能量研磨加工制成，且又经过化学清洗，因此，极大地提高了碳丝的传导性能。碳丝没有粘性，却能附在一切物体表面。它通过爆炸或火药引爆散布在敌方阵地，破坏敌方防空和发电设备。碳丝可进人电子设备内部、冷却管道和控制系统的黑匣子。碳丝弹头对包括停在跑道上的飞机、电子设备、发电厂的电网等所有东西都产生破坏作用。90年代初，海湾战争时，石墨炸弹在“沙漠风暴”行动中首次登场。当时，美国海军发射舰载战斧式巡航导弹，向伊拉克投掷石墨炸弹，攻击其供电设施，使伊拉克全国供电系统85％瘫痪。90年代末，以美国为首的北约对南斯拉夫的空袭中，美国空军使用的石墨炸弹型号为BLU－114／B，由Fll7A隐形战斗机于1999年5月2日首次对南电网进行攻击，造成南全国70％的地区断电。随后在5月7 日，美国空军再次使用石墨炸弹对南斯拉夫刚刚修复的供电系统实施打击。石墨炸弹的破坏原理如下（1）激光制导的炸弹炸开、旋转并释放出100－200个小的罐体，每个约有可乐罐大小。（2）每个小罐均带有一个小降落伞，打开后使得小罐减速并保持垂直。（3）小型的爆炸装置起爆，使小罐底部弹开，释放出石墨纤维线团。（4）石墨纤维在空中展开，互相交织，形成网状。（5）由于石黑纤维有强导电性，当其搭在供电线路上时即产生短路造成供电设施崩溃。我们都知道，电力从发电厂输送到最终用户需要通过四通八达且十分复杂的传输和变电网络。电厂发电机输出的电力电压约为25000V，然后通过变压器将电压升高至40000V输人供电网，以提高电力输送效率，减少传输线路上的电力损耗。由于输电线的电压极高，目前均使用高架裸线传输。电力到达最终用户之前，再通过数级变电站和变压器，将传输高电压降至标准工业或民用电压，即接入我们千家万户电表箱的电压，如220V或110V。BLU－114／B石墨炸弹中施放出的碳素纤维较海湾战争中使用的同类武器更加纤细，纤维直径只有百分之几毫米。当石墨炸弹在开启、引爆后，无数碳素纤维线团使飘然展开，千丝万缕，如丝如絮，像一团团飘浮的白云。一旦搭落在裸露的高压电力传输线上或变电站（所）变压器及其它电力传输设备上，就会使高压电极之间产生短路，由于强大的短路电流通过石墨纤维使其汽化，产生电弧，并使导电的石墨纤维涂复在电力设备上，加剧了短路的破坏效果。在电场极强的区域，将会发生放电现象，即由电子迅速地形成离子通道导电并产生电弧。由此产生的高温会使放电的两极局部熔化。电弧和因短路过载而过热的供电设备也会引起失火，造成破坏。使遭受攻击的供电网瘫痪，引起大范围停电。石墨炸弹的另一技术特点体现在其运载工具和制导定位方面。若使用全球定位系统（GPS）或惯性导航系统制导、传感器引爆的运载工具，石墨炸弹可使用多种战机进行准确投放。而使用成本低廉的非制导的运载工具投放，则会出现百余米的攻击误差。难怪新闻媒体报道，南斯拉夫老大妈抱怨北约飞机给她的花园蒙上一层讨厌而昂贵的石墨纤维“地膜”。 首先，现代军事科技主要运用的是经典物理学原理。一个一个来说：海军：浮力原理啊，声纳啊，等空军：流体动力学啊，热力学，惯性导航等陆军：全球定位啊，热成像

物理学作为研究其他自然科学不可缺少的基础,其长期发展形成的科学研究 方法 已广泛应用到各学科当中。下面是我为大家整理的物理学博士论文，供大家参考。

《 物理学在科技创新中的效用 》

摘要：论述了X射线的发现，不仅对医学诊断有重大影响，还直接影响20世纪许多重大发现;半导体的发明，使微电子产业称雄20世纪，并促进信息技术的高速发展，物理学是计算机硬件的基础;原子能理论的提出，使原子能逐步取代石化能源，给人类提供巨大的清洁能源;激光理论的提出及激光器的发明，使激光在工农业生产、医疗、通信、军事上得到广泛应用;蓝光LED的发明，将点亮整个21世纪.事实告诉我们，是物理学推动科技创新，由此得出结论：物理学是科技创新的源泉.昭示人们，高校作为培养人才的场所，理工科要重视大学物理课程.

关键词：X射线;半导体;原子能;激光;蓝光LED;科技创新;大学物理

1引言

物理学是一门研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用以及最一般的运动规律的科学[1-3]，其内容广博、精深，研究方法多样、巧妙，被视为一切自然科学的基础.纵观物理学发展历史可以发现：其蕴含的科学思维和科学方法能够有效促进学生能力的培养和知识的形成，同时，其每一次新的发现都会带动人类社会的科技创新和科技发展.正因如此，大学物理成为了高等学校理、工科专业必修的一门基础课程.按照 教育 部颁发的相关文件要求[4-5]，大学物理课程最低学时数为126学时，其中理科、师范类非物理专业不少于144学时;大学物理实验最低学时数为54学时，其中工科、师范类非物理专业不少于64学时.然而调查显示，众多高校(尤其是新建本科院校)并没有严格按照教育部颁发的课程基本要求开设大学物理及其实验课程.他们往往打着“宽口径、应用型”的晃子，大幅压缩大学物理和大学物理实验课程的学时，如今，大学物理及其实验课程的总学时数实际仅为32-96学时，远远低于教育部要求的最低标准(180学时).试问这么少的课时怎么讲丰富、深奥的大学物理?怎么能够真正发挥出大学物理的作用?于是有的院、系要求只讲力学，有的要求只讲热学，有的则要求只讲电磁学，…面对这种情况，大学物理的授课教师在无奈状态下讲授大学物理.从《大学物理课程 报告 论坛》上获悉，这不是个别学校的做法，在全国具有普遍性.殊不知，力、热、光、电磁、原子是一个完整的体系，相互联系，缺一不可.这种以消减教学内容为代价，解决课时不足的做法，就如同削足适履，是对教育规律不尊重，是管理者思想意识落后的一种体现.本文且不论述物理学是理工科必修的一门基础课，只论及物理学是科技创新的源泉这一命题，以期提高教育管理者对大学物理课程重要性的认识.

2物理学是科技创新的源泉

且不说力学和热力学的发展，以蒸汽机为标志引发了第一次工业革命，欧洲实现了机械化;且不说库伦、法拉第、楞次、安培、麦克斯韦等创立的电磁学的发展，以电动机为标志引发了第二次工业革命，欧美实现了电气化.这两次工业革命没有发生在中国，使中国近代落后了.本文着重论述近代物理学的发展对科学技术的巨大推动作用，从而得出结论：物理学是科技创新的源泉.1895年，威廉•伦琴(WilhelmR魻ntgen)发现X射线，这种射线在电场、磁场中不发生偏转，穿透能力很强，由于当时不知道它是什么，故取名X射线.直到1912年，劳厄(MaxvonLaue)用晶体中的点阵作为衍射光栅，确定它是一种光波，波长为10-10m的数量级[6].伦琴获1901年诺贝尔物理学奖，他发现的X射线开创了医学影像技术，利用X光机探测骨骼的病变，胸腔X光片诊断肺部病变，腹腔X光片检测肠道梗塞.CT成像也是利用X射线成像，CT成像既可以提供二维(2D)横切面又可以提供三维(3D)立体表现图像，它可以清楚地展示被检测部位的内部结构，可以准确确定病变位置.当今，各医院都设置放射科，X射线在医学上得到充分利用.X射线的发现不仅对医学诊断有重大影响，还直接影响20世纪许多重大科学发现.1913-1914年，威廉•享利•布拉格(willianHenrgBragg)和威廉•劳仑斯•布拉格(WillianLawrenceBragg)提供布拉格方程[6，P140]2dsinα=kλ(k=1,2,3…)式中d为晶格常数，α为入射光与晶面夹角，λ为X射线波长.布拉格父子提出使用X射线衍射研究晶体原子、分子结构，创立了X射线晶体结构分析这一学科，布拉格父子获1915年诺贝尔物理学奖.当今，X射线衍射仪不仅在物理学研究，而且在化学、生物、地质、矿产、材料等学科得到广泛应用，所有从事自然科学研究的科研院所和大多数高等学校都有X射线衍射仪，它是研究物质结构的必备仪器.1907年，威廉•汤姆孙(W•Thomson)发现电子，电子质量me=×10-31kg，电子荷电e=×10-19C.电子的荷电性引发了20世纪产生革命.1947年，美国的巴丁、布莱顿和肖克利研究半导体材料时，发现Ge晶体具有放大作用，发明了晶体三极管，很快取代电子管，随后晶体管电路不断向微型化发展.1958年，美国的工程师基尔比制成第一批集成电路.1971年，英特尔公司的霍夫把计算机的中央处理器的全部功能集成在一块芯片上，制成世界上第一个微处理器.80年代末，芯片上集成的元件数已突破1000万大关.微电子技术改变了人类生活，微电子技术称雄20世纪，进入21世纪微电子产业仍继续称雄.到各个工业区看看，发现电子厂比比皆是，这真是小小电子转动了整个地球啊!电子不仅具有荷电性，还具有荷磁性.

1925年，乌伦贝克—哥德斯密脱(Uhlenbeck-Goudsmit)提出自旋假说，每个电子都具有自旋角动量S轧，它在空间任意方向上的投影只可能取两个数值，Sz=±h2;电子具有荷磁性，每个电子的磁矩为MSz=芎μB(μB为玻尔磁子)[7].电子的荷磁性沉睡了半个多世纪，直到1988年阿贝尔•费尔(AlberFert)和彼得•格林贝格尔(PeterGrünberg)发现在Fe/Cr多层膜中，材料的电阻率受材料磁化状态的变化呈显著改变，其机理是相临铁磁层间通过非磁性Cr产生反铁磁耦合，不加磁场时电阻率大，当外加磁场时，相邻铁磁层的磁矩方向排列一致，对电子的散射弱，电阻率小.利用磁性控制电子的输运，提出巨磁电阻效应(giantmagnetoresistance,GMR)，磁电阻MR定义MR=ρ(0)+ρ(H)ρ(0)×100%式中ρ(0)为零场下的电阻率，ρ(H)为加场下的电阻率[8].GMR效应的发现引起科技界强烈关注，1994年IBM公司依据巨磁电阻效应原理，研制出“新型读出磁头”，此前的磁头是用锰铁磁体，磁电阻MR只有1%-2%，而新型读出磁头的MR约50%，将磁盘记录密度提高了17倍，有利于器件小型化，利用新型读出磁头的MR才出现 笔记本 电脑、MP3等，GMR效应在磁传感器、数控机库、非接触开关、旋转编码器等方面得到广泛应用.阿尔贝?费尔和彼得?格林贝格尔获2007年诺贝尔物理学奖.1993年，Helmolt等人[9]在La2/3Ba1/3MnO3薄膜中观察到MR高达105%，称为庞磁电阻(Colossalmagnetoresistance,CMR)，钙钛矿氧化物中有如此高的磁电阻，在磁传感、磁存储、自旋晶体管、磁制冷等方面有着诱人的应用前景，引起凝聚态物理和材料科学科研人员的极大关注[10-12].然而，CMR效应还没有得到实际应用，原因是要实现大的MR需要特斯拉量级的外磁场，问题出在CMR产生的物理机制还没有真正弄清楚.1905年，爱因斯坦提出[13]：“就一个粒子来说，如果由于自身内部的过程使它的能量减小了，它的静质量也将相应地减小.”提出著名的质能关系式△E=△m莓C2式中△m.表示经过反应后粒子的总静质量的减小，△E表示核反应释放的能量.爱因斯坦又提出实现热核反应的途径：“用那些所含能量是高度可变的物体(比如用镭盐)来验证这个理论，不是不可能成功的.”按照爱因斯坦的这一重大物理学理论，1938年物理学家发现重原子核裂变.核裂变首先被用于战争，1945年8月6日和9日，美国对日本的广岛和长崎各投下一颗原子弹，迫使日本接受《波茨坦公告》，于8月15日宣布无条件投降.后来原子能很快得到和平利用，1954年莫斯科附近的奥布宁斯克原子能发电站投入运行.2009年，美国有104座核电站，核电站发电量占本国发电总量的20%，法国有59台机组，占80%;日本有55座核电站，占30%.截至2015年4月，我国运行的核电站有23座，在建核电站有26座，产能为千兆瓦，核电站发电量占我国发电总量不足3%，所以我国提出大力发展核电，制定了到2020年核电装机总容量达到58千兆瓦的目标.核能的利用，一方面减少了化石能源的消耗，从而减少了产生温室效应的气体———二氧化碳的排放，另一方面有力地解决能源危机.利用海水中的氘和氚发生核聚变可以产生巨大能量，受控核聚变正在研究中，若受控核聚变研究成功将为人类提供取之不尽用之不竭的能量.那时，能源危机彻底解除.

20世纪最杰出的成果是计算机，物理学是计算机硬件的基础.从1946年计算机问世以来，经历了第一至第五代，计算机硬件中的电子元件随着物理学的进步，依次经历了电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路;主存储器用的是磁性材料，随着物理学的进步，磁性材料的性能越来越高，计算机的硬盘越来越小.近日在第十六届全国磁学和磁性材料会议(2015年10月21—25日)上获悉，中科院强磁场中心、中科院物理所等，正在对斯格明子(skyrmions)进行攻关,斯格明子具有拓扑纳米磁结构，将来的笔记本电脑的硬盘只有花生大小，ipod平板电脑的硬盘缩小到米粒大小.量子力学催生出隧道二极管，量子力学指导着研究电子器件大小的极限，光学纤维的发明为计算机网络提供数据通道.

1916年，爱因斯坦提出光受激辐射原理，时隔44年，哥伦比亚大学的希奥多•梅曼(TheodoreMaiman)于1960制成第一台激光器[14].由于激光具有单色性好，相干性好，方向性好和亮度高等特点，在医疗、农业、通讯、金属微加工，军事等方面得到广泛应用.激光在其他方面的应用暂不展开论述，只谈谈激光加工技术在工业生产上的应用.激光加工技术对材料进行切割、焊接、表面处理、微加工等，激光加工技术具有突出特点：不接触加工工件，对工件无污染;光点小，能量集中;激光束容易聚焦、导向，便于自动化控制;安全可靠，不会对材料造成机械挤压或机械应力;切割面光滑、无毛刺;切割面细小，割缝一般在;适合大件产品的加工等.在汽车、飞机、微电子、钢铁等行业得到广泛应用.2014年，仅我国激光加工产业总收入约270亿人民币，其中激光加工设备销售额达215亿人民币.

2014年，诺贝尔物理学奖授予赤崎勇、天野浩、中山修二等三位科学家，是因为他们发明了蓝色发光二极管(LED)，帮助人们以更节能的方式获得白光光源.他们的突出贡献在于，在三基色红、绿、蓝中，红光LED和绿光LED早已发明，但制造蓝光LED长期以来是个难题，他们三人于20世纪90年代发明了蓝光LED，这样三基色LED全被找到了，制造出来的LED灯用于照明使消费者感到舒适.这种LED灯耗能很低，耗能不到普通灯泡的1/20，全世界发的电40%用于照明，若把普通灯泡都换成LED灯，全世界每个节省的电能数字惊人!物理学研究给人类带来不可估量的益处.2010年，英国曼彻斯特大学科学家安德烈•海姆(AndreGeim)和康斯坦丁•诺沃肖洛夫(Kon-stantinNovoselov)，因发明石墨烯材料，获得诺贝尔物理学奖.目前，集成电路晶体管普遍采用硅材料制造，当硅材料尺寸小于10纳米时，用它制造出的晶体管稳定性变差.而石墨烯可以被刻成尺寸不到1个分子大小的单电子晶体管.此外，石墨烯高度稳定，即使被切成1纳米宽的元件，导电性也很好.因此，石墨烯被普遍认为会最终替代硅，从而引发电子工业革命[14].2012年，法国科学家沙吉•哈罗彻(SergeHaroche)与美国科学家大卫•温兰德()，在“突破性的试验方法使得测量和操纵单个量子系统成为可能”.他们的突破性的方法，使得这一领域的研究朝着基于量子物理学而建造一种新型超快计算机迈出了第一步[16].

2013年，由清华大学薛其坤院士领衔、清华大学物理系和中科院物理研究所组成的实验团队从实验上首次观测到量子反常霍尔效应.早在2010年，我国理论物理学家方忠、戴希等与张首晟教授合作，提出磁性掺杂的三维拓扑绝缘体有可能是实现量子化反常霍尔效应的最佳体系，薛其坤等在这一理论指导下开展实验研究，从实验上首次观测到量子反常霍尔效应.我们使用计算机的时候，会遇到计算机发热、能量损耗、速度变慢等问题.这是因为常态下芯片中的电子运动没有特定的轨道、相互碰撞从而发生能量损耗.而量子霍尔效应则可以对电子的运动制定一个规则，电子自旋向上的在一个跑道上，自旋向下的在另一个跑道上，犹如在高速公路上，它们在各自的跑道上“一往无前”地前进，不产生电子相互碰撞，不会产生热能损耗.通过密度集成，将来计算机的体积也将大大缩小，千亿次的超级计算机有望做成现在的iPad那么大.因此，这一科研成果的应用前景十分广阔[17].物理学的每一个重大发现、重大发明，都会开辟一块新天地，带来产业革命，推动社会进步，创造巨大物质财富.纵观科学与技术发展史，可以看出物理学是科技创新的源泉.

3结语

论述了X射线，电子、半导体、原子能、激光、蓝光LED等的发现或发明对人类进步的巨大推动作用，自然得出结论，物理学是科技创新的源泉.打开国门看一看，美国的著名大学非常注重大学物理，加州理工大学所有一、二年级的公共物理课程总学时为540，英、法、德也在400-500学时[18].国内高校只有中国科学技术大学的大学物理课程做到了与国际接轨，以他们的数学与应用数学为例，大一开设：力学与热学80学时，大学物理—基础实验54学时;大二开设：电磁学80学时，光学与原子物理80学时，大学物理—综合实验54学时;大三开设：理论力学60学时，大学物理及实验总计408学时.在大力倡导全民创业万众创新的今天，高等学校理所应当重视物理学教学.各高校的理工科要按照教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导委员会颁发的《非物理类理工学科大学物理课程/实验教学基本要求》给足大学物理课程及大学物理实验课时.

参考文献：

〔1〕祝之光.物理学[M].北京：高等教育出版社，.

〔2〕马文蔚，周雨青.物理学教程[M].北京：高等教育出版社，.

〔3〕倪致祥，朱永忠，袁广宇，黄时中，大学物理学[M].合肥：中国科学技术大学出版社，2005.前言.

〔4〕教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导分委员会.非物理类理工学科大学物理课程教学基本要求[J].物理与工程，2006，16(5)

〔5〕教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导分委员会.非物理类理工学科大学物理实验课程教学基本要求[J].物理与工程，2006,16(4)：1-3.

〔6〕姚启钧，光学教程[M].北京;高等教育出版社，.

〔7〕张怪慈.量子力学简明教授[M].北京：人民教育出版社，.

〔8〕孙阳(导师：张裕恒).钙钛矿结构氧化物中的超大磁电阻效应及相关物性[D].中国科学技术大学，.

《 应用物理学专业光伏技术培养方案研究 》

一、开设半导体材料及光伏技术方向的必要性

由于我校已经有材料与化学工程学院，开设了高分子、化工类材料、金属材料等专业，应用物理、物理学专业的方向就只有往半导体材料及光伏技术方向靠，而半导体材料及光伏技术与物理联系十分紧密。因此，我们物理系开设半导体材料及光伏技术有得天独厚的优势。首先，半导体材料的形成原理、制备、检测手段都与物理有关;其次，光伏技术中的光伏现象本身就是一种物理现象，所以只有懂物理的人，才能将物理知识与这些材料的产生、运行机制完美地联系起来，进而有利于新材料以及新的太阳能电池的研发。从半导体材料与光伏产业的产业链条来看，硅原料的生产、硅棒和硅片生产、太阳能电池制造、组件封装、光伏发电系统的运行等，这些过程都包含物理现象和知识。如果从事这个职业的人懂得这些现象，就能够清晰地把握这些知识，将对行业的发展起到很大的推动作用。综上所述，不仅可以在我校的应用物理学专业开设半导体材料及光伏技术方向，而且应该把它发展为我校应用物理专业的特色方向。

二、专业培养方案的改革与实施

(一)应用物理学专业培养方案改革过程

我校从2004年开始招收应用物理学专业学生，当时只是粗略地分为光电子方向和传感器方向，而课程的设置大都和一般高校应用物理学专业的设置一样，只是增设了一些光电子、传感器以及控制方面的课程，完全没有自己的特色。随着对学科的深入研究，周边高校的互访调研以及自贡和乐山相继成为国家级新材料基地，我们逐步意识到半导体材料及光伏技术应该是一个应用物理学专业的可持续发展的方向。结合我校的实际情况，我们从2008年开始修订专业培养方案，用半导体材料及光伏技术方向取代传感器方向，成为应用物理学专业方向之一。在此基础上不断修改，逐步形成了我校现有的应用物理专业的培养方案。我们的培养目标:学生具有较扎实的物理学基础和相关应用领域的专业知识;并得到相关领域应用研究和技术开发的初步训练;具备较强的知识更新能力和较广泛的科学技术适应能力，使其成为具有能在应用物理学科、交叉学科以及相关科学技术领域从事应用研究、教学、新技术开发及管理工作的能力，具有时代精神及实践能力、创新意识和适应能力的高素质复合型应用人才。为了实现这一培养目标，我们在通识教育平台、学科基础教育平台、专业教育平台都分别设有这方面的课程，另外还在实践教育平台也逐步安排这方面的课程。

(二)专业培养方案的实施

为了实施新的培养方案，我们从几个方面来入手。首先，在师资队伍建设上。一方面，我们引入学过材料或凝聚态物理的博士，他们在半导体材料及光伏技术方面都有自己独到的见解;另一方面，从已有的教师队伍中选出部分教师去高校或相关的工厂、公司进行短期的进修培训，使大家对半导体材料及光伏技术有较深的认识，为这方面的教学打下基础。其次，在教学改革方面。一方面，在课程设置上，我们准备把物理类的课程进行重新整合，将关系紧密的课程合成一门。另一方面，我们将应用物理学专业的两个方向有机地结合起来，在光电子技术方向的专业课程设置中，我们有意识地开设了一些课程，让半导体材料及光伏技术方向的学生能够去选修这些课程，让他们能够对光伏产业的生产、检测、装备有更全面的认识。最后，在实践方面。依据学校资源共享的原则，在材料与化学工程学院开设材料科学实验和材料专业实验课程，使学生对材料的生产、检测手段有比较全面的认识，并开设材料科学课程设计，让学生能够把理论知识与实践联系起来，为以后在工作岗位上更好地工作打下坚实的基础。

三、 总结

半导体材料及光伏行业是我国大力发展的新兴行业，受到国家和各省市的大力扶持，符合国家节能环保的主旋律，发展前景十分看好。由于我们国家缺乏这方面的高端人才和行业指挥人，在这个行业还没有话语权。我们的产品大都是初级产品或者是行业的上游产品，没有进行深加工。目前行业正处在发展的困难时期，但也正好为行业的后续发展提供调整。只要我们能够提高技术水平和产品质量，并积极拓展国内市场，这个行业一定会有美好的前景。要提高技术水平和产品质量，就需要有这方面的技术人才，而高校作为人才培养的主要基地，有责任肩负起这个重任。由于相关人才培养还没有形成系统模式，这就更需要高校和企业紧密联系，共同努力，为半导体材料及光伏产业的人才培养探索出一条可持续发展的光明大道，也为我国的新能源产业发展做出自己的贡献。

有关物理学博士论文推荐：

1. 有关物理学论文

2. 物理学论文范文

3. 物理学论文

4. 物理学教学专业毕业论文

5. 物理学实验本科毕业论文

6. 物理学本科毕业论文