Arquímedes de la antigua Grecia tuvo logros brillantes en hidrostática y equilibrio sólido, pero en ese momento los clasificó como matemáticas aplicadas y no consideró sus logros, especialmente sus experimentos precisos y sus estrictos métodos matemáticos. Métodos de demostración que se clasifican como físicos. Desde Grecia y Roma hasta la larga Edad Media, la filosofía natural siempre ha sido el mundo de Aristóteles. Durante el Renacimiento, Copérnico, Bruno, Kepler y Galileo desafiaron las viejas tradiciones a pesar de la persecución religiosa. Entre ellos, Galileo basó las teorías y leyes de la física en rigurosos experimentos y demostraciones científicas, por lo que es venerado como el padre de la física o la ciencia.
Los logros de Galileo son múltiples. En lo que respecta a la mecánica, su conclusión es: un objeto que se desliza por una pendiente suave se elevará a la misma altura en otra pendiente. Por ejemplo, si el ángulo de inclinación de otro plano inclinado es muy pequeño, para alcanzar la misma altura, el objeto se moverá con velocidad constante hasta el infinito, lo que lleva a la conclusión de que si no hay una fuerza externa, el objeto se moverá moverse sin cesar. Determinó con precisión que objetos de diferentes pesos se deslizan por una pendiente suave con la misma aceleración, y dedujo la aceleración del objeto cuando cae libremente y su ecuación de movimiento, refutando la afirmación de Aristóteles de que los objetos pesados caen más rápido que los ligeros, por conclusión. integrando el movimiento uniforme en la dirección horizontal y el movimiento de aceleración uniforme en la dirección vertical del suelo, se obtiene una trayectoria parabólica y un ángulo de alcance máximo de 45°. Galileo también analizó que “la tierra siempre se mueve sin que se sepa” y propuso el famoso “Principio de Relatividad de Galileo” (escrito en China hace 18 años). Pero su análisis de la relación entre fuerza y movimiento sigue siendo erróneo. Las tres leyes del movimiento de Newton resumen de manera completa y correcta la relación entre fuerza y movimiento. Newton también extrapoló la gravedad de la Tierra a la Luna y a todo el sistema solar, estableciendo la ley de la gravitación universal. Newton utilizó las cuatro leyes anteriores y el "método de los flujos" (es decir, el cálculo preliminar) que creó para resolver el problema de los dos cuerpos en el sistema solar, dedujo las tres leyes de Kepler y resolvió teóricamente el problema de las mareas en la Tierra. Históricamente hablando, Newton fue el primer físico que integró el movimiento mecánico en el cielo y en la Tierra y logró un gran éxito. Al mismo tiempo, se lograron grandes avances en la óptica geométrica. Al final de los 16 o principios de los 17, se inventaron uno tras otro los microscopios y los telescopios. Kepler, Galileo y Newton realizaron importantes mejoras en los telescopios.
Antes y después de la Revolución, Francia era rica en talentos. Los científicos franceses encabezados por P.S.M. Laplace (históricamente conocida como la Escuela de Laplace) llevaron adelante la teoría de la mecánica newtoniana, aplicaron ecuaciones diferenciales parciales a la mecánica celeste y encontraron soluciones aproximadas a los problemas de los tres cuerpos y de los múltiples cuerpos del sistema solar. y la estabilidad del sistema solar fueron discutidos y resueltos, llevando la mecánica celeste a un estado bastante completo. En el sistema solar de Newton y Laplace, la gravedad, no un Creador, dominaba los movimientos de los cuerpos celestes. No es de extrañar que Napoleón preguntara después de escuchar la introducción de Laplace al sistema solar: ¿Dónde pones a Dios? El ateo Laplace respondió sin rodeos: no necesito esta hipótesis.
La Escuela de Laplace también aplicó ampliamente las leyes de la mecánica a cuerpos rígidos, fluidos y sólidos. Con los esfuerzos conjuntos de W.R. Hamilton y G.G Stokes, perfeccionó la mecánica analítica y transformó la mecánica clásica en una etapa superior. . Esta escuela también atribuye a la atracción y repulsión entre partículas diversos fenómenos físicos como el calor, la luz, la electricidad, el magnetismo e incluso las interacciones químicas. Por ejemplo, la repulsión de la materia hacia los fotones se utiliza para explicar la reflexión, y la atracción de la materia hacia la luz. Las partículas se utilizan para explicar la reflexión. Explicar la refracción y la difracción, el uso de fotones de diferentes formas para explicar la polarización y el uso de la repulsión mutua de partículas de calor y partículas de masa para explicar la expansión térmica y la evaporación han tenido éxito, permitiendo que domine la cosmovisión materialista mecánica. durante décadas. Justo cuando esta escuela estaba en su apogeo, fue desafiada por el físico británico T. Young y el patio trasero de esta escuela, la Academia Francesa de Ciencias y la comunidad científica. J.B.V Fourier habló sobre conducción de calor, y T. Yang, D.F.J Arago y A.-J Fresnel hablaron sobre óptica, especialmente la teoría ondulatoria y la teoría de partículas de la luz (ver la dualidad de la luz). Para refutar la teoría de las partículas, el joven ingeniero civil Fresnel, con el apoyo de Arago, produjo varios dispositivos de interferencia y difracción que llevan su nombre y que introdujeron la interferencia de las ondas de luz en la teoría de la propagación del frente de onda en el medio de Huygens. formando el principio de Huygens-Fresnel. También propuso audazmente la hipótesis de que la luz es una onda transversal y la utilizó para estudiar la polarización de varias luces y la interferencia de la luz polarizada. Creó el método de la "zona de Fresnel", que explicaba completamente la difracción de ondas esféricas.
Suponiendo que la luz es una onda de corte mecánica del éter, se resuelven los problemas de intensidad y polarización de la reflexión y refracción de la luz en la interfaz de diferentes medios, completando así la teoría clásica de la óptica ondulatoria. Fresnel también propuso la hipótesis de que la rotación de la Tierra provocaba que algo de éter se desplazara sobre la superficie y dio el coeficiente de tracción. Con el apoyo de Arago, J.B.L. Foucault y A.H.L Fizzo determinaron que la velocidad de la luz en el agua es efectivamente menor que la velocidad en el aire, confirmando así la victoria de la teoría ondulatoria. La historia llama a este experimento el experimento decisivo de la luz. Después de eso, se dice que la fluctuación de la luz dominó la segunda mitad del siglo XIX, físicos famosos como Faraday, Maxwell, Kelvin, etc. Todos creían en la teoría del éter. Por otro lado, utilizando el movimiento de las franjas de interferencia en un interferómetro, se pueden medir con precisión pequeños cambios de longitud, velocidad y curvatura. Utilizando espectros producidos por prismas y rejillas de difracción, se puede determinar la composición de la materia en la tierra y el cielo y los cambios en los átomos. Por tanto, estos instrumentos ópticos se han convertido en importantes medios experimentales en física, química analítica, química física y astrofísica.
La invención de la máquina de vapor impulsó el desarrollo de la energía térmica. En la década de 1860, mientras J. Watt mejoraba la máquina de vapor, su amigo cercano J. Blake distinguió entre temperatura y calor, estableció los conceptos de calor específico y calor latente y desarrolló la calorimetría y la calorimetría. Los conceptos de teoría calórica, conservación del calor y masa formados por él rigen desde hace más de 80 años. Durante este período, aunque se descubrió la ley de los gases y se midieron las capacidades caloríficas específicas y varios calores latentes de diferentes sustancias, no ayudó mucho a mejorar la máquina de vapor, y la máquina de vapor siempre funcionó con baja eficiencia. En 1755, la Academia de Ciencias de Francia rechazó firmemente las máquinas de movimiento perpetuo. En 1807, T. Young reemplazó la "vitalidad" de Leibniz por "energía", y en 1826, J. V. Ponsley creó la palabra "trabajo". En 1798 y 1799, Langford y H. David analizaron la generación de calor por fricción, desafiando la teoría calórica. J.P. Joule pasó casi 40 años, desde la década de 1940 hasta 1878, utilizando diversos métodos, como calentamiento eléctrico y trabajo mecánico, para determinar con precisión el equivalente mecánico del calor. Los fisiólogos J.R. Mayer y H.von Helmholtz partieron de la conversión de energía mecánica, energía eléctrica, energía química, energía biológica y calor, explicaron exhaustivamente que la energía no se puede generar ni destruir y establecieron la primera ley de la termodinámica, es decir, la ley. de conservación de la energía. Alrededor de 1824, S. Carnot dedujo la ley de que la eficiencia de una máquina térmica ideal está determinada por las temperaturas de la fuente de calor y de la fuente de frío basándose en su investigación sobre la eficiencia de la máquina de vapor y la teoría del calor. Después de la publicación del artículo, no llamó la atención. Se confirmó como la segunda ley de la termodinámica después de que Clausius y Kelvin propusieran dos formulaciones respectivamente. Clausius también introdujo una nueva función de entropía de estado; más tarde, se introdujeron una tras otra funciones de estado como la entalpía, la función de Helmholtz y la función de Gibbs, creando una rama importante de la química física: la termoquímica. La termodinámica marcó el camino para inventar nuevos motores térmicos y mejorar su eficiencia, creando la ingeniería térmica. Además, tiene una amplia gama de direcciones y efectos de promoción en física, química, ingeniería mecánica, ingeniería química, metalurgia, etc. Esto hizo que W. Ostwald, uno de los fundadores de la química física, negara una vez la existencia de átomos y moléculas, pero defendiera la "teoría de la energía" y considerara la energía como la existencia última del mundo. Por otro lado, la tasa de distribución de velocidades moleculares de J.C. Maxwell (ver Distribución de Maxwell) y el teorema de equipartición de energía de L. Boltzmann combinan calor y mecánica, introducen la ley de probabilidad en la física para estudiar el movimiento de una gran cantidad de moléculas y crean la La teoría cinética molecular de los gases (ahora llamada teoría cinética de los gases) estableció las propiedades estadísticas de los gases como la presión, la energía interna y la capacidad calorífica específica, y obtuvo conclusiones consistentes con la termodinámica. Boltzmann creía además que la segunda ley de la termodinámica era una ley estadística que establecía la termodinámica estadística vinculando la entropía con las probabilidades de estado. Cualquier fenómeno físico real implica inevitablemente conversión de energía y transferencia de calor, y las leyes de la termodinámica se convierten en la ley básica que integra todos los fenómenos físicos. Estas leyes siguen siendo válidas después de la revolución de la física del siglo XX. Además, conceptos como equilibrio y desequilibrio, reversibilidad e irreversibilidad, orden y desorden, e incluso fluctuación y caos, se trasplantan de ramas relevantes de las ciencias naturales a las ciencias sociales.
Antes de la década de 1920, la electricidad y el magnetismo se consideraban dos sustancias diferentes.
Por lo tanto, aunque W. Gilbert publicó un artículo sobre el magnetismo en 1600 y realizó un análisis en profundidad de los fenómenos del magnetismo y el geomagnetismo, B. Franklin propuso la teoría de la electricidad de un solo fluido en 1747 y aclaró las cargas positivas y negativas, pero la electricidad y magnetismo Sin embargo, para utilizar lámparas de arco es necesario conectar 2.000 celdas voltaicas, por lo que la aplicación de la electricidad no está muy extendida. En 1920, el actual experimento del efecto magnético de H.C. Oersted inició la síntesis de electricidad y magnetismo, y el electromagnetismo se desarrolló rápidamente. A los pocos meses, gracias a los experimentos de A.-M. Ampere, se estableció la ley de Ampere entre corrientes paralelas y se propuso la teoría de las moléculas magnéticas. J.-B. Biot y F. Savart establecieron la fuerza que ejerce un cable portador de corriente sobre un polo magnético (en adelante Bi-Sa-). En 1831, Faraday descubrió el fenómeno de la inducción electromagnética. produjo una corriente en un circuito cerrado, completándose La fusión de la electricidad y el magnetismo dio a la humanidad una nueva fuente de energía. En 1867, W. von Siemens inventó el motor autoexcitado y utilizó un transformador para transmitir electricidad a largas distancias. Estos dispositivos basados en inducción electromagnética cambiaron la faz del mundo y crearon nuevas disciplinas: la electrotecnología y la ingeniería eléctrica. Faraday también introdujo el concepto de campo en el electromagnetismo; en 1864, Maxwell matizó aún más el concepto de campo, propuso la hipótesis de la corriente de desplazamiento y el campo eléctrico giratorio, estableció las ecuaciones de Maxwell, mejoró la teoría electromagnética y predijo las ondas electromagnéticas que se propagaban a velocidad. de la luz. Pero sus resultados no se entendieron de inmediato hasta que H.R. Hertz completó la forma diferencial de este conjunto de ecuaciones y demostró experimentalmente que las ondas electromagnéticas predichas por Maxwell tenían todas las propiedades de velocidad de propagación de ondas de luz, reflexión, interferencia de refracción, difracción y polarización. completando así la síntesis del electromagnetismo y la óptica, permitiendo a la humanidad dominar la herramienta más rápida para transmitir diversa información y creando una nueva disciplina de la electrónica.
Hasta la segunda mitad del siglo XIX, la naturaleza de la carga eléctrica no estaba clara. La teoría etérica popular sostenía que la carga eléctrica era simplemente un elemento giratorio en el océano etérico. H.A. Lorenz fue el primero en combinar la teoría electromagnética de la luz con la teoría molecular de la materia y creía que las moléculas son resonadores cargados. Desde 1892 se han publicado uno tras otro artículos sobre la "teoría de los electrones". Se cree que el rayo catódico descubierto por J. Pluckel en 1859 es un haz de electrones; la fórmula de fuerza de Lorentz fue propuesta en 1895, que en combinación con las ecuaciones de Maxwell constituye. La electrodinámica clásica es la base de. La teoría del electrón se utiliza para explicar la dispersión normal, la dispersión anormal (dispersión de la luz visible) y el efecto Zeeman. 1897 J.J. Tang Musun aplicó campos eléctricos y campos magnéticos a tubos de rayos catódicos hechos de electrodos de diferentes gases raros y diferentes materiales, y determinó con precisión que las partículas que constituyen los rayos catódicos tienen la misma relación carga-masa, proporcionando una base experimental exacta para Teoría del electrón. El electrón se convirtió en la primera partícula subatómica descubierta. En 1895, W.K. Roentgen descubrió los rayos X, que ampliaban el espectro electromagnético. Su fuerte penetración en los materiales lo convierte en una herramienta para diagnosticar enfermedades y encontrar defectos en los metales. En 1896, A.-H. Becquerel descubrió la radiactividad del uranio. En 1898, los Curie descubrieron nuevos elementos más radiactivos: el polonio y el radio. Sin embargo, estos descubrimientos no atrajeron por el momento una atención generalizada por parte de la comunidad física.
La física en el siglo XX A finales del siglo XIX, la física clásica había alcanzado una etapa de perfección. Muchos físicos creen que la física está llegando a su fin y que el trabajo por delante es simplemente aumentar el número de cifras significativas. En su mensaje de Año Nuevo en la última Nochevieja del siglo XIX, Kelvin dijo: "El edificio de física ha sido construido... La teoría dinámica ha establecido que el calor y la luz son los dos modos de movimiento. Ahora tiene dos nubes oscuras. en el hermoso cielo despejado, uno en la teoría ondulatoria de la luz, el otro en la teoría del intercambio de energía de Maxwell y Boltzmann "El primero se refiere a la deriva del éter y al experimento de Michelson-Morley para medir la velocidad de la Tierra. con respecto al éter (reposo absoluto), y este último se refiere a la teoría de reparto de energía de Maxwell y Boltzmann. El problema es que el espectro de radiación del cuerpo negro y el calor específico de los sólidos a bajas temperaturas no pueden explicarse mediante el principio de reparto de energía. Fueron estas dos cuestiones básicas y la radiactividad ignorada por Kelvin las que dieron origen a la revolución de la física en el siglo XX.
1905A. Para solucionar la asimetría de la electrodinámica aplicada a los objetos en movimiento (en adelante, la incompatibilidad entre la electrodinámica y el principio de relatividad de Galileo), Einstein creó la teoría de la relatividad especial, es decir, la teoría de la relatividad aplicable a todos los sistemas de referencia inerciales.
Partiendo de la invariancia de la velocidad de la luz en el vacío, es decir, la velocidad de la luz emitida por una fuente de luz en movimiento es la misma en todos los sistemas inerciales, dedujo la conclusión de la relatividad simultánea, la contracción de escala y la lentitud del reloj en un sistema en movimiento. sistema, que explicó perfectamente a Loren. La fórmula de transformación de Lorentz propuesta aquí para explicar el experimento de Michelson-Morley completó la síntesis de la mecánica y la electrodinámica. Por otro lado, la relatividad especial también niega el espacio y el tiempo absolutos, combina el tiempo y el espacio, propone una visión unificada y relativa del espacio y el tiempo, y constituye un espacio y un tiempo cuatridimensionales, también niega por completo la existencia del éter y fundamentalmente; sacude la mecánica clásica y el electromagnetismo clásico La base filosófica de la teoría de la relatividad de Galileo ha sido elevada a una nueva etapa, aplicable a toda la mecánica dinámica y a los fenómenos electromagnéticos. Pero cuando la velocidad de un objeto o sistema en movimiento es mucho menor que la velocidad de la luz, la mecánica relativista es consistente con la mecánica clásica. La masa, la energía y el momento en la mecánica clásica también tienen nuevas definiciones en la teoría de la relatividad, y la relación masa-energía derivada proporciona una preparación teórica para la liberación y utilización de la energía nuclear. En 1915, Einstein estableció la teoría general de la relatividad y la extendió a los sistemas no inerciales. Creía que el campo gravitacional es físicamente equivalente a un sistema no inercial con una aceleración considerable. El espacio-tiempo en el campo gravitacional es curvo y su curvatura depende de la fuerza del campo gravitacional. Innovó la antigua idea del universo. es un concepto de espacio euclidiano directo. Sin embargo, para campos gravitacionales con alcance e intensidad pequeños, como el campo gravitacional de la Tierra, la curvatura del espacio se puede ignorar por completo para espacios con campos gravitacionales fuertes, como los que rodean estrellas como el Sol, y espacios con un alcance grande. , como todo el Para observar el universo, se debe considerar la curvatura del espacio. Por tanto, la relatividad general explica algunos fenómenos astronómicos que no pueden explicarse mediante la teoría de la gravedad de Newton, como la precesión anormal del perihelio de Mercurio y la segregación gravitacional de la luz. La cosmología basada en la relatividad general se ha convertido en la rama de la astronomía de más rápido crecimiento.
Por otro lado, en 1900, M. Planck propuso la fórmula de la radiación del cuerpo negro para todo el rango de longitudes de onda, y la derivó teóricamente basándose en el supuesto de cuantificación de la energía, proponiendo por primera vez la discontinuidad de las cantidades físicas. tiempo. . En 1905, Einstein publicó la hipótesis cuántica de la luz, que explicaba el efecto fotoeléctrico con la dualidad onda-partícula de la luz. En 1906, publicó la teoría cuántica de la capacidad calorífica de los sólidos; en 1913, N. Bohr (ver Bohr y sus hijos) publicó la teoría del átomo de hidrógeno de Bohr, utilizó conceptos cuánticos para calcular con precisión la fórmula de Balmer del espectro del átomo de hidrógeno y predijo otros. Espectros del átomo de hidrógeno. La existencia de la línea se confirmó más tarde. En 1918, Bohr propuso el principio de correspondencia, estableciendo un puente entre la teoría clásica y la teoría cuántica. En 1924, L.V. de Broglie propuso la hipótesis de que las partículas microscópicas tienen dualidad onda-partícula y predijo la difracción de los haces de electrones. En 1925, W. Pauli publicó el Principio de Exclusión de Pauli, W. K. Heisenberg fundó la mecánica matricial con la ayuda de M. Born y el matemático E.P. Jordan, y P.A.M. Dirac propuso la teoría del álgebra no conmutativa; E. Schrödinger publicó una serie de artículos sobre mecánica ondulatoria basada en la dualidad onda-partícula, estableció una función de onda y demostró que la mecánica ondulatoria y la mecánica matricial son equivalentes, por lo que en conjunto se las llama mecánica cuántica. En junio del mismo año, Born propuso una interpretación estadística de la función de onda, indicando que las partículas individuales siguen leyes estadísticas en lugar de leyes deterministas clásicas. Heisenberg publicó la relación de incertidumbre en 1927; la ecuación relativista de ondas electrónicas publicada en 1928 sentó las bases de la teoría cuántica relativista. Dado que todas las partículas microscópicas siguen las leyes de la mecánica cuántica, se convierten en la base teórica para estudiar la física de partículas, la física nuclear, la física atómica, la física molecular y la física de sólidos, y también son un medio importante para estudiar la estructura molecular, desarrollando así la química cuántica, una nuevo campo de la química.
Casi al mismo tiempo, se desarrollaron métodos estadísticos cuánticos para estudiar sistemas de partículas compuestos por un gran número de partículas, incluida la distribución de Bose-Einstein establecida en 1924 y la distribución de Fermi-Dirac establecida en 1926, respectivamente. Se aplica a sistemas de partículas con espín entero y semientero. Posteriormente, la teoría cuántica de campos también se desarrolló gradualmente. En 1927, Dirac propuso por primera vez el esquema de cuantificar el campo electromagnético en un sistema con infinitos grados de libertad para hacer frente a la emisión y absorción espontánea de luz en los átomos. En 1929, Heisenberg y Pauli establecieron la forma general de la teoría cuántica de campos y sentaron las bases de la electrodinámica cuántica. Se utilizó el método de renormalización para resolver la dificultad de divergencia y se calcularon las correcciones de radiación de cada orden. La diferencia entre el momento magnético del electrón obtenido y el valor experimental es de sólo 2,5×10-10, y su precisión no tiene precedentes en física.
La teoría cuántica de campos también se está desarrollando en la dirección de la teoría de campos unificados, es decir, unificando la interacción electromagnética, la interacción débil, la interacción fuerte y la interacción gravitacional en una teoría de calibre. En la teoría unificada débil de la electricidad, la cromodinámica cuántica y la gran teoría unificada. se han logrado resultados.
"La práctica es el único estándar de la verdad", y la física también sigue este estándar. Todas las hipótesis deben basarse en experimentos y deben resistir la verificación experimental. Pero la física también es una ciencia altamente especulativa y ha estado indisolublemente ligada a la filosofía desde su nacimiento. Ya sea el principio de la relatividad de Galileo, las leyes del movimiento de Newton, la ley de conservación del momento y la energía, las ecuaciones de Maxwell, la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica, todos ellos tienen una fuerte especulación científica. Algunos científicos, como J.C. Poggendorff, redactor jefe de la revista "Physics and Chemistry" en el siglo XIX, quisieron una vez expulsar la especulación de la física y se negaron dos veces a publicar los artículos de Mayer y Helmholtz sobre la conservación de la energía en el por motivos de contenido especulativo, finalmente fue criticado por las generaciones posteriores. Descubrir las leyes ocultas detrás de los hechos experimentales requiere una visión profunda y una rica imaginación. ¿Cuántos físicos están preocupados por el misterio de θ-τ? Sólo los físicos chino-estadounidenses Tsung-Dao Lee y Chen-Ning Yang, después de una cuidadosa especulación y examen de una gran cantidad de literatura, descubrieron que detrás de este misterio se escondía una hipótesis de conservación de la paridad de interacciones débiles sin identificación experimental. Desde la perspectiva de la historia del desarrollo de la física, cada síntesis ha promovido el gran desarrollo de la física misma y de las disciplinas relacionadas. Además, cada síntesis se basa en una gran cantidad de observaciones precisas y hechos experimentales, y también tiene un profundo contenido especulativo. Por lo tanto, para aplicar y enseñar mejor los conocimientos de física, los físicos comunes y los profesores de física también deben comprender conceptos y leyes importantes de todo el sistema de la física.
La física aplicada es una ciencia muy utilizada en diversos sectores productivos. Alguien dijo una vez que un buen ingeniero debería ser un buen físico. De hecho, el desarrollo de algunos aspectos de la física está impulsado por las necesidades de la vida productiva. En los siglos anteriores, Carnot descubrió la segunda ley de la termodinámica para mejorar la eficiencia de las máquinas de vapor, Abbe estableció la teoría de los sistemas ópticos para mejorar los microscopios y Kelvin inventó muchos instrumentos eléctricos sensibles para hacer un uso más eficiente del cable del Atlántico. En el siglo XX, el rápido desarrollo de la física nuclear, la electrónica y la física de semiconductores, la física del plasma e incluso la investigación de ultrasonidos, hidroacústica, acústica arquitectónica y ruido está obviamente relacionado con las necesidades de la producción y la vida. Por tanto, es muy necesario realizar intensamente investigaciones en física aplicada. Por otro lado, muchos logros físicos que promueven el progreso social y promueven en gran medida la producción parten de la exploración de teorías básicas. Por ejemplo, Faraday se inspiró en el efecto magnético de la electricidad y estudió el efecto eléctrico del magnetismo, lo que impulsó el nacimiento de la era eléctrica; Maxwell predijo las ondas electromagnéticas para mejorar la teoría del campo electromagnético, dando inicio al siglo de la electrónica; de los rayos X, la radiactividad e incluso los electrones y neutrones, todos provienen del estudio de la estructura básica de la materia. Considerando la importancia del conocimiento y los talentos, debemos prestar especial atención al aprendizaje de teorías básicas. Por lo tanto, si queremos que la ciencia y la tecnología alcancen la vanguardia mundial, no se debe ignorar la investigación teórica básica.
De cara al siglo XXI, los científicos considerarán las perspectivas del centenario desde la perspectiva de sus propias disciplinas. Es discutible si la física alguna vez llegará a ser tan avanzada como lo fue durante los dos o tres siglos anteriores, pero ningún científico llegaría a la conclusión, como lo hizo Kelvin, de que la física se está acercando al final de su desarrollo. Ante la escasez de recursos energéticos y minerales y el deterioro del medio ambiente, se proponen a la física principios y tecnologías de la física para resolver nuevas fuentes de energía, nuevos procesamientos de materiales y nuevos métodos de prueba. La exploración en profundidad de las partículas y las soluciones a la estructura y las interacciones más básicas de la materia proporcionarán nuevos medios para que los humanos comprendan y transformen el mundo, lo que requiere nuevos principios de aceleración de partículas, aceleradores de mayor energía y detectores más sensibles y fiables. Para lograr una fusión termonuclear controlable, es necesario integrar los conocimientos de física del plasma, física de láseres, física de superconductores, física de superficies y física de neutrones para resolver una serie de problemas teóricos y técnicos. En definitiva, con el desarrollo en profundidad de la nueva revolución tecnológica, la física también se extenderá infinitamente.