时至19世纪，人类的科学积淀已很丰厚。特别是19世纪最后几年，相继发现了X射线、放射现象、电子等，这对古典物理学中的基本概念和基本定律提出了挑战，并为自然科学领域里的新突破奠定了基础。正是在这个基地上，孕育了以相对论和量子力学为主要标志的物理学革命，亦即近代以来历史上的第二次科学革命。

相对论　1905年，伟大的科学家爱因斯坦发表了题为《论动体的电动力学》的论文，乃是狭义相对论创立的标志。根据狭义相对论，物质运动与时间、空间不是孤立地存在着，而是有机地联系在一起。物体的运动速度增加，质量也增加，空间和时间随着物体的运动而变化，运动着的物体在运动方向上长度缩短，时间变慢。这就是说，空间和时间是和一切事物一起消失的。依狭义相对论原理，爱因斯坦推导出了著名的质能关系式E=mC²，即物体的能量(E)相当于其质量(m)与光速(C)平方的乘积，从而揭示了原子内部所蕴藏的巨大能量的秘密。狭义相对论是现代物理学的基础理论。

1907年，爱因斯坦又提出了广义相对论的基本原理，以后又不断丰富和充实这一理论，终于在1915年10月完成了创建广义相对论的工作，并于1916年3月完成了总结性论文《广义相对论基础》。广义相对论是关于引力的理论。它在狭义相对论的基础上，进一步论证了时空结构同物质的关系，指出了物质间所存在的万有引力，是由于物质的存在和分布使时间和空间的性质不均匀而引起的。时空的几何性质不是按欧几里得几何学分布的，而是按非欧几里得几何学分布的。广义相对论创立后，爱因斯坦又为广义相对论的应用做了很多努力。1917年，他发表了重要论文《根据广义相对论对宇宙学所作的考查》，这对现代宇宙学具有开创性的意义。

量子力学　量子力学是在量子论的基础上建立的。1900年年底，德国物理学家普朗克在德国物理学会上宣读了题为《关于正常光谱能量分布定律的理论》的论文，标志着量子论的诞生。在此之前，经典物理学认为，黑色物体辐射的能量，在不同的波长中是平均分布的。但普朗克却发现能量是不连续的、分散的，而且是微粒性的，并认为它是以单位即“量子”的形式释放的。普朗克的量子论彻底改变了物理学家对能量的认识。1905年，爱因斯坦发展了普朗克的能量量子化的概念。他认为，不仅能量的辐射和吸收是不连续的，而且电磁波本身也是量子化的。爱因斯坦提出了光量假说。科学家们继续研究、探索。

1926年，奥地利物理学家薛定谔发表了六篇论文，建立了描述微观粒子运动的波动力学和波动方程。同年，德国物理学家波恩对波函数作了统计解释。他认为，微观粒子在原则上不同于宏观物体的地方，就在于它没有固定的轨道。我们不可能确定地预言一个粒子某一时刻一定在什么地方，而只能描述一个粒子在某时刻到达某处的可能性的大小，即几率，或描述一群粒子的几率分布。德国物理学家海森堡在1925年沿着另一途径为量子力学的创立奠定了基础。他建立了与薛定谔的波动力学在本质上一致的矩阵力学——量子力学的另一种数字表达式。1928年，英国物理学家狄拉克提出了符合狭义相对论要求的电子的量子论。这样，相对性波动力学的研究得以开创。

经过许多科学家的不懈奋斗，量子力学这一研究微观世界运动规律的统一理论终于在20世纪30年代初形成了完整的体系。这一理论促使人们从根本上改变了只承认连续性和机械力学决定论的经典物理学的固有观念，揭示了连续与间断统一的自然观。在量子物理学的指引下，通向物质运动不同层次的探索之路开辟了，并为现代电子技术、半导体技术和激光技术等奠定了理论基础。

第二次科学革命的意义　相对论和量子力学是20世纪物理学革命的中心内容。二者的诞生首先为物理学建构了全新的理论范式，为物理学的研究开创了新局面。相对论和量子力学也是人类历史上第二次科学革命的鲜明标志。第一次科学革命是以哥白尼的《天体运行论》和牛顿力学为代表的。牛顿力学是近代科学的支柱理论。对于牛顿力学来说，它的世界是宏观低速的，而量子力学则把人们的视野带到了微观高速的领域;相对论为科学向宇宙进军，为人类的航天事业奠定了重要的理论基础。相对论和量子力学并非完全取代牛顿力学，但缩小了牛顿力学的适用范围，拓宽了科学研究的世界，使自然科学领域的研究达到前所未有的深度和广度。这就动摇了牛顿力学在自然科学中的核心地位，打破了牛顿力学的一统天下。在科学领域里，相对论、量子力学的诞生具有革命意义，是划时代的。

相对论、量子力学诞生的革命意义超出了自然科学界。更重要的是，它们带来了世界观和方法论的革命，带来了认识领域的革命。相对论和量子力学从普遍意义上拓宽了认识的领域，开辟了认识问题的新的角度，促进了知识的增加，尤其是导致了思维方式的重大变化。根据牛顿力学的理论体系，人们习惯于将世界上一切事物的联系和变化都看成是线性的、决定论的。但从量子力学的观点去审视，就会发现，世界上除了少量的决定性的现象外，大量的是随机现象，它们是不确定性的，它们遵循的是统计规律。相对论更是给人们展示了新的时空观、运动观、物质观。总之，事物的本质不是表现为简单性，而是表现为复杂性，这是广义的。显然，以相对论、量子力学为代表的第二次科学革命带来了从微观到宏观的有关世界、宇宙、人类生存空间的诸多方面的新观念、新思想，推动了人类思维方式的更新。从这个意义上讲，这次科学革命给人类呈现了一个全新的世界。

科学对自然界的认识有了飞跃以后，往往导致技术革命的发生;新技术的广泛应用，又会推动生产组织、生产结构发生深刻变化，形成产业革命;随之必然导致社会范畴的巨大变革。科学与技术以前所未有的力度影响着社会生活，科学与技术的社会功能空前地突显了出来。这样，人类社会呈现了20世纪所不曾有的新面貌。

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