物理学发展史及其重要事件
经典物理学发展史
古希腊时代的阿基米德已经在流体静力学和固体的平衡方面取得辉煌成就，但当时将这些归入应用数学，并没有将他的成果特别是他的精确实验和严格的数学论证方法汲入物理学中。从希腊、罗马到漫长的中世纪，自然哲学始终是亚里士多德的一统天下。到了文艺复兴时期，哥白尼、布鲁诺、开普勒和伽利略不顾宗教的迫害，向旧传统挑战，其中伽利略把物理理论和定律建立在严格的实验和科学的论证上，因此被尊称为物理学或科学之父。
伽利略的成就是多方面的，仅就力学而言，他以物体从光滑斜面下滑将在另一斜面上升到同一高度，推论出如另一斜面的倾角极小，为达到同一高度，物体将以匀速运动趋于无限远，从而得出如无外力作用，物体将运动不息的结论 。他精确地测定不同重量的物体以同一加速度沿光滑斜面下滑，并推论出物体自由下落时的加速度及其运动方程，驳倒了亚里士多德重物下落比轻物快的结论，并综合水平方向的匀速运动和垂直地面方向的匀加速运动得出抛物线轨迹和45°的最大射程角，伽利略还分析“地常动移而人不知”，提出著名的“伽利略相对性原理”（中国的成书于1800年前的《尚书考灵曜》有类似结论）。但他对力和运动变化关系的分析仍是错误的。全面、正确地概括力和运动关系的是牛顿的三条运动定律，牛顿还把地面上的重力外推到月球和整个太阳系，建立了万有引力定律。牛顿以上述的四条定律并运用他创造的“流数法”(即今微积分初步)，解决了太阳系中的二体问题，推导出开普勒三定律，从理论上解决了地球上的潮汐问题。史称牛顿是第一个综合天上和地上的机械运动并取得伟大成就的物理学家。与此同时，几何光学也有很大发展，在16世纪末或17世纪初，先后发明了显微镜和望远镜，开普勒、伽利略和牛顿都对望远镜作很大的改进。
法国在大革命的前后，人才辈出，以P.S.M.拉普拉斯为首的法国科学家(史称拉普拉斯学派)将牛顿的力学理论发扬光大，把偏微分方程运用于天体力学，求出了太阳系内三体和多体问题的近似解，初步探讨并解决了太阳系的起源和稳定性问题，使天体力学达到相当完善的境界。在牛顿和拉普拉斯的太阳系内，主宰天体运动的已经不是造物主，而是万有引力，难怪拿破仑在听完拉普拉斯的太阳系介绍后就问 ：你把上帝放在什么地位？无神论者拉普拉斯则直率地回答 ：我不需要这个假设。
拉普拉斯学派还将力学规律广泛用于刚体、流体和固体，加上W.R.哈密顿、G.G.斯托克斯等的共同努力，完善了分析力学，把经典力学推进到更高阶段。该学派还将各种物理现象如热、光、电、磁甚至化学作用都归于粒子间的吸引和排斥，例如用光子受物质的排斥解释反射，光微粒受物质的吸引解释折射和衍射，用光子具有不同的外形以解释偏振，以及用热质粒子相互排斥来解释热膨胀、蒸发等等，都一度取得成功，从而使机械的唯物世界观统治了数十年。正当这学派声势煊赫、如日中天时，受到英国物理学家T.杨和这个学派的后院法兰西科学院及科学界的挑战，J.B.V.傅里叶从热传导方面，T.杨、D.F.J.阿拉戈、A.-J.菲涅耳从光学方面，特别是光的波动说和粒子说（见光的二象性）的论争在物理史上是一个重大的事件。为了驳倒微粒说，年轻的土木工程师菲涅耳在阿拉戈的支持下，制成了多种后以他的姓命名的干涉和衍射设备，并将光波的干涉性引入惠更斯的波阵面在介质中传播的理论 ，形成惠更斯-菲涅耳原理，还大胆地提出光是横波的假设，并用以研究各种光的偏振及偏振光的干涉，他创造了“菲涅耳波带”法，完满地说明了球面波的衍射，并假设光是以太的机械横波解决了光在不同介质界面上反射、折射的强度和偏振问题，从而完成了经典的波动光学理论。菲涅耳还提出地球自转使表面上的部分以太漂移的假设并给出曳引系数。也在阿拉戈的支持下，J.B.L.傅科和A.H.L.菲佐测定光速在水中确比空气中为小，从而确定了波动说的胜利，史称这个实验为光的判决性实验。此后，光的波动说及以太论统治了19世纪的后半世纪，著名物理学家如法拉第、麦克斯韦、开尔文等都对以太论坚信不疑。另一方面，利用干涉仪内干涉条纹的移动，可以精确地测定长度、速度、曲率的极微细的变化；利用棱镜和衍射光栅产生的光谱，可以确定地上和天上的物质的成分及原子内部的变化。因此这些光学仪器已成为物理学、分析化学、物理化学和天体物理学中的重要实验手段。
蒸汽机的发明推动了热学的发展 ，18世纪60年代在 J.瓦特改进蒸汽机的同时，他的挚友J.布莱克区分了温度和热量，建立了比热容和潜热概念，发展了量温学和量热学，所形成的热质说和热质守恒概念统治了80多年。在此期间，尽管发现了气体定律，度量了不同物质的比热容和各类潜热 ，但对蒸汽机的改进帮助不大，蒸汽机始终以很低的效率运行。1755年法国科学院坚定地否决了永动机 。1807年T.杨以“能”代替莱布尼兹的“活力” ，1826年 J. V. 彭赛列创造了“功”这个词。1798年和1799年，朗福德和H.戴维分析了摩擦生热，向热质说挑战；J.P.焦耳从 19 世纪 40 年代起到1878年，花了近40年时间，用电热和机械功等各种方法精确地测定了热功当量 ；生理学家 J.R.迈尔和H.von亥姆霍兹 ，更从机械能、电能、化学能、生物能和热的转换，全面地说明能量既不能产生也不会消失，确立了热力学第一定律即能量守恒定律。在此前后，1824年，S.卡诺根据他对蒸汽机效率的调查，据热质说推导出理想热机效率由热源和冷却源的温度确定的定律。文章发表后并未引起注意。后经R.克劳修斯和开尔文分别提出两种表述后，才确认为热力学第二定律。克劳修斯还引入新的态函数熵；以后，焓、亥姆霍兹函数、吉布斯函数 等态函数相继引入 ，开创了物理 化学 中的重要分支——热化学。热力学指明了发明新热机、提高热机效率等的方向，开创了热工学；而且在物理学、化学、机械工程、化学工程 、冶金学等方面也有广泛的指向和推动作用。这些使物理化学开创人之一W.奥斯特瓦尔德曾一度否认原子和分子的存在 ，而宣扬“唯能论”，视能量为世界的最终存在 。但另一方面，J.C.麦克斯韦的分子速度分布率（见麦克斯韦分布）和L.玻耳兹曼的能量均分定理把热学和力学综合起来，并将概率规律引入物理学，用以研究大量分子的运动，创建了气体分子动力论（现称气体动理论），确立了气体的压强、内能、比热容等的统计性质，得到了与热力学协调一致的结论。玻耳兹曼还进一步认为热力学第二定律是统计规律，把熵同状态的概率联系起来，建立了统计热力学。任何实际物理现象都不可避免地涉及能量的转换和热量的传递，热力学定律就成为综合一切物理现象的基本规律。经过20世纪的物理学革命，这些定律仍然成立。而且平衡和不平衡、可逆和不可逆、有序和无序乃至涨落和混沌等概念，已经从有关的自然科学分支中移植到社会科学中。
在19世纪20年代以前 ，电和磁始终认为 是两种不同的物质，因此，尽管1600年W.吉伯发表《论磁性》，对磁和地磁现象有较深入的分析 ，1747 年B.富兰克林提出电的单流质理论，阐明了正电和负电，但电学和磁学的发展是缓慢，1800年A.伏打发明伏打电堆，人类才有能长期供电的电源 ，电开始用于通信 ；但要使用一个电弧灯 ，就需联接2千个伏打电池，所以电的应用并不普及。1920年H.C.奥斯特的电流磁效应实验，开始了电和磁的综合，电磁学就迅猛发展，几个月内 ，通过实验A.-M.安培建立平行电流间的安培定律 ，并提出磁分子学说 ，J.-B.毕奥和F.萨伐尔建立载流导线对磁极的作用力（后称毕-萨-拉定律），阿拉戈发明电磁铁并发现磁阻尼效应，这些成就奠定了电磁学的基础。1831年M.法拉第发现电磁感应现象，磁的变化在闭合回路中产生了电流，完成了电和磁的综合，并使人类获得新的电源。1867年W.von 西门子发明自激发电机 ，又用变压器完成长距离输电，这些基于电磁感应的设备，改变了世界面貌，创建了新的学科——电工学和电机工程。法拉第还把场的概念引入电磁学；1864年麦克斯韦进一步把场的概念数学化，提出位移电流和有旋电场等假设，建立了麦克斯韦方程组，完善了电磁理论，并预言了存在以光速传播的电磁波。但他的成就并没有即时被理解，直到H.R.赫兹完成这组方程的微分形式，并用实验证明麦克斯韦预言的电磁波，具有光波的传播速度和反射 、折射干涉、衍射、偏振等一切性质，从而完成了电磁学和光学的综合，并使人类掌握了最快速的传递各种信息的工具 ，开创了电子学这门新学科。
直到19世纪后半叶 ，电荷的本质是什么 ，仍没有搞清楚，盛极一时的以太论，认为电荷不过是以太海洋中的涡元。H.A.洛伦兹首先把光的电磁理论与物质的分子论结合起来 ，认为分子是带电的谐振子 ，1892年起 ，他陆续发表“电子论”的文章 ，认为1859年 J.普吕克尔发现的阴极射线就是电子束；1895年提出洛伦兹力公式，它和麦克斯韦方程相结合，构成了经典电动力学的基础；并用电子论解释了正常色散、反常色散（见光的色散）和塞曼效应。1897年J.J.汤姆孙对不同稀薄气体、不同材料电极制成的阴极射线管施加电场和磁场，精确测定构成阴极射线的粒子有同一的荷质比 ，为电子论提供了确切的实验根据。电子就成了最先发现的亚原子粒子 。1895年W.K.伦琴发现X射线，延伸了电磁波谱 ，它对物质的强穿透力，使它很快就成为诊断疾病和发现金属内部缺陷的工具 。1896年A.-H.贝可勒尔发现铀的放射性 ，1898年居里夫妇发现了放射性更强的新元素——钋和镭，但这些发现一时尚未引起物理学界的广泛注意
20世纪的物理学 到19世纪末期 ，经典物理学已经发展到很完满的阶段，许多物理学家认为物理学已接近尽头，以后的工作只是增加有效数字的位数。开尔文在19世纪最后一个除夕夜的新年祝词中说：“物理大厦已经落成，……动力理论确定了热和光是运动的两种方式，现在它的美丽而晴朗的天空出现两朵乌云，一朵出现在光的波动理论，另一朵出现在麦克斯韦和玻耳兹曼的能量均分理论。”前者指的是以太漂移和迈克耳孙 - 莫雷测量地球对（绝对静止的）以太速度的实验，后者指用能量均分原理不能解释黑体辐射谱和低温下固体的比热。恰恰是这两个基本问题和开尔文所忽略的放射性，孕育了20世纪的物理学革命。
1905 年 A. 爱因斯坦为了解决电动力学应用于动体的不对称(后称为电动力学与伽利略相对性原理的不协调)，创建了狭义相对论，即适用于一切惯性参考系的相对论。他从真空光速不变性出发，即在一切惯性系中，运动光源所射出的光的速度都是同一值，推出了同时的相对性和动系中尺缩 、钟慢的结论 ，完满地解释了洛伦兹为说明迈克耳孙 -莫雷实验提出的洛伦兹变换公式，从而完成了力学和电动力学的综合。另一方面，狭义相对论还否定了绝对的空间和时间，把时间和空间结合起来，提出统一的相对的时空观构成了四度时空；并彻底否定以太的存在，从根本上动摇了经典力学和经典电磁学的哲学基础，而把伽利略的相对性原理提高到新的阶段，适用于一切动体的力学和电磁学现象。但在动体或动系的速度远小于光速时，相对论力学就和经典力学相一致了。经典力学中的质量、能量和动量在相对论中也有新的定义，所导出的质能关系为核能的释放和利用提供了理论准备。1915年，爱因斯坦又创建广义相对论，把相对论推广到非惯性系，认为引力场同具有相当加速度的非惯性系在物理上是完全等价的，而且在引力场中时空是弯曲的，其曲率取决于引力场的强度，革新了宇宙空间都是平直的欧几里得空间的旧概念。但对于范围和强度都不很大的引力场如地球引力场，可以完全不考虑空间的曲率，而对引力场较强的空间如太阳等恒星的周围和范围很大的空间如整个可观测的宇宙空间 ，就必须考虑空间曲率。因此广义相对论解释了用牛顿引力理论不能解释的一些天文现象，如水星近日点反常进动、光线的引力偏析等。以广义相对论为基础的宇宙学已成为天文学的发展最快的一个分支。
另一方面 ，1900年 M.普朗克提出了符合全波长范围的黑体辐射公式，并用能量量子化假设从理论上导出，首次提出物理量的不连续性。1905年爱因斯坦发表光量子假设，以光的波粒二象性，解释了光电效应；1906年又发表固体热容的量子理论；1913年N.玻尔（见玻尔父子）发表玻尔氢原子理论，用量子概念准确地地计算出氢原子光谱的巴耳末公式，并预言氢原子存在其他线光谱，后获证实。1918年玻尔又提出对应原理，建立了经典理论通向量子理论的桥梁；1924年L.V.德布罗意提出微观粒子具有波粒二象性的假设，预言电子束的衍射作用；1925年W.泡利发表泡利不相容原理，W.K.海森伯在M.玻恩和数学家E.P.约旦的帮助下创立矩阵力学 ，P.A.M.狄拉克提出非对易代数理论 ；1926 年
E.薛定谔根据波粒二象性发表波动力学的一系列论文，建立了波函数，并证明波动力学和矩阵力学是等价的，遂即统称为量子力学 。同年6月玻恩提出了波函数的统计解释 ，表明单个粒子所遵循的是统计性规律而非经典的确定性规律；1927年海森伯发表不确定性关系；1928年发表相对论电子波动方程，奠定了相对论性量子理论的基础。由于一切微观粒子的运动都遵循量子力学规律，因此它成了研究粒子物理学、原子核物理学、原子物理学、分子物理学和固体物理学的理论基础，也是研究分子结构的重要手段，从而发展了量子化学这个化学新分支。
差不多同时，研究由大量粒子组成的粒子系统的量子统计法也发展起来了 ，包括1924年建立的玻色-爱因斯坦分布和1926年建立的费米-狄拉克分布 ，它们分别适应于自旋为整数和半整数的粒子系统。稍后，量子场论也逐渐发展起来了 。1927年 ，狄拉克首先提出将电磁场作为一个具有无穷维自由度的系统进行量子化的方案，以处理原子中光的自发辐射和吸收问题。1929年海森伯和泡利建立了量子场论的普遍形式，奠定了量子电动力学的基础。通过重正化解决了发散困难，并计算各阶的辐射修正，所得的电子磁矩数值与实验值只相差2.5×10-10 ，其准确度在物理学中是空前的 。量子场论还正向统一场论的方向发展，即把电磁相互作用、弱相互作用、强相互作用和引力相互作用统一在一个规范理论中，已取得若干成就的有电弱统一理论、量子色动力学和大统一理论等。
“实践是真理的唯一标准”，物理学也同样遵循这一标准。一切假说都必须以实验为基础，必须经受住实验的验证。但物理学也是思辨性很强的科学，从诞生之日起就和哲学建立了不解之缘。无论是伽利略的相对性原理、牛顿运动定律、动量和能量守恒定律 、麦克斯韦方程乃至相对论、量子力学，无不带有强烈的、科学的思辨性。有些科学家例如在19世纪中主编《物理学与化学》杂志的J.C.波根多夫曾经想把思辨性逐出物理学，先后两次以具有思辨性内容为由，拒绝刊登迈尔和亥姆霍兹的论能量守恒的文章，终为后世所诟病。要发现隐藏在实验事实后面的规律，需要深刻的洞察力和丰富的想像力。多少物理学家关注θ-τ之谜 ，唯有华裔美国物理学家李政道和杨振宁，经过缜密的思辨，检查大量文献，发现谜后隐藏着未经实验鉴定的弱相互作用的宇称守恒的假设。而从物理学发展史来看，每一次大综合都促使物理学本身和有关学科的很大发展，而每一次综合既以建立在大量精确的观察、实验事实为基础，也有深刻的思辨内容。因此一般的物理工作者和物理教师，为了更好地应用和传授物理知识，也应从物理学的整个体系出发，理解其中的重要概念和规律。
应用 物理学是广泛应用于生产各部门的一门科学 ，有人曾经说过，优秀的工程师应是一位好物理学家。物理学某些方面的发展，确实是由生产和生活的需要推动的。在前几个世纪中，卡诺因提高蒸汽机的效率而发现热力学第二定律，阿贝为了改进显微镜而建立光学系统理论，开尔文为了更有效地使用大西洋电缆发明了许多灵敏电学仪器；在20世纪内，核物理学、电子学和半导体物理、等离子体物理乃至超声学、水声学、建筑声学、噪声研究等的迅速发展，显然和生产 、生活的需要有关。因此，大力开展应用物理学的研究是十分必要的。另一方面，许多推动社会进步，大大促进生产的物理学成就却肇始于基本理论的探求，例如：法拉第从电的磁效应得到启发而研究磁的电效应，促进电的时代的诞生；麦克斯韦为了完善电磁场理论，预言了电磁波，带来了电子学世纪；X射线、放射性乃至电子 、中子的发现 ，都来自对物质的基本结构的研究。从重视知识、重视人才考虑，尤应注重基础理论的研究。因此为使科学技术达到世界前列，基础理论研究是绝不能忽视的。
展望 21世纪的前夕 ，科学家将从本学科出发考虑百年前景。物理学是否将如前两三个世纪那样，处于领先地位，会有一番争议，但不会再有一位科学家像开尔文那样，断言物理学已接近发展的终端了。能源和矿藏的日渐匮乏，环境的日渐恶化，向物理学提出解决新能源、新的材料加工、新的测试手段的物理原理和技术。对粒子的深层次探索，解决物质的最基本的结构和相互作用，将为人类提供新的认识和改造世界的手段，这需要有新的粒子加速原理，更高能量的加速器和更灵敏、更可靠的探测器。实现受控热核聚变，需要综合等离子体物理、激光物理、超导物理、表面物理、中子物理等方面知识，以解决有关的一系列理论技术问题。总之，随着新的技术革命的深入发展，物理学也将无限延伸。
物理学的发展和人类科技的进步 世界从蒙昧到明丽，科学关照的光辉几乎从没有终止过任何瞬间，一切模糊而不可能的场景和一切超乎寻常的想象，都极可能在科学的轻轻点缀之下变得顺从、有序、飘逸而稳定。风送来精确和愉悦的气息，一个与智慧和灵感际遇的成果很可能转眼之间就以质感的方式来到人间。它在现实中矗立，标明今天对于昨天的胜利；或者标志人们昨天的生活方式已经一去不复返；或者标志一个科学伟人已徐徐来到人间……在人类的黎明，或我们的知识所能知道的过去的那些日子，我们确实可以看到科学在广博而漫长的区域里经历了艰难与失败，但它更以改变一切举足轻重的力量推动着历史滚滚前行，卓然无匹地建立了一座座一望无际的光辉丰碑。信心、激情、热望与无限的快乐就是这些丰碑中任何一座丰碑所暗示给我们的生活指向，使我们笃信勤奋、刻苦钻研、热爱生活、深思高举…… 与此同时，我们也更加看到了科学本身深深的魅力，人文的或自然的，科学家的或某个具体事物的，都如一面垂天可鉴的镜子矗立在我们面前，我们因为要前进和向上就无可回避地站在它的面前梳理自己的理性和情感，并在它映照灿烂光辉中汲取智慧和力量，从而使我们的创造性更加有所依托，更加因为积累的丰厚显得更加强劲可靠。
在人类发展的每一个阶段，物理学始终站在解放生产力的前沿，而在物理学发展中的每一次小小的进步，都伴随着极大的艰难与曲折，都是在传统与现实之间的长期碰撞中才得以获得发展和进步，其间既闪耀着拓荒者们智慧的灵光，同时也有让无数科学先辈们在追求科学真理的道路上进行不曲不挠的斗争中挥洒的血光与泪光。作为新时期的青少年，非常有必要踏寻这条荆棘之路，我们并不期望大家每一次在这条路上都能采撷到烂漫的鲜花，哪怕每一次只要能在这条路上闻到沁人心脾的花香，也算是对无数科学先辈们英魂的告慰。这就是我们开展本次科普知识系列讲座的初衷。 （一）物理学的启蒙与发展阶段物理学的发展经历了十分漫长的启蒙阶段。在中世纪以前，物理学一直没有被确认为一门独立的科学，它在相当长的时间内被划分到哲学这一范畴。在这一漫长的时期内，人们都是根据当时生产力的需求或者统治者的意志去开发和利用物理学知识（从无意识到潜意识），是以我根据人类发展进程中生产力的发展水平以及应用物理学知识的程度，把这个时期物理学的启蒙阶段作以下划分：
1、火器时代：
人类的祖先首先进行了手和脚的分工，用自由之手制造工具，提高了劳动效率。这一时期人类最早制造的工具就是石器，石器的制造宣告了劳动的开始，同时也宣告了简单物理学的启蒙。
随着石器的发展，出现了较为复杂的工具―――弓箭，从而产生了“狩猎”这个最早的生产部门。人类祖先凭自己的智慧和经验制造了石斧、石刀和弓箭，我们在这里可以用物理学的原理说明其优越性：压强和压力成正比，和受力面积成反比。石斧的石刀的锋刃做得很薄就是为了通过减小受力面积来增大压强，使它们在不大的压力作用下就能够进入到物体里去；弓箭的使用不仅用到了物理学中的压强知识，还用到了牛顿第三定律――当箭给弓弦一个作用力时，弓弦同时也给箭一个反作用力，这样才能把箭射出。当时这种微妙的思想也被祖先们挖掘出来，足见祖先思想的进步。
我们知道，“钻木取火”在人类发展史上有着巨大的意义。可以毫不夸张地讲这是人类科技史上的第一次伟大的革命。随着人工取火的实现，标志着人类已经“在实践上发明机械运动可以转化为热”，“第一次使人类支配了一种自然力，从而最终把人同动物分开”。
有了随时可以制造火的技术，才能使火进入到人类生产和生活的各个领域。在生产上，人们首先发明了用火烧制陶器―――制陶技术的出现，标志着人类对材料的加工第一次改变了材料的性质，从而创造了一种人工材料，并在加工过程中第一次使用了自然能源。后来人类又学会了炼铜和炼铁的技术。世界上最早的生铁冶炼技术，出现在我国春秋时代，到战国时代，铁器已被广泛应用。至东汉时期，已有高五、六米、容积三四十立方米的大型冶铁高炉。在铁的基础上，中国还最早发明了炼钢技术，与炼钢工艺同时还发展了淬火技术。这样，大约到汉末，中国古代的冶铁、铸锻、炼钢和淬火技术已经形成了一个比较完整的体系，各种工艺方法已大致齐备，在当时世界上处于绝对领先地位。从而奠定了整个封建时代最基本的材料的加工技术基础。
在取火和用火的技术条件下，人类实现了从石器向铜器和铁器时代的转换在人类历史上引起了生产工具的革命，大大地推动了农业和手工业的发展，从而使生产力有了前所未有的进步。而且铁器文明不只是技术的发展，还推动了科学的诞生。2、领先世界的中世纪中国物理学
在中国几千年的封建社会里，在战乱不断的历史缝隙里，中国的科学技术并没有放慢前进的步伐，中国古代的科学技术系统逐渐得以提高和充实。并涌现出如王充、张衡、刘徵、祖充之、贾思勰、毕升、沈括等著名的科学家。其中张衡曾制造了世界上最早的利用水力转动的浑象，即浑天仪，以及一种能测定地震震中方向的仪器，定名为“候风地动仪”，这是世界上第一台地震仪，其灵敏度很高，比欧洲地动仪早1700多年；在度量衡这个领域里，不论是我国在远古时期发明的在天文上通过立圭表测影进行观象授时，还是后来人们在实践中发明的利用静水压强来量度时间的仪器―――漏刻，在没有钟表的古代是一项非常了不起的发明，在远距离计量长度时，那时候还发明了计量里程的鼓车，当车前进时，利用车轮的转动，可直接或间接地把车行驶的距离表示出来，这在当时世界上都堪称是首屈一指的；到宋元时期，由于生产的发展，经济的繁荣，实行扶植科技的政策及民族之间、中外之间的科学技术交流，宋元时期的科学和技术在隋唐的基础上，达到了整个古代科学技术发展的高峰。这一时期，冶金技术、名窑瓷器、建筑技术、纺织技术、水利建设、造船和航海技术都有巨大的发展，特别值得一提的是作为中国古代四大发明之一的指南针在不断的改进中已被广泛应用到航海，作为四大发明之一的火药在火器和兵器的改进技术上大显神威，史书上记载的“飞空击贼震天雷炮”和“神火飞鸦”，至今仍作为现代火箭与火箭炮的雏形，作为四大发明之一的胶泥活版印刷术对世界文明的发展与进步起到巨大的推动作用……
总之，中世纪中国科学技术发展的成绩是喜人的，但随着时间的发展，中国科技在以后的岁月里进入缓慢发展时期，而欧洲科技在度过科学的“黑暗时期”之后，正一日千里地兴起，并很快地赶超了中国。 3、后来崛起的辉煌灿烂的西方物理学
在这里值得一提的是西方在这个时期的文明。在封建社会以前，古希腊的科学和文化在欧洲处于领先地位：当时最著名的学者就是后来被西方史学家称为“科学之父”的泰勒斯，他提出了影子与实物长度成正比关系的原理，并利用这一原理准确地测量计算了埃及金字塔的高度；同一时期还出现了另一位为后世称颂不已的古希腊的学者―――毕达哥拉斯，他提出了数学是宇宙万物之本的学说，并以提出毕达哥拉斯定理（即勾股弦定理）而闻名，他还发现了无理数，引起了第一次“数学危机”；还有当时很有影响的科学权威―――留基伯，他和他的继承人德谟克利特提出了原子论，要知道原子论是现代科学的基石；在古希腊学者中，对后世影响最大的人物是集雅典学派之大成的亚里斯多德，他对天文学、物理学、生物学、医学等方面都有深入研究，在当时的自然科学的发展中作出很大的贡献；古希腊学者中还有一位声名显赫的科学家―――阿基米德，他发现了浮力定律、杠杆原理等，并利用杠杆原理，巧妙地发明了滑轮、螺旋器，以阿基米德命名的阿基米德螺线，在现代机械中应用极为广泛，他是一位非常重视实验的发明家，曾创造了许多仪器和机械，特别在军事上发明甚多，此外他在天文学、几何学、数学、圆周率等方面均有特别的贡献。所以科学史上称阿基米德是“站在整个希腊、罗马古代科学家的最高峰而为亚历山达里亚时期增添了光彩”，“是理论天才与实践天才集于一身的理论化身，与近代的伟大人物相匹比，在很多领域都有巨大的独创和真正的发现”……
在中世纪，欧洲在天文物理学方面发展迅猛，成效卓然。其中的代表人物是哥白尼、布鲁诺、第谷和刻卜勒。哥白尼的伟大之处是实现了太阳中心说和前人已有的数学方法的结合，使太阳中心说牢固树立在实际观测与科学运算之上，使科学进入了新纪元。他在1543年出版的《天体运行论》中指出：⑴、地球不是宇宙的中心，而仅仅是引力月球轨道的中心；⑵、所有天体都绕太阳运转，所以太阳在宇宙处于中心位置；⑶、地球到太阳的距离远远小于地球到恒星的距离，所以恒星看起来是不动的；⑷、地球像其他行星一样绕太阳运转，太阳的视运动起因于地球的运动；⑸、行星的表现逆动不是它本身运动引起的，而来自于地球的运动。哥白尼还大体上描绘了太阳系结构的真实图景―――人们看到的日月星辰东升西落，乃是地球自身转动的结果；火星、木星等行星在天空中有时顺行，有时逆行，并非天皇教会所说的“动作奇特，行踪诡秘”，而是由于它的绕日运行的轨道和速度不同所造成的综合表现。哥白尼作为一名天主教徒，十分了解他的学说的“危险性”，所以他迟迟没有发表。经过他的朋友再三敦促，在他去逝的那一年（1543年）才把《天体运行论》手稿复印发表。
意大利天文学家布鲁诺是哥白尼学说的积极宣传者和捍卫者，1584年他发表了《论无限性、宇宙与世界》一书，发展了哥白尼的学说，成著名的天文学家。不幸的是，由于他极力反对地心说，拥护哥白尼的日心说，主张宇宙是无限的，被教会打成异教徒，并于1600年3月17日在罗马的鲜花广场上被活活烧死。
1600年后，刻卜勒当了第谷的助手，开始与第谷合作，这是科学史上科学合作的美妙范例。1601年第谷去世时把他一生中收集的极其珍贵的全部天文资料都留给了刻卜勒，刻卜勒经过认真总结和研究，于1609年出版了他的著作，公布了关于行星运动的两个定律―――“轨道定律”和“面积定律”，又经过9年的研究和无数次运算后，他发现了第三定律―――“周期定律”（关于三大定律，这里不作一一赘述）。刻卜勒行星三大定律的伟大贡献，在于把哥白尼的理论向前推进了一步，为专业天文学家和数学家提供了支持日心说的强有力的论据，被后人称誉他为“天文立法者”。
这里要说的另一位科学家伽利略大家可能比较熟悉（摆的等时性原理和著名的比萨斜塔落体实验），他在近代科学史上，是一位划时代的代表人物，他在天文学、力学、物理学、数学等许多方面都有重大贡献，被公认为近代实验科学的创始人，为后来经典物理学的建立作出不可磨灭的贡献，是当之无愧的“近代物理学之父”。（二）物理学发展的第一个黄金阶段―――经典力学体系的建立
伽利略的出现，开辟了实验物理学的先河，为后来经典物理学的建立提供了大量的论据，但是他的许多发现都是对亚里斯多德学说的否定，因此也受到罗马教廷的警告。他于1632年发表了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》，更加激怒了教会甚至教皇本人。1633年伽利略被宗教裁判所传唤，并被判处终身监禁。在监禁中他克服重重困难，写出了科学巨著《关于两种新科学的对话》。伽利略设法将此著作秘密送到荷兰，于1638年出版，为近代科学的发展作出了巨大的贡献。他在新对话中关于力学知识一系列基本概念和基本定律的总结，成为后来牛顿提出力学三大宣言的基础，不仅如此，他还创立了实验和数学相结合的现代科学研究方法。所以说他是近代物理学的奠基人，是科学的斗士，是打开近代科学大门的人，是不足为过的。
1642年，伽利略逝世了，但另一位未来的科学诞生了，他就是未来的英国物理学家、数学家、天文学家、经典物理学的创始人牛顿。
1661年，18岁的牛顿进入剑桥大学，有机会学到欧几里德的《几何原本》。后来他按照欧几里德的《几何原本》，撰写出他的辉煌之作《自然哲学的数学原理》。1664年，牛顿成为他老师巴罗的助手，1665年伦敦流行瘟疫，牛顿不得不回到家乡。表面上看来，牛顿隐居于穷乡僻壤的田舍山村之中，但是在他的头脑中却掀起科学革命的巨浪。在家乡的一年半时间里，是牛顿一生中创造性得到充分发挥的时期，也是近代科学史上数学、光学、力学的“黄金时代”。他发明了微积分，提出了著名的“万有引力”，他还通过三棱镜把光分解成7种颜色的单色光，从而奠定了现代光学的理论基础。
1666年，牛顿制成了能够放大40多倍的反射望远镜。1671年，他向皇家学会正式提交关于反射望远镜问题的论文；第二年，他又向皇家学会提交《光与色的新理论》。这些光学论文是牛顿显示自己科学才能并把它们公诸于世的第一批科学成果。牛顿在物理学方面，除了取得力学、热学、光学等多方面的成就外，更主要的是他还是经典物理学的开创者。他在伽利略等人工作的基础上，进行了深入的研究，总结出了三大定律，创立了经典力学体系：
牛顿第一定律：
任何物体在受到外力作用而被迫改变自己的状态之前，将保持静止或匀速直线运动状态。
（这就我们今天学习的惯性定律的最初表达）
牛顿第二定律：
动量的改变与所加的力成正比，其方向沿着该作用力的作用方向
（该定律我们将在高中一年级学到牛顿第二定律“力是使物体产生加速度的原因”的最初表达）
牛顿第三定律：
作用力与反作用力大小相等、方向相反。换句话说，两个物体间的相互作用力大小相等、方向相反。
（该定律我们目前初中阶段已经学过，只是没有以定律形式呈现）
牛顿关于物体运动的这三条定律是我们认识一切力学现象的依据，也是整个经典力学的基础。
关于牛顿发现万有引力定律，广泛流传着“苹果落地”的故事，其实这不过是故事而已。即使此事确实发生过，也不应过分夸大这件事本身的意义，只是我们要从这个故事中有所启发，要留心观察自己身边发生的每一个现象。如果说牛顿由于看到苹果落地就发现了万有引力定律，那就历史过于简单化（不过西方一直流传着这个说法，并且有“上帝说：让牛顿去做吧”的普遍说法，足见牛顿当时在科学界的威望）。站在历史的高度客观评价，在对万有引力定律的发现中做出贡献的科学巨人之中，要首推刻卜勒和伽利略。牛顿不过是集大成者，并解决了别人未能解决的问题，走完了最后、最高的一步罢了。德国著名的哲学家黑格尔说过：“被德国人饿死的刻卜勒是现代天体力学的真正奠基者；而牛顿的万有引力定律已经包含在刻卜勒的所有三个定律之中，在第三定律中甚至明显表示出来了。”难怪他在谈到他在自然科学领域的成就时说过这样的谦逊的言辞“就象一个在沙滩上玩耍的小孩拾到几个贝壳而高兴不已”、“我的一切成就都是因为站在巨人肩膀上的缘故”。总之，万有引力定律的诞生，对当时的天体力学乃至于当代天体力学的研究，都提供了最重要的理论保障。
在经典力学创立和不断完善的过程中，人们开始意识到科学方法的重要性，特别是实验方法的重要性。历史上第一个探索新方法的是英国著名的哲学家培根，他在《新工具》一书中主张把经验和理性的职能统一起来，要获得科学知识，首先要进行实验，最后在实践中得出结论，另一位提出实验的科学家是伽利略，他认为真正的科学就是宇宙、自然界，人们必须通过实验去阅读这部“自然之书”。可以说，正是培根和伽利略站在实践和理论上的工作给科学指明了方向，使自然科学脱离了哲学而成为一门独立的学科。要知道雄辩术―――优雅的语言和争论的技巧，在自然科学领域中，是没有用处的，自然科学必须要通过实验事实来说话。事实也无不说明了这一点：后来的托里拆利、帕斯卡、波义尔、牛顿、托马斯.扬、梅曼等科学家的研究成果，都是建立在实验基础之上的。
到了18世纪，牛顿力学向着深度和广度两方面进军。一方面，通过人的努力，近代数学方法广泛用于力学，形成了“分析力学”，它甚至被看做是新的数学分支；另一方面，牛顿力学又与具体物性相结合，形成了“固体力学”、“弹性力学”、“流体力学”等许多力学分支，使力学达到了相当完美的地步。
可以说在伽利略和牛顿时代，力学已形成了严密、完整、系统的科学体系，成为物理学发展史上第一个“黄金时代”。正是由于力学的带动，物理学科已初具规模，并且在另一批科学家的努力下向着更深更广的领域进军。
推荐于 2018-04-09
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人类探索宇宙的历程
古时候，人们每天看到太阳、月亮和星星东升西落，仿佛看到一个巨大的圆穹形的“天”绕着大地不停地转动。 公元前4世纪，古希腊哲学家亚里斯多德提出了大地是球形的证据。他说，大地实际上是一个球体，一部分是陆地，一部分是海洋，外面包围着空气。还作了论证，朋食时的黑影是地球的投影，它是个圆弧，可见地球是球体或者是近似的球体。 公元前270年，古希腊天文学家阿里斯塔克曾经测定太阳和月亮对地球距离的近似比值，同时还提出地球绕太阳运转的理论。可异这古代朴素的“日心说”，在那时候却没有人相信。 在欧洲，基督教认为，宇宙万物都是上帝创造的，《圣经》中说，上帝花了6天工夫“创造了世界”。有1天，上帝来到一片空荡虚无、黑黝黝的空间，他把它分为天和地，又创造了光，把光亮和黑暗分开，就有了昼和夜。第2天，又创造了光，把光亮和黑暗分开，就有了昼和夜。第2天，又创造了空气，把天和地之间用空气隔开。第3天，他又把地上的水聚在一起，使海陆分开，让陆地生长出青草、蔬菜和果树。第4天，他创造了太阳、月亮和星星，普照大地。第5天，他又创造了飞鸟和游鱼，使世界更富有生气。第6天，上帝又创造了昆虫、野兽和牲畜，还嫌美中不足，又按照自己形象创造了人，让人来管理世界上的一切。他对自己的杰作感到十分满意，到了第7天，他便休息了，并把第7天定为圣日，也就是人们所说的礼拜（星期日）。 公元2世纪，希腊天文学家说，地球处于宇宙的中心，太阳、月亮和行星，都是围绕着地球转动的。这种“地球中心说”正符合“上帝创世说”的需要，为它提供了“科学依据”。《圣经》成了当时检验真理的标准，谁要是宣传和《圣经》不同的观点，谁就是“异端邪说”，谁就亵渎了“神灵”，谁就要受到宗教法庭的严厉制裁。因此，在漫长的历史时期里，科学真理的传播被禁锢了。 到了16世纪，波兰天文学家哥白尼在《天体运行论》一书中首先提出：地球不是宇宙的中心，地球和其他行星一样，都是绕着太阳运动的，而地球也在不停地自转着。 哥白尼完成了这部著作后，犹豫了36年才拿出出版。书一出版，即遭到了罗马天主教会的激烈反对。他们宣布太阳中心说是“异端邪说”，烧了哥白尼的书，残酷迫害传播哥白尼学说的人。 意大利思想家布鲁诺宣传和发展了哥白尼的思想。他说，地球并不是宇宙的中心，它不过是绕着太阳运行的一个石头而已。空间是辽阔的，宇宙是无限的，星星都是一些遥远的太阳。 教会将布鲁诺送进监狱，罪名是反对《圣经》。布鲁诺坚强不屈，最后却被送到火弄场上活活烧死。 真理的声音是元法烧毁的。在布鲁诺死后9年，德国天文学家刻卜勒出版了《新天文学》一书，第一次指出行星运动的轨道是椭圆形的，太阳的位置在椭圆形的一个焦点上。 意大利科学家伽利略站在威尼斯的圣马尔谷教堂塔楼上，第一次用望远镜观测浩瀚的天空，发现了哥白尼假设的天文事实，有4个卫星在绕木星不停地转动。伽利略也因此受到迫害。 真理是扼杀不了的，哥白尼的学说被越来越多的科学家证实。地球照样转个不停。 之后，德国科学家开普勒发现了行星运动的规律，英国科学家牛顿又进一步证明了行星 围绕太阳运行是受到“万有引力”的作用，从而进一步揭示了宇宙的秘密。 现在，人们可以利用巨大的天文望远镜和先进的射电望远镜，对宇宙中遥远的天体进行观察。还可以利用人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等把仪器和人送到宇宙空间或其他星球上，探索更多的宇宙秘密。 通过多年的探索，现在人们知道： 太阳并不是宇宙中唯一的恒星。天空中闪烁着群星，都是像太阳一样能发光的恒星。它们距离地球很远，其中最近的也有4.22光年。（光年是计量天体距离的单位，光每秒传播约30万千米。） 有些恒星离我们太远，肉眼无法分辨。如果通过天文望远镜观察，可以发现：横贯天空的银河，原来是由许多恒星构成的。这个庞大的恒星集团，大约有1000亿~2000亿颗恒星，构成“铁饼”形，直径约10万光年。人们把这个庞大的恒星集团叫做银河系。我们的太阳系是银河系的一员，距银河系中心约3万光年，与众多恒星一起，围绕银河系中心运动着。 银河系在宇宙中并不是唯一的恒星集团。在银河系外还有很多像银河系一样的庞大的恒星集团，例如仙女座星系、猎犬座星系。我们把银河系以外的恒星集团，叫做河外星系。目前，人类已经发现了约10亿个河外星系，这些河外星系也都在运动着。 银河系和我们现在所能观测到的所有河外星系，被称做总星系。 现在，用射电望远镜已能观测到150亿光年外的宇宙空间情况，但仍没有找到宇宙的边缘。
153 浏览74722017-11-25
人类探索宇宙经历怎样的历程？
我们现在观察到的宇宙，其边界大约有100多亿光年。它由众多的星系所组成。地球是太阳系的一颗有生命的普通行星，而太阳是银河系中一颗普通恒星。我们所观察到的恒星、行星、慧星、星系等是怎么产生的呢？ 宇宙学说认为，我们所观察到的宇宙，在其孕育的初期，集中于一个体积极小、温度极高、密度极大的奇点。在141亿年前左右，奇点产生后发生大爆炸，从此开始了我们所在的宇宙的诞生史。 宇宙大爆炸后0.01秒，宇宙的温度大约为1000亿度。物质存在的主要形式是电子、光子、中微子。以后，物质迅速扩散，温度迅速降低。大爆炸后1秒钟，下降到100亿度。大爆炸后14秒，温度约30亿度。35秒后，为3亿度，化学元素开始形成。温度不断下降，原子不断形成。宇宙间弥漫着气体云。他们在引力的作用下，形成恒星系统，恒星系统又经过漫长的演化，成为今天的宇宙。 物质现象的总和。广义上指无限多样、永恒发展的物质世界，狭义上指一定时代观测所及的最大天体系统。后者往往称作可观测宇宙、我们的宇宙，现在相当于天文学中的“总星系”。 2003年2月份，美国国家航空航天局曾向全世界公布他们有关宇宙年龄的研究成果。根据其公布的资料显示，宇宙年龄应该为137亿岁。2003年11月份，国际天体物理学研究小组宣称，宇宙的确切年龄应该是145亿岁。地球的形成大约是距今45亿年。 词源考察 在中国古籍中最早使用宇宙这个词的是《庄子·齐物论》。“宇”的含义包括各个方向，如东西南北的一切地点。“宙”包括过去、现在、白天、黑夜，即一切不同的具体时间。战国末期的尸佼说：“四方上下曰宇，往古来今曰宙。”“宇”指空间，“宙”指时间，“宇宙”就是时间和空间的统一。后来“宇宙”一词便被用来指整个客观实在世界。与宇宙相当的概念有“天地”、“乾坤”、“六合”等，但这些概念仅指宇宙的空间方面。《管子》的“宙合”一词，“宙”指时间，“合”（即“六合”）指空间，与“宇宙”概念最接近。 在西方，宇宙这个词在英语中叫cosmos，在俄语中叫кocMoc ，在德语中叫kosmos ，在法语中叫cosmos。它们都源自希腊语的κoσμoζ，古希腊人认为宇宙的创生乃是从浑沌中产生出秩序来，κoσμoζ其原意就是秩序。但在英语中更经常用来表示“宇宙”的词是universe。此词与universitas有关。在中世纪，人们把沿着同一方向朝同一目标共同行动的一群人称为universitas。在最广泛的意义上，universitas 又指一切现成的东西所构成的统一整体，那就是universe，即宇宙。universe和cosmos常常表示相同的意义，所不同的是，前者强调的是物质现象的总和，而后者则强调整体宇宙的结构或构造。 宇宙观念的发展 宇宙结构观念的发展 远古时代，人们对宇宙结构的认识处于十分幼稚的状态，他们通常按照自己的生活环境对宇宙的构造作了幼稚的推测。在中国西周时期，生活在华夏大地上的人们提出的早期盖天说认为，天穹像一口锅，倒扣在平坦的大地上；后来又发展为后期盖天说，认为大地的形状也是拱形的。公元前7世纪 ，巴比伦人认为，天和地都是拱形的，大地被海洋所环绕，而其中央则是高山。古埃及人把宇宙想象成以天为盒盖、大地为盒底的大盒子，大地的中央则是尼罗河。古印度人想象圆盘形的大地负在几只大象上，而象则站在巨大的龟背上，公元前7世纪末，古希腊的泰勒斯认为，大地是浮在水面上的巨大圆盘，上面笼罩着拱形的天穹。 最早认识到大地是球形的是古希腊人。公元前6世纪，毕达哥拉斯从美学观念出发，认为一切立体图形中最美的是球形，主张天体和我们所居住的大地都是球形的。这一观念为后来许多古希腊学者所继承，但直到1519～1522年，葡萄牙的F.麦哲伦率领探险队完成了第一次环球航行后 ，地球是球形的观念才最终证实。 公元2世纪，C.托勒密提出了一个完整的地心说。这一学说认为地球在宇宙的中央安然不动，月亮、太阳和诸行星以及最外层的恒星天都在以不同速度绕着地球旋转。为了说明行星视运动的不均匀性，他还认为行星在本轮上绕其中心转动，而本轮中心则沿均轮绕地球转动。地心说曾在欧洲流传了1000多年。1543年，N.哥白尼提出科学的日心说，认为太阳位于宇宙中心，而地球则是一颗沿圆轨道绕太阳公转的普通行星。1609年，J.开普勒揭示了地球和诸行星都在椭圆轨道上绕太阳公转，发展了哥白尼的日心说，同年，伽利略·伽利雷则率先用望远镜观测天空，用大量观测事实证实了日心说的正确性。1687年，I.牛顿提出了万有引力定律，深刻揭示了行星绕太阳运动的力学原因，使日心说有了牢固的力学基础。在这以后，人们逐渐建立起了科学的太阳系概念。 在哥白尼的宇宙图像中，恒星只是位于最外层恒星天上的光点。1584年，乔尔丹诺·布鲁诺大胆取消了这层恒星天，认为恒星都是遥远的太阳。18世纪上半叶，由于E.哈雷对恒星自行的发展和J.布拉得雷对恒星遥远距离的科学估计，布鲁诺的推测得到了越来越多人的赞同。18世纪中叶，T.赖特、I.康德和J.H.朗伯推测说，布满全天的恒星和银河构成了一个巨大的天体系统。弗里德里希·威廉·赫歇尔首创用取样统计的方法，用望远镜数出了天空中大量选定区域的星数以及亮星与暗星的比例，1785年首先获得了一幅扁而平、轮廓参差、太阳居中的银河系结构图，从而奠定了银河系概念的基础。在此后一个半世纪中，H.沙普利发现了太阳不在银河系中心、J.H.奥尔特发现了银河系的自转和旋臂，以及许多人对银河系直径、厚度的测定，科学的银河系概念才最终确立。 18世纪中叶，康德等人还提出，在整个宇宙中，存在着无数像我们的天体系统(指银河系)那样的天体系统。而当时看去呈云雾状的“星云”很可能正是这样的天体系统。此后经历了长达170年的曲折的探索历程，直到1924年，才由E.P.哈勃用造父视差法测仙女座大星云等的距离确认了河外星系的存在。 近半个世纪，人们通过对河外星系的研究，不仅已发现了星系团、超星系团等更高层次的天体系统，而且已使我们的视野扩展到远达200亿光年的宇宙深处。 宇宙演化观念的发展 在中国，早在西汉时期，《淮南子·俶真训》指出：“有始者，有未始有有始者，有未始有夫未始有有始者”，认为世界有它的开辟之时，有它的开辟以前的时期，也有它的开辟以前的以前的时期。《淮南子·天文训》中还具体勾画了世界从无形的物质状态到浑沌状态再到天地万物生成演变的过程。在古希腊，也存在着类似的见解。例如留基伯就提出，由于原子在空虚的空间中作旋涡运动，结果轻的物质逃逸到外部的虚空，而其余的物质则构成了球形的天体，从而形成了我们的世界。 太阳系概念确立以后，人们开始从科学的角度来探讨太阳系的起源。1644年，R.笛卡尔提出了太阳系起源的旋涡说；1745年，G.L.L.布丰提出了一个因大彗星与太阳掠碰导致形成行星系统的太阳系起源说；1755年和1796年，康德和拉普拉斯则各自提出了太阳系起源的星云说。现代探讨太阳系起源z的新星云说正是在康德-拉普拉斯星云说的基础上发展起来。 1911年，E.赫茨普龙建立了第一幅银河星团的颜色星等图；1913年，伯特兰??阿瑟??威廉??罗素则绘出了恒星的光谱-光度图，即赫罗图。罗素在获得此图后便提出了一个恒星从红巨星开始，先收缩进入主序，后沿主序下滑，最终成为红矮星的恒星演化学说。1924年 ，亚瑟·斯坦利·爱丁顿提出了恒星的质光关系；1937～1939年，C.F.魏茨泽克和贝特揭示了恒星的能源来自于氢聚变为氦的原子核反应。这两个发现导致了罗素理论被否定，并导致了科学的恒星演化理论的诞生。对于星系起源的研究，起步较迟，目前普遍认为，它是我们的宇宙开始形成的后期由原星系演化而来的。 1917年，A.阿尔伯特·爱因斯坦运用他刚创立的广义相对论建立了一个“静态、有限、无界”的宇宙模型，奠定了现代宇宙学的基础。1922年，G.D.弗里德曼发现，根据阿尔伯特·爱因斯坦的场方程，宇宙不一定是静态的，它可以是膨胀的，也可以是振荡的。前者对应于开放的宇宙，后者对应于闭合的宇宙。1927年，G.勒梅特也提出了一个膨胀宇宙模型.1929年 哈勃发现了星系红移与它的距离成正比，建立了著名的哈勃定律。这一发现是对膨胀宇宙模型的有力支持。20世纪中叶，G.伽莫夫等人提出了热大爆炸宇宙模型，他们还预言，根据这一模型，应能观测到宇宙空间目前残存着温度很低的背景辐射。1965年微波背景辐射的发现证实了伽莫夫等人的预言。从此，许多人把大爆炸宇宙模型看成标准宇宙模型。1980年，美国的古斯在热大爆炸宇宙模型的 基础上又进一步提出了暴涨宇宙模型。这一模型可以解释目前已知的大多数重要观测事实。 宇宙图景 当代天文学的研究成果表明，宇宙是有层次结构的、物质形态多样的、不断运动发展的天体系统。 层次结构 行星是最基本的天体系统。太阳系中共有八大行星：水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星。除水星和金星外，其他行星都有卫星绕其运转，地球有一个卫星 月球，土星的卫星最多，已确认的有17颗。行星 小行星 彗星和流星体都围绕中心天体太阳运转，构成太阳系。太阳占太阳系总质量的99.86％，其直径约140万千米，最大的行星木星的直径约14万千米。太阳系的大小约120亿千米。有证据表明，太阳系外也存在其他行星系统。2500亿颗类似太阳的恒星和星际物质构成更巨大的天体系统——银河系。银河系中大部分恒星和星际物质集中在一个扁球状的空间内，从侧面看很像一个“铁饼”，正面看去?则呈旋涡状。银河系的直径约10万光年，太阳位于银河系的一个旋臂中，距银心约3万光年。银河系外还有许多类似的天体系统，称为河外星系，常简称星系。现已观测到大约有10亿个。星系也聚集成大大小小的集团，叫星系团。平均而言，每个星系团约有百余个星系，直径达上千万光年。现已发现上万个星系团。包括银河系在内约40个星系构成的一个小星系团叫本星系群。若干星系团集聚在一起构成更大、更高一层次的天体系统叫超星系团。超星系团往往具有扁长的外形，其长径可达数亿光年。通常超星系团内只含有几个星系团，只有少数超星系团拥有几十个星系团。本星系群和其附近的约50个星系团构成的超星系团叫做本超星系团。目前天文观测范围已经扩展到200亿光年的广阔空间，它称为总星系。 多样性 天体千差万别，宇宙物质千姿百态。太阳系天体中，水星、金星表面温度约达700K，遥远的冥王星向日面的温度最高时也只有50K；金星表面笼罩着浓密的二氧化碳大气和硫酸云雾，气压约50个大气压，水星、火星表面大气却极其稀薄，水星的大气压甚至小于2×10-9毫巴；类地行星(水星、金星、火星)都有一个固体表面，类木行星却是一个流体行星；土星的平均密度为0.70克／厘米3，比水的密度还小，木星、天王星、海王星的平均密 度略大于水的密度，而水星、金星、地球等的密度则达到水的密度的5倍以上；多数行星都是顺向自转，而金星是逆向自转；地球表面生机盎然，其他行星则是空寂荒凉的世界。 太阳在恒星世界中是颗普遍而又典型的恒星。已经发现，有些红巨星的直径为太阳直径的几千倍。中子星直径只有太阳的几万分之一；超巨星的光度高达太阳光度的数百万倍，白矮星光度却不到太阳的几十万分之一。红超巨星的物质密度小到只有水的密度的百万分之一，而白矮星、中子星的密度分别可高达水的密度的十万倍和百万亿倍。太阳的表面温度约为6000K，O型星表面温度达30000K，而红外星的表面温度只有约600K。太阳的普遍磁场强度平均为1×10-4特斯拉，有些磁白矮星的磁场通常为几千、几万高斯（1高斯＝10-4特斯拉），而脉冲星的磁场强度可高达十万亿高斯。有些恒星光度基本不变，有些恒星光度在不断变化，称变星。有的变星光度变化是有周期的，周期从1小时到几百天不等。有些变星的光度变化是突发性的，其中变化最剧烈的是新星和超新星，在几天内，其光度可增加几万倍甚至上亿倍。 恒星在空间常常聚集成双星或三五成群的聚星，它们可能占恒星总数的1／3。也有由几十、几百乃至几十万个恒星聚在一起的星团。宇宙物质除了以密集形式形成恒星、行星等之外，还以弥漫的形式形成星际物质。星际物质包括星际气体和尘埃，平均每立方厘米只有一个原子，其中高度密集的地方形成形状各异的各种星云。宇宙中除发出可见光的恒星、星云等天体外，还存在紫外天体、红外天体、X射线源、γ射线源以及射电源。 星系按形态可分为椭圆星系、旋涡星系、棒旋星系、透镜星系和不规则星系等类型。60年代又发现许多正在经历着爆炸过程或正在抛射巨量物质的河外天体，统称为活动星系，其中包括各种射电星系、塞佛特星系、N型星系、马卡良星系、蝎虎座BL型天体，以及类星体等等。许多星系核有规模巨大的活动：速度达几千千米／秒的气流，总能量达1055焦耳的能量输出，规模巨大的物质和粒子抛射，强烈的光变等等。在宇宙中有种种极端物理状态：超高温、超高压、超高密、超真空、超强磁场、超高速运动、超高速自转、超大尺度时间和空间、超流、超导等。为我们认识客观物质世界提供了理想的实验环境。 运动和发展 宇宙天体处于永恒的运动和发展之中，天体的运动形式多种多样，例如自转、各自的空间运动(本动)、绕系统中心的公转以及参与整个天体系统的运动等。月球一方面自转一方面围绕地球运转，同时又跟随地球一起围绕太阳运转。太阳一方面自转，一方面又向着武仙座方向以20千米／秒的速度运动，同时又带着整个太阳系以250千米／秒的速度绕银河系中心运转，运转一周约需2.2亿年。银河系也在自转，同时也有相对于邻近的星系的运动。本超星系团也可能在膨胀和自转。总星系也在膨胀。 现代天文学已经揭示了天体的起源和演化的历程。当代关于太阳系起源学说认为，太阳系很可能是50亿年前银河系中的一团尘埃气体云(原始太阳星云)由于引力收缩而逐渐形成的（见太阳系起源）。恒星是由星云产生的，它的一生经历了引力收缩阶段、主序阶段、红巨星阶段、晚期阶段和临终阶段。星系的起源和宇宙起源密切相关，流行的看法是：在宇宙发生热大爆炸后40万年，温度降到4000K，宇宙从辐射为主时期转化为物质为主时期，这时或由于密度涨落形成的引力不稳定性，或由于宇宙湍流的作用而逐步形成原星系，然后再演化为星系团和星系。热大爆炸宇宙模型描绘了我们的宇宙的起源和演化史：我们的宇宙起源于200亿年前的一次大爆炸，当时温度极高、密度极大。随着宇宙的膨胀，它经历了从热到冷、从密到稀、从辐射为主时期到物质为主时期的演变过程，直至10～20亿年前，才进入大规模形成星系的阶段，此后逐渐形成了我们当今看到的宇宙。1980年提出的暴涨宇宙模型则是热大爆炸宇宙模型的补充。它认为在宇宙极早期，在我们的宇宙诞生后约10-36秒的时候，它曾经历了一个暴涨阶段。 哲学分析 宇宙概念 有些宇宙学家认为，我们的宇宙是唯一的宇宙；大爆炸不是在宇宙空间的哪一点爆炸，而是整个宇宙自身的爆炸。但是，新提出的暴涨模型表明，我们的宇宙仅是整个暴涨区域的非常小的一部分，暴涨后的区域尺度要大于1026厘米，而那时我们的宇宙只有10厘米。还有可能这个暴涨区域是一个更大的始于无规则混沌状态的物质体系的一部分。这种情况恰如科学史上人类的认识从太阳系宇宙扩展到星系宇宙，再扩展到大尺度宇宙那样，今天的科学又正在努力把人类的认识进一步向某种探索中的“暴涨宇宙”、“无规则的混沌宇宙”推移。我们的宇宙不是唯一的宇宙，而是某种更大的物质体系的一部分，大爆炸不是整个宇宙自身的爆炸，而是那个更大物质体系的一部分的爆炸。因此，有必要区分哲学和自然科学两个不同层次的宇宙概念。哲学宇宙概念所反映的是无限多样、永恒发展的物质世界；自然科学宇宙概念所涉及的则是人类在一定时代观测所及的最大天体系统。两种宇宙概念之间的关系是一般和个别的关系。随着自然科学宇宙概念的发展，人们将逐步深化和接近对无限宇宙的认识。弄清两种宇宙概念的区别和联系，对于坚持马克思主义的宇宙无限论，反对宇宙有限论、神创论、机械论、不可知论、哲学代替论和取消论，都有积极意义。 宇宙的创生 有些宇宙学家认为，暴涨模型最彻底的改革也许是观测宇宙中所有的物质和能量从无中产生的观点，这种观点之所以在以前不能为人们接受，是因为存在着许多守恒定律，特别是重子数守恒和能量守恒。但随着大统一理论的发展，重子数有可能是不守恒的，而宇宙中的引力能可粗略地说是负的，并精确地抵消非引力能，总能量为零。因此就不存在已知的守恒律阻止观测宇宙从无中演化出来的问题。这种“无中生有”的观点在哲学上包括两个方面：①本体论方面。如果认为“无”是绝对的虚无，则是错误的。这不仅违反了人类已知的科学实践，而且也违反了暴涨模型本身。按照该模型，我们所研究的观测宇宙仅仅是整个暴涨区域的很小的一部分，在观测宇宙之外并不是绝对的“无”。现在观测宇宙的物质是从假真空状态释放出来的能量转化而来的，这种真空能恰恰是一种特殊的物质和能量形式，并不是创生于绝对的“无”。如果进一步说这种真空能起源于“无”，因而整个观测宇宙归根到底起源于“无”，那么这个“无”也只能是一种未知的物质和能量形式。②认识论和方法论方面。暴涨模型所涉及的宇宙概念是自然科学的宇宙概念。这个宇宙不论多么巨大，作为一个有限的物质体系 ，也有其产生、发展和灭亡的历史。暴涨模型把传统的大爆炸宇宙学与大统一理论结合起来，认为观测宇宙中的物质与能量形式不是永恒的，应研究它们的起源。它把“无”作为一种未知的物质和能量形式，把“无”和“有”作为一对逻辑范畴，探讨我们的宇宙如何从“无”——未知的物质和能量形式，转化为“有”——已知的物质和能量形式，这在认识论和方法论上有一定意义。 时空起源 有些人认为，时间和空间不是永恒的，而是从没有时间和没有空间的状态产生的。根据现有的物理理论，在小于
这几天，比亚迪的“刀片电池”备受关注。
据介绍，“刀片电池”在体积比能量密度上比传统铁电池提升了50%，具有高安全、长寿命等特点，整车寿命可达百万公里以上。
作为纯电动汽车最为核心的技术，电池是新能源汽车战役中兵家必争之地。每一个电池升级之作，必将迎来无数目光。
这边，比亚迪董事长兼总裁王传福刚刚介绍完自己的电池，那边，各种质疑声追随而起。
其中最大的质疑声音是，新电池的核心专利是否属于比亚迪。
具体的说是，在电池方面，无论是比亚迪的铁电池还是三元电池，核心专利都在欧美国家，中国没有核心专利。另外，刀片电池申请的是实用新型专利，而非技术专利。
当然，面的质疑，比亚迪方面也迅速回应，在刀片电池领域，比亚迪申请专利320多项，这些专利优先在国内申请，海外专利也在同步申请中。
谁对谁错尚不知晓，但似乎也不重要，重要的是我们又一次感受到电池在新能源汽车产业中分量有多重。
2019年6月26日，作为新能源汽车补贴的分水岭，牵动了车企和消费者的敏感神经。
自此，新能源汽车地方补贴全部取消，中央补贴减少一半，整体退坡幅度超过50%，新能源汽车正式进入后补贴时代。
按照国家之前既定的政策，新能源补贴一开始就有退坡设计，所以这个分水岭是可以预见的，各路神仙心知肚明，退坡前是饕餮盛宴，退坡后就要各凭本事。
在政府的大力支持下，财政补贴也确实促使国内新能源汽车产业迅速发展壮大，从科研到产业化再到市场推广，而现金补贴就意味着购车性价比提升，对消费者来说也是实实在在的“胡萝卜”。
然而，在2019年，新能源汽车销量十年来首次的同比下降4%，产量也下降了2.3%。
补贴退坡之后，不应该是涨价，应该是技术升级、控制成本下的大洗牌。
补贴的存续使车企可以迅速打开局面，集中精力扩大生产和规模，整体市场较快细分进化，让有心入局的人都有了手牌。
而补贴退出之后，市场确实需要一次洗礼，企业则要通过对车辆的架构升级、研发高性能电池、构造创新开放的商业模式并优化产品配置来寻求突破。
目前看来，电池仍然是新能源汽车良性发展的压舱石。
其实，从前期的补贴上不难发现，补贴的计算方法就是车辆带电量或里程为要素的。即便国内新能源汽车2019年销量有所下降，但动力电池产量、销量和装车量都分别同比增长了21%、21.4%和9.2%，市场需求强劲。
而电池市场同步洗牌，仅2019年一年就阵亡了10家配套动力电池企业，仅剩79家仍有装车的厂家。
牌局中，宁德时代凭借三元锂电池占据半壁江山。
结合目前市场形势和发展前景，三元锂电池无论是能量密度还是热稳定性毋庸置疑的是一哥，2019年装车量更是高达40529.8MWh，在固态电池规模化应用前都会是新能源汽车的动力首选。
与此同时，因为补贴退坡让磷酸铁锂电池拥有了更高性价比，如果比亚迪“刀片电池”如约而至，也将对未来磷酸铁锂电池的市场回暖起到积极作用。
可以说，新能源市场的变革与动力电池市场的变革同时进入了关键期，两者间的关系密不可分，技术降成本，续航报销量，谁掌握最好的电池技术或者谁装车电池选的最合适，谁才能进入下一局。
本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。
十万左右的新能源电动汽车：
1、北汽新能源EC5
北汽的这款EC5，定位车型小型SUV，这款车在同价位新能源车中，无论是外形还是空间都无可挑剔，对于不喜欢微型新能源车的车友们，这个价格买到这款可以说是很香了。
2、哪吒V
哪吒这款车口碑褒贬不一，爱它的人爱它的大空间，差评主要体现在车子整体减震功能偏弱，销量也是呈上升曲线。很多时候确实是鱼与熊掌不可兼得，大家还是看是否可以满足自己预期需求。
3、江淮iEV7S
江淮的这款新能源车销量并不算亮眼，同价位的类似车型似乎销量都好过它，不过各有优缺点，很多时候还是要去试驾感受才知道适不适合。
4、比亚迪元Pro
比亚迪的元Pro（送记录仪）最近热度不断上升，背靠比亚迪集团，品牌效应是一方面，比亚迪自身的实力大家有目共睹，作为比亚迪的SUV车型，这个定价算是比较良心的，个人觉得还是很值得推荐的。
5、8比亚迪e2
同样作为比亚迪旗下的e2，和元Pro相似的价位一样，相似的车型，单看配置和性能，e2可以说是被元Pro完虐，但是有一说一，e2的颜值还是可以完美胜过元Pro的，不过萝卜青菜各有所爱，有人愿意为了性能不考虑颜值，而有人则觉得好看最重要，这个仁者见仁，智者见智了。
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波浪理论 无论玩短期，中期，还是长期都能精确的预测到哪一天涨到哪一个价位。
如果仅仅数浪，就会造成千人千浪的效果，有等于没有。
太阳能的代表股无疑是G天威和航天机电，天威保变上涨在先，航天机电启动在后，其中G天威的太阳能电池及组件的产能已进入全球前十名，而三期工程达产后有望进入世界前三；而600151航天机电则是因为其所控股70%的上海太阳能科技公司已经成为全国太阳能发电行业的示范企业，而成为重要的龙头品种之一，另外特变电工这家基金重仓股也具有相当突出的太阳能和风能概念，风能和地热能的代表股是600578京能热电。京能热电（600578）是首家风能收益计入报表的品种。公司出资3.3亿对国华能源增资，而国华能源风电投资重点是风电项目，现正在开发的和计划开发的风电项目有：河北省尚义县满井风电场、广东省集华风能公司等，2005年中期该公司产生1317万元投资收益。
氢能的代表股目前均处在酝酿当中，其中稀土高科算是一家，但是占公司资产超过一半的镍氢电池项目四年过去了生产线都未能正常运转，还需要进一步观察，周三涨停的春兰股份也仅仅是因为其母公司下属的研究院自主研发出镍氢电池，与上市公司并无关联；目前能够实现质子膜燃料电池利用氢能产业化的仅有600846同济科技一家，公司与中科院上海有机化学研究所、上海神力科技合资组建中科同力化工材料有限公司主要研制生产质子交换膜，目前上海神力应用该燃料生产的首批燃料电池电动汽车已全面推向市场。
这些资料投资者如果关心我们近期的报告可能就会非常熟悉，在此我们着重介绍的是燃料乙醇，前段时间这个板块曾经有过动作，例如完全是炒作概念的华润生化，但绝大多数投资者对这个概念并无太多理解，燃料乙醇是车用汽车添加剂，在国外以玉米、小麦为原料制造燃料乙醇勾兑出乙醇汽油的技术已经十分成熟，美国自上世纪70年代石油危机后，便开始以玉米为原料推广车用乙醇汽油，如今年产量已达到560万吨。全球使用乙醇汽油最有代表性的国家是贫油国巴西，目前巴西燃料乙醇汽油总产量约占全球该类消耗总量的1/3，成为世界上唯一不使用纯汽油作为汽车燃料的国家，在勾兑成乙醇汽油的过程中一般的勾兑比例约为20%，巴西则超过30%，根据实验结果，如果勾兑量过大，可能导致动力不足等负效应，100升乙醇汽油中可以含有30升左右的乙醇，这是一个非常重要的数据。更为重要的是，乙醇汽油可以有效降低有害汽体的排放，同时还能刺激玉米等农产品的生产，因此中国开始推广乙醇汽油已成为现实。去年2月份试点工作全面铺开，由于汽油价格属于国家专控，因此在国内油价和国际油价并不接轨的情况下，制造和销售乙醇汽油目前尚处在亏损阶段，目前发改委的定点厂家据我们了解有三家，一家是在吉林的由华润集团、中石油和吉林省政府合作的公司，因此华润生化就具有了这个概念，但据我们了解，这块资产很难进入上市公司。另一家是河南的企业，还有一家就是丰原生化，目前丰原生化产能已达到12万吨/年，2005年底将形成44万吨的产能，产品销售将覆盖安徽全省、江苏、山东、河北等地区。与燃料乙醇相关联的公司还包括华冠科技和600311荣华实业，这两家公司都是颇具代表性的玉米深加工企业。我们认为，汽油价格与国际接轨和最终彻底放开是一个大趋势，随着原油的耗竭，乙醇汽油取代纯汽油也是完全可以预期的大趋势，因此对燃料乙醇相关的上市公司可多加关注。
王兴在投资理想之后，一度放话：“2020年还买燃油车简直就跟2011年还买诺基亚一样。”
无数车企宣布燃油车到期将彻底退出市场，正如当初被苹果蚕食的功能机市场，新能源车意味着未来。
然而，遍布全国各地的119000座加油站，是燃油车自由驰骋的保障。与之相比，新能源车的补给站数量更多。
数据显示：中国电动 汽车 充电基础设施促进联盟数据显示，截至2021年9月底，国内充电基础设施数量为222.3万台，车桩比约3.05 1。
以广东省为例，广州市大概1万个加油枪，300万台燃油车。新能源 汽车 大概是30万台，却有5万个直流快充桩。广州加油站是700座，快充站是2300座。
数据似乎无法解释高速服务区的长队？如同火车票，平时与春运，意味着截然不同的供需要求。
普遍约445公里不到的续航，长达3小时的充电时长，是电动 汽车 普及的最大痛点。
当电子设备有了更大屏幕、更高的分辨率、更强大的CPU，电池技术却好像仍在原地踏步。
尽管不断有车企、电池厂商放言实现1000公里续航，但却屡屡遭到业内专家打脸。续航问题，是横亘在电动车面前的一座大山。
评价电池性能的主要指标，首先是电池能量密度，也就是电池单位体积或质量所释放出的电能。能量密度越大，电池携带的电量越多，也就意味着更加强大的续航能力。
电池能量密度主要与正负极材料有关，无论是车企还是电池企业都在尝试通过各种组合实现更好的性能。
电动 汽车 使用的主流电池之一是三元锂电池，其正极材料使用镍、钴和锰三种材料，镍在其中起着提高电池能量密度的作用，决定了电动 汽车 的续航里程。
目前，“提镍降钴”是主流方向。三元电池正极材料镍钴锰比例从5：2：3变为6：2：2，当前三者比例可达8：1：1。电池和材料企业正探讨三者比例进一步变化为9：0.5：0.5，而“全镍”电池也是研发方向之一。
然而，技术进步的速度，远远赶不上 汽车 企业需求。续航之外，成本的考量对企业更加重要。
新能源车的不可能定律：续航、安全、低成本，三者不能同时存在。电池技术，成为新能源车彻底取代燃油车的掣肘。
电动车的电池成本结构特殊，原料成本大于生产成本，量化生产对成本的降幅很小，边际成本不会因为高效产出而出现明显的下降。
以当前主流的两种电池即磷酸铁锂和三元电池做对比，磷酸铁锂安全性较好、寿命较长、成本较低，但能量密度和高低温性能稍差。三元电池正极材料使用钴和镍等高价金属，成本更高。
而成本的降低，对电动车的普及至关重要。无补贴的电动车初购成本要想实现与燃油车相当，电池价格需要下降到100美元（约647元人民币）/KWh。彭博新能源 财经 监测数据显示，2020年锂离子电池平均价格降至137美元（约887.6元人民币）/KWh，但受电池原材料价格上涨影响，锂电池价格降至100美元/KWh的速度或会放缓。
数据来自：data yes 萝卜投研
这也是随着上游原材料价格上涨，国家宣布补贴退坡之后，成本更低的磷酸铁锂电池市占率回升。
特斯拉近期在投资者大会上表示，对于标准续航版Model 3和Moderl Y，全球范围内都将改用磷酸铁锂电池。此外，有消息称，苹果正在为其电动车寻求磷酸铁锂电池。
从今年前三季度装车量来看，三元锂电池占比依然领先，但两者差距在逐渐缩小。其中，三元锂电池占总装车量51.2%，磷酸铁锂占比为48.7%。
这也就意味着，在短期内，车企在成本控制需求下，电池焦虑的解决方案，还要从电池之外去寻找解决方案。
换电只是当前解决电池焦虑的解决方案，超充和长续航才是终极解决方案。
国内纯电动 汽车 补充电能的方式一直存在充换电之争，换电模式和充电模式各有利弊，换电更加快捷，但建站成本更高，对车辆和电池组的设计也有特殊要求。
充电模式一直行业主流。
根据用户不同，充电桩分为公共桩、私人桩和专用桩。私人充电桩方面，截至2021年7月，充电联盟成员内整车企业采样约144.5万辆车的车桩相随信息，其中随车配建充电桩106.4万台。
快充技术统一标准化很容易在不同车企实现，全国电网统一标准，全国电动车插口统一标准，全球电池技术共同进步，快充技术的标准设立，和快充电桩的普及，成本低的多。
特斯拉超充站数量达到 3.254 座，超充桩数量达到 29,281 个。
目前，国内造车新势力，理想、小鹏有认为超快充电桩是纯电车的先决条件，而蔚来选择押注“换电”。
不同的解决思路，一个是快速给车充电，一个是用提前充好电的电池给车补给能量需求。
以功能机时代的手机为例，掀开手机后盖换电池的方式，在智能机时代，已经被厂商和用户抛弃。
2020年8月，政策允许车辆与电池分开销售，在这一模式下，购车价格不包含电池，蔚来 汽车 价格普降，极大地降低了用户购车成本。蔚来车电分离方案实际上实现了电动车和燃油车平价。
买车租电池的方式，也极大地降低了电池衰减等问题给用户带来的不良体验。
相比充电，换电所用时间更短，按国家换电站标准，5分钟内即可完成。此外，换电站给替换下来的电池组充电均为慢充，快充容易出现热失控起火，换电模式电池组统一管理在安全性上更加可控。
截至2021年9月，我国共有电动 汽车 换电站890座。其中，蔚来在全国范围内的换电站数量已经超过600座。
国内进入工信部产品公告目录的换电车型近200款，累计销售超过15万辆。
换电模式也得到宁德时代等电池厂商的支持，与蔚来 汽车 （NYSE：NIO）、哪吒 汽车 等企业合作推广车辆和电池分离销售模式，组建武汉蔚能电池资产有限公司和蓝谷智慧（北京）能源 科技 有限公司等电池运营公司。
然而，换电模式到底是解决电动 汽车 的真实痛点，还是迎合出于燃油车用户的惯性思维？特斯拉当年致力普及的换电模式，也因为成本，电池技术进步的原因而放弃。
京东物流目前拥有近20万名配送人员，已在全国运营约1200个仓库，总管理面积2300万平方米。
自建物流平台，给京东用户带来的是极佳体验，也构成京东与其他电商平台竞争的护城河。蔚来在产业链控制和车型研发都落后于特斯拉，换电服务也是蔚来与特斯拉形成差异化竞争的高成本服务。
自建补能体系是蔚来 汽车 的战略选择。截至9月30日，全国共有517座蔚来换电站，其中营运中二代换电站占比超60%。
蔚来 汽车 换电站属于企业自营，服务对象仅有蔚来 汽车 现有的三款车型，保有量约为13万辆。据蔚来 汽车 透露，截至目前，蔚来用户换电服务累计超四百万次。
车站比大幅降至312，车站比是指单座换电站平均服务的用户数，车站比越低代表换电站资源越充沛。截至9月30日，蔚来换电站的车站比下降至312，即平均每个换电站覆盖312位用户。
蔚来 汽车 的创始人李斌：用户永远为美好的体验买单，企业永远因为提升效率而赚钱。
然而，只供自家使用的换电站，商业模式较为单一，主要收取电费和服务费。换电站需要提高利用率，才能实现经济效益。然而，跨品牌的换电模式最需要统一的是电池包规格，在这方面还未出现行业整合力量，也就意味着难以规模化。
特斯拉在我国就有超过7000个超级充电桩正在投入使用，而这些在全球广泛布局的超级充电桩也是特斯拉 汽车 的核心卖点之一。
小鹏 汽车 已经在全国202座城市当中建立了1457座超充免费充电站，基本覆盖了全国核心主城区。
要想做大规模，武汉蔚能必须走向开放平台，吸引其他车企加入。
合作的前提是，其他车企需要采用和蔚来 汽车 同样的电池包规格和标准。当蔚来的换电站还在因为电池标准难以统一而无法吸引外部用户，特斯拉的全球超充站却即将对外部用户开放。
时至今日，特斯拉市值已经超过所有燃油车企总和，新能源车代表着未来已经毫无疑问。谁能在做出最大规模的销量优势，谁能笑到最后。
