人类文明的演进历史与科学技术发展史交织在一起；而物理学，按著名物理学家卢鹤绂教授的形象化说法，乃是“一切科学技术的母亲”。物理学的许多理论建树，对于科技发展、对于文明演进，确乎至关重要。物理学可谓人类文明的坚固基石；20世纪之前的近代经典物理是如此，20世纪初起始的现代物理亦然如此。回顾物理学三百多年的历史进程，有两个明显的“奇迹年”：第一个是1666年，伟大的牛顿在那一年创造其大部分的科学成就；第二个是1905年，伟大的爱因斯坦发表了一系列突破性的理论成果，人们称那一年为“爱因斯坦奇迹年”。可以说，近代经典物理和现代物理分别从那两个奇迹年前后形成；在奇迹年前后，物理学革命的号角响起，伴随而来的是自然科学、技术、生产、经济以及思想意识领域的重大变革，于是人类的文明（包括物质文明和精神文明）建设便一次又一次地突飞猛进。

联合国教科文组织决定命名2005年为（第一个）世界物理学年，由以纪念爱因斯坦大师、宣扬现代物理之卓越理论的深远影响，并望再创现代文明的新世纪辉煌。当然，这一决定对于物理学本身的未来发展来说，更是意义匪浅。

一、从EMY到WYP

从EMY——“爱因斯坦奇迹年”（Einstein’s Miraculous Year）到WYP——“世界物理学年”（World Year of Physics），物理学、自然科学乃至人类文明建设越过了极不平凡的百年历程。1905年确是物理学史和科学史上的奇迹年；那年爱因斯坦所发表的五篇论文都非同寻常，特别是因狭义相对论和光量子论面世而开创了一个新的科学时代。这两个理论算得上是现代物理学建立的惊世宣言。

爱因斯坦的那五篇非凡论文是：（一）“论动体的电动力学”（1905年6月）；（二）“物体的惯性同它所含的能量有关吗？”（1905年9月）；（三）“关于光的产生和转化的一个启发性观点”（1905年3月）；（四）“分子大小的新测定法”（1905年4月）；（五）“热的分子运动论所要求的静液体中悬浮粒子的运动”（1905年5月）。在论文（一）里爱因斯坦创立了狭义相对论；论文（二）给出著名的质能相当公式E=mc2，乃是相对论动力学的一个推论；论文（三）提出光量子假说，并确认光的波粒二重性；论文（四）说明借助于流体动力学测定溶液中分子大小的一个新方法；论文（五）通过扩散理论和热的分子运动论讨论了布朗运动。1905年12月爱氏还专门写了一篇“布朗运动理论”的论文，于翌年2月发表。

论文（一）、（三）、（五）都发表在德国《物理学年鉴》1905年第17卷上。这同一卷杂志展示了爱因斯坦在三个方面的划时代贡献。在这三方面贡献中，关于分子运动的工作其实也十分重要；他是用统计力学的方式描绘了分子运动的性状，并首次给出测量分子大小的可靠方法，从而令人信服地证明了分子的客观实在性。在1905年以前爱氏还写过多篇热力学、统计物理方面的论文，探讨分子运动和辐射性质，亦颇多创新；而光量子假说正是基于这方面的造诣，并结合普朗克的能量子假设而得出的。因此，爱氏关于分子运动的研究，对于物理学从宏观层次向微观层次的深入和延拓、乃至促使光量子论脱颖而出，有其不可低估的推动作用。

2005年又是爱因斯坦逝世五十周年。在“奇迹年”之后的三、四十年里，爱氏又陆续创造了不少奇迹。他自己感到“最惬意”的工作是发现了时空弯曲、创立了广义相对论（1915年），并将该理论用于探究宇宙的演化和结构，致使相对论宇宙学建立（1917年）。在以量子概念改造经典统计力学方面：爱氏于1906年提出了原子的振动能量也必须量子化的观点，从而构建了固体比热的量子理论；1916年发表的“辐射的量子理论”更是一篇了不起的论文，其中爱氏提出了受激发射概念，为五十年后兴旺起来的激光技术提供了理论依据；与玻色共同发明的玻色-爱因斯坦统计法，是一种量子统计方法，这当然是对经典统计力学的突破性发展。在阐解此统计方法的重要论文“单原子理想气体的量子理论”（1924年）中，爱氏还提出了“爱因斯坦-玻色凝聚”的预言，激光等技术成熟后实现了原子气体的这种“凝聚”（1995年）。

阿尔伯特·爱因斯坦

爱因斯坦是相对论的创建者；又是缔造早期量子论的领军人物，其多方面的先驱工作从观念上和理论上为量子力学的建立和量子理论的拓展奠定了基础。例如，他所提出的光的波粒二重性观念是德布罗意物质波概念的先导；他关于单原子理想气体的量子统计理论“促成了电子波的实验验证，也推动了薛定谔波动力学的建立”。同时，爱氏重视观察测量、实验验证的思想还影响了玻尔和海森伯，对于他们提出不确定性原理和互补原理，实际上也不无激励和促进。当然，爱氏是哥本哈根学派量子论思想的反对者，始终认为量子力学并不完备，进而独自沿着另一条道路去探索统一场论。然而，爱氏对哥本哈根学派的诘难和质疑、对统一场论的执著追求，却也为量子力学的完善、为20世纪中期以后量子场论和统一理论的发展，产生了显著的刺激和启示的作用。

众所周知，爱因斯坦只因以光量子假说解释了光电效应而获得1921年诺贝尔奖；可是公众又普遍认为，他那为数可观的发现和发明都颇有份量，其中有好多项都够得上诺贝尔奖项的水准，奇迹年的那几项是这样，之后的广义相对论和辐射量子理论等亦然。所以，爱氏是现代物理的代表，就如牛顿是近代经典物理的代表一般。WYP的确定，表达了当今人们对他和他那样为人类文明建设作出重大理论造就的科学大师的莫大崇敬。

二、物理学革命和现代文明建设

就科技范围而言，20世纪往往被称作物理学的世纪，因为作为现代物理的两大理论支柱的相对论和量子理论的创建，引发了一场其意义较牛顿时代更为深刻得多的物理学革命。这里不拟全面论述，仅零星地说明这场革命所产生的某些影响。其一，物理学的理论框架发生根本性转变，相对性原理作为一条基本的限制性原理，而量子概念逐渐成为现代物理理论的主要根砥。其二，由理论转变导致自然观变更：相对论时空观、相对论宇宙观确立；依赖其运动、与时空结合一体的物质存在，在微观尺度显示量子化效应、在宏观和宇观的尺度可能引起时空弯曲的新物质观念得以多方面地昭示。其三，物理学的新理论、新思想、新方法向自然科学所有领域渗透，促使各学科发生变革，并建立了诸如相对论天体物理、量子化学、分子生物学等等的新分支学科。其四，相对论和量子理论有极为广阔的技术应用，二者是材料科技、信息科技、能源科技、生命科学工程等等的理论基础。以信息科技而论，随着奠基于这两个理论的半导体物理、电子学、光子学等分支学科的建立和发展，它很快地红火起来，成为目前高新科技的一根主杆。看来，现代物理学革命，已扩展、转化成当代科技的声势浩大的全局性革命。

全局性科技革命已导致人类文明建设呈现全新的面貌。人们声称20世纪的全球性社会经济从“电气化时代”转变成“原子能时代”、“信息时代”等等，标志着物质文明的一次次飞跃。诚然，科学技术是第一生产力，随着科技的空前发展，工农业生产力亦空前解放，经济实力也就日益雄厚。根据唯物主义的观点，精神文明改观必定取决于物质文明的进步；况且，物理学革命所激起的自然观升华正是精神文明改观的表现之一，并且是人类思想意识演变的一个起源。简而言之，20世纪精神文明和物质文明二者的建设成就的结晶，或许就是知识经济的概念和体系的崛起和构成；知识经济达到如何完善的程度，便能反映充当现代文明基石的现代物理学进展到怎样高的水平。特别要提一下的是：主要发端于现代物理、并已趋高度发达了的信息科技，恰是知识经济形态的直接依傍之一。那末，放眼当今社会，人们从文明建设的惊人成就体会到：确是20世纪物理学革命改造了物质世界、亦改变了人类社会的面貌。

三、再创现代文明的新世纪辉煌

20世纪的物理学革命带来了现代文明的灿烂和辉煌；毫无疑问，物理学蕴藏着无穷的生机和应用能力，会再创现代文明的新世纪辉煌。说21世纪是物理学应用的世纪，不至于偏颇失当吧。对新世纪的科技发展和文明建设趋向作展望，当然是过大的论题；下文仍限于现代物理理论的应用、并只是偏重于爱因斯坦的理论造就，可能对21世纪产生怎样的进一步影响，作些简略的讨论。

相对论和量子理论像早晨八、九点钟的太阳，正生气盎然。宇宙学研究渐趋精确，也许会成为新世纪的重要研究领域。暗物质、暗能量是目前的热门课题，其实恰是对广义相对论的引力场方程里的“宇宙学因子项”的细致阐发；爱因斯坦当初曾认为自己引入这一项是一个失误，殊不知过了七、八十年倒被据此逐渐确切地披露出物质世界的潜在面貌。航天技术当然是尖端技术，尔今依然蒸蒸日上；核能源亦在大力开发；亚核粒子世界的探索也在不断深入；如此等等。新世纪科技将在过去成果的基础上继续开拓，所列举的一些领域里愈来愈广泛的研究，都是对狭义相对论和量子力学、量子场论的有效应用，反过来也会对这几个理论予以更精确的验证。原子能为人类所用、激光技术欣欣向荣，不能不说是爱因斯坦之理论预言的巨大威力；若把科学理论看作精神文明的瑰宝，那末这些确可作为精神文明转化成物质文明的绝妙例证。前述爱因斯坦一玻色凝聚态的实现亦是领受近年诺贝尔奖的一项杰出成果，这种新的物质形态在新世纪“可能会有神奇的应用”（杨振宁语）。科学理论往往走在实验实践的前面，待过了若干时间得到验证、并付诸应用后才会使人们叹服其对物质文明建设的实际功效。到新世纪中、后期，光子通信技术或许会取代电子通信技术在信息科技中的主导地位。通信技术的现代化，不仅是现代物理理论、也是20世纪之前近代经典物理理论的高层次应用。

有人说，在新世纪会出现信息科技革命；也有人说，生命科学正在掀起革命浪潮。如此估计甚有道理：前者与知识经济时代相偕而至；后者表明自然科学研究的重点将从物质的基本运动形式转向生命这种高级运动形式。同时也说明物理学在新世纪将赢得向其他科技领域全面渗透和高层次应用的大好契机和用武之地。与同相对论的关系相比，信息科技和生命科学的未来发展更离不开量子理论。继分子生物学的成功之后，趋于完整的量子生物学正在兴起；而量子计算机、量子信息论、量子博弈论等也跃上高新科技舞台。所有这些，都会为新世纪文明建设增添新的光彩。

四、物理学毕竟是现代文明的永久基石

20世纪物理学革命对新世纪的长远影响，尤其体现于新的科学思想将愈益深入人心。人们说爱因斯坦伟大，主要是指凭藉由其理论建树起始而确立的新自然观，改造了“人类思想的基本概态结构”（朗之万语）。而这种改造是物理学、自然科学、高新科技不断进步的根本动力。且以统一性观念为例阐述之；这一观念是爱因斯坦科学思想的核心，贯穿于他所创造的新时空观、新宇宙观、新物质观之中。

完善的物理理论的一大特色是对称，相对论就是具有此特色的优美理论。基于对称性，爱因斯坦把传统意义上不同范畴里的概念、运动定律、表述形式统一于一个理论体系。从狭义相对论到广义相对论，相对性原理的涵义拓宽、表述形式的对称性提高、场方程从线性演变为非线性、时空结构从平直转化成弯曲。爱因斯坦早就意识到真实而相当精确的运动定律必然是非线性的，而非线性倒亦是物质体系所禀有的特定对称性的反映。爱氏因建立起能表示物质的能量一动量与时间一空间之统一性的简练的非线性引力场方程而甚感惬意；继而为扩展统一性、提高对称性，苦心孤诣地探索电磁场与引力场相统一的统一场论。他为此鞠躬尽瘁、死而后已；虽未成功，却为以后的物理理论发展指明了一个十分可贵的研究方向。

爱氏统一工作的影响所及，便是20世纪中、后期构建成相互作用的规范场理论、并藉此而先后建立起弱作用与电磁作用的统一理论以及弱一电作用与强作用的大统一理论，其表述形式的非线性和对称性均达到相当高的程度。量子统一理论的探索在新世纪还将延续下去。人们力图把引力作用也与电磁、弱、强三种作用统一起来；这是一项艰难的工作，因为它涉及相对论（特别是广义相对论）与量子场论及其二者的思想观念怎样协调、综合和统一的问题。不妨说，统一性观念是当今物理理论研究的指导思想之一。

时值世界物理学年伊始，我们如何纪念爱因斯坦、本着什么样的旨意去提炼现代物理百年成就的精粹？归结到一点，就是要真正认识物理学永远是现代文明的坚固基石，其奠基作用绝不会改变。尽管新世纪已步入知识经济时代，尽管物理学今后应用中或许会以信息科技为主线、应用面也会愈益宽阔起来，尽管大的理论性突破尚未崭露清晰的端倪，也毕竟不能把物理学理论的研究和教学的重要性忽视了、反倒让急功近利的思潮泛滥起来。WYP的确定，旨在让“物理学燃烧的火焰照亮世界”，亦照亮物理学本身的未来进程；旨在使爱因斯坦的科学思想在新世纪进一步发扬光大，从而大大加强公众、甚至物理学工作者自身的物理学意识。特别是要将现代物理理论及其应用知识切实、广泛地普及；其中，培养青年人才，提高其物理学总体水准、充实其纯粹、高尚的科学思想尤为必要。相对论与量子理论的统一难题有待从事未来文明建设的科学精英去努力解决。当然，爱因斯坦等前辈物理学大师一定希望物理学理论再次出现突破性的大幅度进展。待到那时，物理学将迎来新的“奇迹年”。