未来10年中国学科发展战略·物理学

　　物理学可分成经典物理学和现代物理学两部分。前者探讨由经典力学、电磁场理论、热力学和经典统计物理所描述的宏观世界的物理规律。其理论框架从奠基到19世纪末已基本完备。由于人们生活在宏观尺度的物质世界里，经典物理学的重要性不言而喻，现今仍是物理学的重要组成部分，也构成了许多工程技术的理论基础。相对论和量子力学确立之后，物理学进入了现代物理学的新时期。20世纪是实验技术突飞猛进的时期。实验理论相互促进，构成了物理学发展的主旋律，以下的例子可以充分体现这一点。 

　　20世纪初期，卢瑟福的粒子散射实验为原子核物理和粒子物理的研究树立了样板，导致了中子的发现和核裂变反应堆的问世。随后，轻核聚变又提供了另一种核能源。30年代后，加速器技术导致了高能量、强束流的产生，发现了几百种新粒子。加速器与核反应堆也可用于其他学科的研究，同步辐射和高通量中子源就是这方面的例证。加速器和有关的粒子探测技术引发了50年代粒子物理突飞猛进的发展，使得人们对物质深层次结构和运动规律的认识更加深入，导致了规范场论、弱相互作用中宇称不守恒、夸克模型、电弱相互作用统一和量子色动力学等一个又一个里程碑式的重大科学发现。 

　　2）物理学是基础性引领学科，在促进其他学科进步的同时，与其结合交融，形成生命力强、极有发展前途的交叉领域。作为20世纪自然科学的引领学科，物理学的基本概念和理论方法，对化学、生物学及医学、材料科学、信息科学、环境科学、地球科学、空间和天体科学等产生了革命性的影响。它的实验手段为其他学科发展提供了必要的工具。它导致的新型材料结构和新奇物态，极大地丰富了自然科学各个领域的研究对象和内容，由此进一步促进了自然科学各领域自身的迅猛发展。例如，表征晶体结构的X射线技术导致了DNA双螺旋结构的发现，引发了一场生物学革命；现代物理化学的基础是量子力学；天体物理和定量的宇宙学是建立在广义相对论等当代物理学基础上的。 

对原子、电子、原子核、晶体结构及其运动规律的认识，奠定了化学、材料和生物学的微观基础，促使物理化学、纳米科技、量子化学、放射化学和分子生物学等新学科的诞生；天体物理、地球科学、力学等本来就与物理学有着紧密的联系，其基本理论框架和实验方法都是以物理学为基础的，并且不断从物理学的科学发展前沿中吸取营养；凝聚态物理是材料科学发展的前提，物质声、光、电、磁等方面物理效应的研究，导致新型材料的发现；基于各种人工结构的新奇现象是构建现代量子器件的物理基础；信息科学建立在半导体和激光等发展基础上。