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绪论
学好物理 铸工匠之魂
一、物理学与认识自然
如果我看得远，那是因为我站在巨人的肩上。
——牛顿
一、物理学与认识自然
神奇自然充满了奥秘。形态各异、色彩斑斓，绝妙的丰 富与协调。面对如此绚烂的大自然，人类“仰观吐曜，俯察 含章”，充满了好奇与无法遏制的探索欲望。
仰望夜空，群星闪烁，梦幻而神秘。太阳、月亮和星星 东升西落，还有土星的光环（图1）、彗星的长尾、划破长空 的流星雨……令人迷惑而神往。
一、物理学与认识自然
我们的地球，从高山大漠到江河湖海，从植物、动物到人类自身，神奇无处不在：潮涨潮落（图2） 、苹果落地…… 是什么力量在“调控”这些运动？
人们不断探索，对这些现象有各种解释。其中，伟大的物理学家牛顿基于前人的研究，揭示出这些神奇现象背后隐 藏的秘密——万有引力定律，从而合理解释苹果为何落地、大海为何有潮汐、天体为何周期性运转……
一、物理学与认识自然
大自然是神秘的，但也是可探索的。人们在不断从物理学视角认识自然、解释自然的过程中，逐渐形成了基于物理学体系的物理自然观。
物理学不断阐释大自然的奥秘，促进人们认识世界！
二、物理学与社会发展
一旦科学插上幻想的翅膀，它就能赢得胜利。
——法拉第
衣食住行是人类生存的必要条件。从原始采集、狩猎，到刀耕火种，借助畜力（图3）等，人类在不断改进生产生活的条件。
18—19世纪对蒸汽机的发明与改进，标志着人类从对自然力的直接应用走向对能量的转化应用，作坊式的手工业被机器大工业代替，引发了人类社会的第一次工业革命，如同奔驰的蒸汽火车（图4）推动人类世界进入大机器生产时代。
二、物理学与社会发展
英国科学家法拉第通过一系列实验，发现电磁感应现象，1831年法拉第宣告了发电机的问世，引发了人类社会的第二次工业革命，推开了电气时代的大门。电，不仅让夜晚五彩斑斓，而且使世界顷刻“运转”起来，洗衣机、电风扇、电吹风、电冰箱、微波炉、空调、电视机、电动车……人类的衣食住行更加便捷、更加舒适、更加快速。
二、物理学与社会发展
如今人类已实现飞天梦，并不断探究宇宙的奥秘。我国2011年成功发射“天宫一号”，成为第三个能独立发射空间站的国家。2021年5月15日，“天问一号”着陆巡视器成功着陆于火星，我国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。2022 年6 月5日，神舟十四号飞船搭载3 名航天员升空（图5），与空间站天和核心舱完成对接，中国空间站即将全面建成。让这些美梦成为现实的关键则是17 世纪的牛顿力学体系。
二、物理学与社会发展
物理学一次次改变世界，推动人类社会向前发展！
三、物理学与科技进步
实验可以推翻理论，而理论无法颠覆实验。
——丁肇中
三、物理学与科技进步
人类不仅有生存的需求，而且有安全、社交、尊重及自我实现等需求。早期，人们通过张榜、骑马、驿站、烽火台 （图6）、鸿雁、漂流瓶等方式传递信息。
19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦在前人研究的基础上提出了完整的电磁场理论，预言了电磁波的存在；1888年德国物理学家赫兹首次验证了电磁波假设；1896年意大利工程师马可尼等的发明将人们引进了无线通信的领域，自此，电报、无线电话、收音机、电视机陆续出现。无需电线，借助空间中的电磁波，我们便能收到信息。
三、物理学与科技进步
如今，打开手机、连通网络（图7），便可无线通话、收看直播、网络购物、在线学习、参加网络会议等。古人常说“眼见为实”，而空间中无处不在的电磁波则看不见、摸不着，但却实实在在地弥漫在我们周围。随着微电子学的发展，虚拟现实技术让我们身临其境（图8）；人工智能（图9）进入医疗、通信、军事、交通、家居生活等，还能作诗绘画、谱曲填词……
物理学是这些不可思议的技术创新的根基，是引领时代发展的核心动力。
四、物理学与大国工匠
科学虽然没有国界，但是学者却有自己的祖国。
——巴斯德
一个民族的强盛与这个民族的整体素质和科技发展密切相关。在科技迅猛发展的当今，我国在若干领域走到了世界前列。
四、物理学与大国工匠
中国北斗卫星导航系统在很多方面都超越其他卫星导航系统，高轨卫星更多，抗遮挡能力更强，在低纬度地区尤为明显，还具备短报文通信功能，方便人们网络交流（图10）。 中国的5G，引领无线技术的发展，抓住无线技术换代的机遇，给很多行业带来革命性的变化。
四、物理学与大国工匠
“中国天眼”具有我国自主知识产权，是世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜，已为探索宇宙做出贡献。2020年10月27日，我国“奋斗者”号在马里亚纳海沟成功下潜突破1万米，创造了中国载人深潜的新纪录。还有我国的航空母舰（图 11）、大飞机、高铁等无不高扬着大国工匠勇攀高峰的精神。

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