础上提出了基因假设。但是，基因的物质基础仍是一个疑问和挑战。在二十世纪四十年代，物理学家德尔布吕克和薛定谔对生命的基本问题感兴趣，提出了遗传密码存储于非周期晶体的观点，由于薛定谔在小册子《生命是什么》中对此进行阐述而广为人知。二十世纪四十年代，英国剑桥大学的卡文迪什实验室在布拉格的领导之下，开展了对蛋白质晶体的X射线结构分析，这是一项工作量极大、甚为艰巨的工作，持续时间超过15年，以肯德鲁与佩鲁茨获得诺贝尔奖而告终。
与此同时，美国化学家鲍林则利用他熟谙的化学知识和搭模型的方法，解决了晶体结构。受德尔布吕克与薛定谔的影响，生物学家沃森与物理学家克里克，在晶体学家富兰克林与威尔金斯的X射线衍射图的启发下，采用搭模型的捷径，终于在卡文迪什实验室定出了DNA（脱氧核糖核酸）的晶体结构，揭示了遗传密码的本质，这是20世纪生物科学最重大的突破。
4．2．5物理学与地球科学
20世纪地球科学的重大突破在于板块理论的确立。当然，板块理论可以溯源于20世纪初威格纳所提出的大陆漂移说，但是由于缺乏佐证，没有得到学术界的公认。1945年以后，物理学家布拉凯特倡导岩石磁学的研究，形成了古磁学这一新的交叉学科。后来，在大西洋脊附近的古磁学研究揭示了洋脊扩展的时序，为板块理论的确立奠定基础。板块运动的驱动力问题，又涉及下地幔的缓慢对流问题，是非线性科学中的一个课题。地球的内核也存在着许多挑战性的疑难问题，诸如地球磁场的产生和其反转等。可以预期，将有更多的物理学家被吸引到这一领域中去。
大气物理学是气象学与物理学相接触的领域，两者也存在强烈的相互作用。气象学中有重要意义的洛斯贝涡旋，以及气象学家洛伦兹为探讨长期天气预报的可能性而导出的洛伦兹方程，在现代非线性科学中扮演重要的角色。
4．2．6物理学和能源技术
能源的取得和利用是工业生产的头等大事。20世纪物理学的一项重大贡献就在于核能的利用。这可以说是由基础研究生长出来的全新的
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技术部门。在我国，由于大亚湾和秦山核电厂的建设，核电的发展也提到工业发展的议事日程上来。
在能源和动力方面，可以无损耗地传输电流的超导体的广泛应用，也可能导致一场革命。在液氦温区工作的常规超导体所绕成的线圈，已在加速器、磁流体发电装置乃至托卡马克装置等大型实验设备中用来产生强磁场，可以节约大量电能；在发电机和电动机上应用超导体，已经制成接近实用规模的试验性样机。由于这些成功的应用，再加上超导储能、超导输电和悬浮列车等的应用前景，使人们对之存有很高期望。自从1987年液氮温区的超导体问世以来，它在强电中的应用前景是最激动人心的。进展虽然并不像预期那样迅速，但通过15年的努力，这方面应用的物理可行性已得到证实：已经掌握了制备长线材的工艺技术，但还需要进一步降低成本。太阳能的利用也对物理学提出了挑战，如何制出价廉而高效的太阳能电池将是一个关键性问题。至于更加常规的能源利用，如石油勘探、煤的燃烧、氢能的利用、节能技术等，也有不少涉及物理学的问题有待于进行研究。
除了信息、材料、能源技术之外，医疗卫生技术也是物理学发挥作用甚大的领域：诸如X射线透视和层析技术，核磁共振透视与层析技术等，引发了诊断技术的革命；放射线元素和加速器提供了治癌有效的手段。这里就不详加细述了。值得注意，有一些纯属基础的物理学研究，也为技术发展提供意想不到的机遇。在这方面，高能物理学就是一个很好的例子。高能物理学是为了探索微观世界最基本规律--基本粒子及其相互作用而进行的，涉及了大量数据的提取、处理和传输，因而在信息处理和网络技术中发挥了极其关键性的作用。在国际上，欧洲核子中心（CERN）为因特网的诞生立下了汗马功劳，而中国科学院高能物理所也为我国因特网的建立起到了关键作用。
4．3 物理对军事的作用
物理学是其他学科的基础，因而物理学中的新发现常常会推进相关学科的发展；反之，其他学科中的进步亦会激励物理学家作更深入的研究。由此，物理学进入军事领域，是理所当然的。一直以来，物理学在
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军事科学中的应用均占有小的比例，而军事武器的不断发展在一定程度上也促进了物理学的进步。
几百年来，一度在科幻作品中出现的那些神秘武器，如光学武器，声波武器，电磁波武器，核武器等，如今已纷纷面世。现代军事科学的知识密度高，综合性强。许多高精尖现代化军事武器，比如红外制导、红外夜视、激光雷达、声纳以及核武器等都与物理学的最新成就密切相关。
4．3．1 声波武器
我们知道，声波是机械纵波，它可以在固体、液体和气体中传播。人们日常可以听到的声音便是 20－20000Hz频率范围内的声波。 目前军事领域中应用的主要是次声波部分（即频率低于20Hz的声波）。和可闻声波相比，次声波在介质中传播时，能量衰减缓慢，隐蔽性好，不易为敌人察觉，所以军事上常用次声波接收装置来侦察敌情。另一方面，次声波武器还可直接消灭敌人的有生力量。那么，它的杀伤原理是什么呢？这里要涉及到物理学的一个重要概念--共振。原来，次声武器是利用和人体器官固有频率相近的次声波与人体器官发生共振，导致器官变形、移位、甚至破裂，以达到杀伤目的的。次声武器大体可分为两类： （l）“神经型”次声武器。次声频率和人脑阿尔法节律（8－12Hz）很接近，所以次声波作用于人体时便要刺激人的大脑，引起共振，对人的心理和意识产生一定影响：轻者感觉不适，注意力下降，情绪不安，导致头昏、恶心；严重时使人神经错乱，癫狂不止，休克昏厥，丧失思维能力。 （2）“器官型”次声武器。当次声波频率和人体内脏器官的固有频率（4 －18Hz）相近时，会引起人的五脏六腑产生强烈共振。轻者肌肉痉挛，全身颤抖，呼吸困难；重者血管破裂，内脏损伤，甚至迅速死亡。
需指出的是，目前次声武器发出的次声波的强度和方向性等因素尚待进一步研究，所以真正应用于战争的次声武器还不多见。
此外，超声波在军事上的应用也很多。由于海水有良好的导电性，对电磁波的吸收能力很强，因而电磁雷达无法探测水下作战目标（如潜水艇）的方位和距离。所谓超声波，是指高频率的机械波（频率大约在
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20kHz以上）。它具有能流密度大，方向性好，穿透力强等特点。超声波在空气中衰减较快，而在固体、液体中的衰减却很小，这正好与电磁波相反。这种情况下，超声波雷达--声纳，便可发挥巨大的威力。
4．3．2 激光武器
激光是与原子能、半导体、计算机一起出现的20世纪的四项重大发明之一。由于激光有方向性强，单色性好，亮度高，相干性好等特性，其在军事上的应用十分广泛。
激光武器是利用激光束来直接攻击敌方目标的。 其优点主要是：（l）速度快， 射束直，射击精确度高。激光束以每秒三十万公里的速度传播，不需提前量，瞬发即中。 （2）摧坚能力强。激光能量高度集中，可摧毁任何坚固材料制成的目标。 （3）灵活、无惯性，不产生后座力。因光子的静质量为零，故激光武器不会产生普通枪炮发射时所产生的后座力。激光武器易于迅速变换射击方向，能在短时间内射击多个目标。（4）抗电磁干扰能力强。
人眼最敏感的光是波长为>0.54微米的绿光。实验表明，人射到瞳孔的绿光能量只要达到7×10－7焦耳就会烧伤视网膜，能量再高将造成人眼的永久失明，严重的还会危及生命。目前，美国已经出现了能够令攻击目标暂时或永久性失明的致盲激光武器。
4．3．3 电磁武器
电磁波是指迅速变化的电磁场在空间的传播。人类从形成之日起便生活在电磁波的汪洋大海之中。电磁波在军事上的应用异常丰富。所谓电子对抗（又称电子战）便是指敌我双方利用专门的设备、器材产生和接收处于无线电波段内的电磁波，以电磁波为武器，阻碍对方的电磁波信号的发射和接收，保证自己的发射和接收。
电磁波对人体是有害的。据说，美国有人提出设计电磁枪，该电磁枪将会“诱发癫痫病那样的症状”。另有一种所谓的“热枪”，采用的是电磁波段中的微波。热枪能够产生使人体温升高至40.6-41.7摄氏度的作战效果，让敌人不舒服、发烧甚至死亡。
据中国电磁辐射测试中心经过两年的跟踪检测证实，超量的电磁辐
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射会造成人体神经衰弱、食欲下降、心悸胸闷、头昏目眩、甚至脑部肿瘤。
4．3．4 核武器
将核能引入战场是武器发展史上的重要里程碑，核能的军事应用首先是核武器的诞生。核武器的研究和发展有近50年的历史，至今已制造出的核武器达几十种之多，而人们通常所说的核武器是指原子弹、氢弹和中子弹等。
重核和轻核分别通过聚变核反应和裂变核反应可以转化成更稳定的中核，这两种反应均可释放出核间的巨大能量。原子弹即是利用了其中的能量。
原子弹的核装料是纯的铀235或钚239、铀233.这类原子核在中子轰击下发生链式反应。原子弹爆炸产生的高温高压及裂变碎片和各种射线，最终形成了冲击波、光辐射、早期核辐射、放射性污染以及电磁脉冲等杀伤破坏因素，其巨大杀伤力对现代战争的战略战术产生了重大的影响。
氢弹是以氘和氚作为核装料，其爆炸即是氢的同位素的聚变反应。氢弹的杀伤破坏因素与原子弹相同，但威力比原子弹大得多。氢弹的爆炸过程就是原子弹爆炸加上轻核聚变的过程，由此可见其份量。中子弹是氢弹小型化的产物，是一种战术核武器。中子弹爆炸时产生的冲击波、光辐射及放射性污染的杀伤破坏作用比原子弹和氢弹小得多，但它的贯穿辐射杀伤作用颇大，其能量所占比例超过40％。中子弹爆炸时放出大量高能中子，对人员具有杀伤作用。
核武器正朝着小型化、高精度、低当量的方向发展，这也是现代军事武器的发展趋势：灵活、机动。
第五章 从几个影响深远的物理领域看物理
对社会发展的作用
5．1 X射线学
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