爱因斯坦一再强调：“要使科学思想造福于人类而不致成为祸害”。推进科学、造福人类，说到底，才是爱因斯坦等众多科学大师创建优美的科学理论、揭示深邃的科学真理、阐发其科学美学蕴含的本意，也是使他们的科学理论、连同其科学思想转化成巨大物质力量的目的所在。而作为自然科学根砥的物理学，毕竟是科技发展、文明建设的坚实基础；其富含美学意义的物理理论、物理思想，恰正是人类福祉的无尽源泉。

真、美、善往往连在一起，三者结合一体。认识世界、改造世界、造福人类可谓至真—至美—至善。科学哲学、科学美学、科学技术将自然科学中的“真-善-美”提到至高境界。近代物理以至现代物理在现代科技的广阔疆域里结出累累硕果；反过来，现代科技的发展又促使现代物理理论进一步拓展、并导致现代文明建设取得空前伟大的成就。物理学所锤炼的科学美学旨意不断升华，最终则凝聚于人类目前和未来的文明和幸福。

凡真者、美者，必蕴有巨大的物质力量

真理的力量是无穷的，自然科学所揭示的真理还具有美的形式，则更为魅力无比、威力无比。这力量乃指精神力量，还指物质力量。自然科学中凡真的、美的东西，当然是精神力量的象征，同时也必定蕴有巨大的物质力量。

能量是物理学最基本的概念之一，能量守恒和转化定律则是其最重要的基本定律之一。该定律表明：运动和运动不灭是物质的基本属性，运动形式的多样性以及不同形式运动之间的相互转化是物质运动及其变化规律的基本特征，能量守恒则是此基本特征的主要标志。该定律的一般表述及由热力学第一定律推广得出。热力学建立，阐解了热能和机械能之间的相互转化，则就赋予蒸汽机等热机制造以至于动力革命和工业革命以理论引导。而后来制成发电机和电动机，则导致动力的再次革命；这里涉及的是机械能、热能和电能之间的相互转化。至于核电站，乃提供核动力，即是使原子（核）能最终转化成电能。凡此种种动力装置的研制，俱依据一些物理理论，尤其是都基于能量守恒和转化定律。该定律揭示了自然界的一个普遍真理、披露了不同运动形式的统一之美，从而引起生产上一次次的动力革命，致使生产力不断地得到大幅度解放，其无可比拟的物质力量确是最明显不过的。

质量和能量的相当关系式E=mc²是相对论动力学的一项主要结论，直接由具有洛仑兹变换不变性的相对论质点运动方程导出。它乃时间和空间二者相对称、质量和能量二者相统一的简明表现。它既是一个优美的公式，又被称作“改变世界的方程”。因为由此得出，质、能可以互换；这便在为微观粒子世界之实验探索和理论研究的重要杠杆。特别是立足于此（并根据核物理的有关原理），就开发了原子（核）能源：通过核裂变和核聚变而释放比化学反应所释放之“化学能”（源自分子内原子之结合能）大得多的原子（核）能（源自原子核内核子之结合能）；所以，这原子能的和平利用给人类带来的福利是无可估量的。但原子能的威力也见诸于原子弹、氢弹等武器的军事应用，即它也可能为战事助虐，成为人类的祸害。其实，质能公式所揭示的也是一个很普遍的真理。凡运用面宽阔的正确原理，其蕴有的物质力量必定尤为巨大；而至为关键的，乃必须用它来造福人类，这样才称得上美。科学当用于技术开发和应用时，其美须以善为前提。与作为物理学之最基本概念的能量相对应，能源是人类生存的最基本条件之一。把质能公式当作开发新能源并予和平利用的主要根据，由以从供能这个最重要方面去保证人类长期生存和其生产持续发展、生活质量不断提高，此可谓“莫大之善”；于是，质能公式及其如此应用也就可谓“莫大之美”的了。

一般认为，人类文明肇始于工具制造；而制造工具离不开对材料的选择、精炼、甚至于人工的设计、合成和制备。所以，如今材料科技的兴旺发达，正表明当代文明建设有其雄厚的物质基础。再者，如果把当代认作信息科技时代的话，那末半导体物理—固体物理—凝聚态物理为信息科技提供了重要的理论依据。

在物理学的这一领域里，能带理论算得是核心学说。该理论是量子力学在此领域中的推理结果。

电子在简单势场里往往有分立能级所组成的能谱；而在晶体内部的周期性势场里，则有分立能带所组成的能谱，原来的能级已分裂、宽展成连续的能带。这样，能带理论将量子理论中能量量子化概念予以修改、补充，从而使得可视作量子理论之灵魂的量子概念，在作为自然界大部分物质材料的凝聚态范围里更趋于准确、充实，也就更为完美、有效。不同的固体材料有不同的能带结构。开发新的半导体材料、导体材料或具有特异性能的特殊固体材料，均有赖于能带理论，因为该理论“给出了材料的‘基因’”。甚至高温超导材料，由于临界温度与其能带结构（费密面上的状态密度）亦有关，故能带理论也是开发新（高温）超导材料的钥匙。所以说，该理论不失其“真”和“美”的优势，以致在发展材料科技、信息科技等方面，便成为一个占据优势的生力军。当然，其他真的美的物理理论（包括原理、概念、思想）亦复如此。

从近代物理到现代物理，技术文明遍地开花、绚烂似锦

技术文明是物质文明繁荣的显示和保证，又是精神文明昌盛的成果和依托。伴随着从近代物理到现代物理的三百年光辉历程，技术文明之花绽放得万紫千红、绚烂似锦。

承载“神舟6号”飞船的“长征2号F”运载火箭

或可把十八世纪蒸汽机等热机的大规模使用、十九世纪后期起始的电气化、二十世纪后期起始的信息革命称作为第一次、第二次、第三次工业革命；它们分别是由经典力学和热力学建立并发展、经典电磁学及其电磁场理论建立、在相对论和量子理论基础上的电磁场理论得以改造-延拓-发展这三者相继引发和促成的。这三次工业革命为人类带来愈益繁荣的物质文明；它们乃由一系列技术工程展开而形成，各工程都直接发端于物理学的一些分支学科。例如，经典力学造就了机械、土木建设、航空航天等工程；热力学与热机工程紧密关联、相互促进；经典电磁学促发了电机、无线电、电子等工程；原子核物理带动了核动力工程，并铺展原子能、核素及其核技术的广泛应用；电子学、半导体物理、激光物理以及尚待完善的光子学等，则为信息科技这个当代最宏伟的工程提供了全面的理论基础。诚然，物理学之无数理论成就正是愈益昌盛的精神文明的重要内容。

信息革命是导致现代技术文明的主要起因

科学美可谓技术美的发韧，且着重以信息科技工程的发展概况说明之。其实，信息革命是20世纪物理学革命的主要结果，也是导致现代技术文明的主要起因。此物理学革命因相对论和量子理论建立而发生，则便截然改变了物理学的理论基础和人类对于物质世界认识的概念结构，从而使近代物理转变为现代物理。其中，以电磁场理论为主杆的经典电磁学（包括光学）被置于全新的理论基础而得以根本改造，从而延拓出微电子学、激光物理、量子电动力学、光子学等学科领域；量子理论（兼及狭义相对论）用于物态、物理、物质结构研究，以致建立起半导体物理、超导物理、原子物理、核物理、粒子物理和天体物理等新款学科；至于广义相对论用于宇观物质层面研究，则展示了现代宇宙学的锦绣前程。所有这些学科都是相互联系、相互交叉，对于新兴技术共同产生深刻的影响。尤其，半导体物理和微电子学使计算机技术突飞猛进；激光物理等学科为通信技术开辟崭新天地；电子技术水准的提高以及由凝聚态物理延拓出的材料科技的红火，使自动控制技术呈现惊人面貌。计算机技术、通信技术、自动控制技术这三方面就构成信息科技工程的主体，其空前发展便是信息革命的主要反映。这一场技术革命正如火如荼、方兴未艾。

爱因斯坦的光量子论和量子辐射理论奠定了激光技术和激光物理、以及光通信技术和光子学的基础。光量子（即光子)概念是光子学的出发点，光的波粒二重性使其作为信息载体时不仅仅只是一种具有一定波长的电磁波，而且还具有像电子一样的粒子性；往往也用波色描绘光子的波粒二重性。特别是光电效应，乃光之粒子性的著名例证；据此而制成的一大类光电元件正就是利用这粒子性。而当光子处于周期性势场时，人们猜想其也会呈现相应的能带结构，光子的行为便会如普通晶体中的电子一般；据此果然开发出所谓“光子晶体”的新款材料。光子和电子均有波粒二重性，二者在相同条件（例如上述的周期性势场)下还会显示相似的行为，此乃表明在一定场合，不同物质之属性及其物理机理往往具有同一性。这无疑是人们所向往的一种自然美和科学美；并且，在技术开发过程中，它往往就人为地转化为新技术的奇异之美。显然，科学美学中的统一性原理同样是技术创新的一条指导性原理；人工光子晶体的研制成功便是明证之一。这一奇特“晶体”算得是信息革命所培育的一株奇葩；人们通过对其奇异性质的深入研究，为光纤通信、材料科技添补一个可受益无穷的新奇领域。

作为信息处理器械的电子计算机已遍及人类活动的一切方面，它是信息革命、信息工业全球化的技术基点。之所以能极大地普及，关键性一着是晶体管集成电路的集成度快速提高、成本相应降低。按照著名的摩尔定律得知，集成度的对数随着时间推移（从发明集成电路的1962年算起的年份)竟然几乎呈线性递增的关系。这一条简洁明了的技术性定律涉及微电子技术的发展程度及其经济上的增益情况；同时表明电子器件尺度已达到几百纳米量级并在继续减小。随之促使纳米电子技术和纳米电子学兴盛起来，当然势在必然。可是，集成度并非可无限制递增；一旦器件达到一定的微小尺度（几十纳米)，波粒二重性会凸现出来，亦即可能显示量子干涉等新的效应。那末，或许会有甚大差别的新一代计算机出现。人们设想，所谓的量子计算机或光子计算机等如果取代了一般的微电脑，则就会引起信息科技未来新的变革。所以说，信息革命的进一步发展，终究受制于现代物理关于更深物质层次的基本规律；绚烂似锦的技术文明不断地扩展，还始终源出于渐趋深入的物理理论及其丰厚的科学美学蕴含。

（未完待续）