是物理学出来能干什么,二十20世纪物理学学的重大突破有

物理学发展的几个重要阶段
主要描述一下每个阶段的主要理论以及有趣的一下事例,谢谢
09-02-11 &匿名提问
物理学发展的三个时期 物理学是随着人类社会实践的发展而产生、形成和发展起来的,它经历了漫长的发展过程。纵观物理学的发展史,根据它不同阶段的特点,大致可以分为物理学萌芽时期、经典物理学时期和现代物理学时期三个发展阶段。 (一)物理学萌芽时期 在古代,由于生产水平的低下,人们对自然界的认识主要依靠不充分的观察,和在此基础上进行的直觉的、思辨性猜测,来把握自然现象的一般性质,因而自然科学的知识基本上是属于现象的描述、经验的总结和思辨的猜测。那时,物理学知识是包括在统一的自然哲学之中的。 在这个时期,首先得到较大发展的是与生产实践密切相关的力学,如静力学中的简单机械、杠杆原理、浮力定律等。在《墨经》中,有力的概念(“力,形之所以奋也”)的记述;光学方面,积累了关于光的直进、折射、反射、小孔成像、凹凸面镜等的知识。《墨经》上关于光学知识的记载就有八条。在古希腊的欧几里德(公元前450-380)等的著作中也有光的直线传播和反射定律的论述,并且对光的折射现象也作了一定的研究。电磁学方面,发现了摩擦起电、磁石吸铁等现象,并在此基础上发明了指南针。声学方面,由于音乐的发展和乐器的创造,积累了不少乐律、共鸣方面的知识。物质结构和相互作用方面,提出了原子论、元气论、阴阳五行说、以太等假设。 在这个时期,观察和思辨虽然是人们认识自然的主要手段和方法,但也出现了一些类似于用实验来研究物理现象的方法。例如,我国宋代沈括在《梦溪笔谈》中的声共振实验和利用天然磁石进行人工磁化的实验,以及赵友钦在《革象新书》中的大型光学实验等就是典型的事例。 总之,从远古直到中世纪(欧洲通常把五世纪到十五世纪叫做中世纪)末,由于生产的发展,虽然积累了不少物理知识,也为实验科学的产生准备了一些条件并做了一些实验,但是这些都还称不上系统的自然科学研究。在这个时期,物理学尚处在萌芽阶段。 (二)经典物理学时期 十五世纪末叶,资本主义生产关系的产生,促进了生产和技术的大发展;席卷西欧的文艺复兴运动,解放了人们的思想,激发起人们的探索精神。近代自然科学就在这种物质的和思想的历史条件下诞生了。系统的观察实验和严密的数学演绎相结合的研究方法被引进物理学中,导致了十七世纪主要在天文学和力学领域中的“科学革命”。牛顿力学体系的建立,标志着近代物理学的诞生。整个十八世纪,物理学处在消化、积累、准备的渐进阶段。新的科学思想、方法和理论,得到了传播、完善和扩展。牛顿力学完成了解析化工作,建立了分析力学;光学、热学和静电学也完成了奠基性工作,成为物理学的几门基础学科。人们以力学的模型去认识各种物理现象,使机械论的自然观成为十八世纪物理学的统治思想。到了十九世纪,物理学获得了迅速和重要的发展,各个自然领域之间的联系和转化被普遍发现,新数学方法被广泛引进物理学,相继建立了波动光学、热力学和分子运动论、经典电磁场理论等完整的、解析式的理论体系,使经典物理学臻于完善。由物理学的巨大成就所深刻揭示的自然界的统一性,为辨证唯物主义的自然观提供了重要的科学依据。 (三)现代物理学时期 十九世纪末叶物理学上一系列重大发现,使经典物理学理论体系本身遇到了不可克服的危机,从而引起了现代物理学革命。由于生产技术的发展,精密、大型仪器的创制以及物理学思想的变革,这一时期的物理学理论呈现出高速发展的状况。研究对象由低速到高速,由宏观到微观,深入到广垠的宇宙深处和物质结构的内部,对宏观世界的结构、运动规律和微观物质的运动规律的认识,产生了重大的变革。相对论的量子力学的建立,克服了经典物理学的危机,完成了从经典物理学到现代物理学的转变,使物理学的理论基础发生了质的飞跃,改变了人们的物理世界图景。1927年以后,量子场论、原子核物理学、粒子物理学、天体物理学和现代宇宙学,得到了迅速的发展。物理学向其它学科领域的推进,产生了一系列物理学的新部门和边缘学科,并为现代科学技术提供了新思路和新方法。现代物理学的发展,引起了人们对物质、运动、空间、时间、因果律乃至生命现象的认识的重大变化,对物理学理论的性质的认识也发生了重大变化。现在越来越多的事实表明,物理学在揭开微观和宏观深处的奥秘方面,正酝酿着新的重大突破。现代物理学的理论成果应用于实践,出现了象原子能、半导体、计算机、激光、宇航等许多新技术科学。这些新兴技术正有力地推动着新的科学技术革命,促进生产的发展。而随着生产和新技术的发展,又反过来有力地促进物理学的发展。这就是物理学的发展与生产发展的辨证关系。
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物理学发展的三个时期 物理学是随着人类社会实践的发展而产生、形成和发展起来的,它经历了漫长的发展过程。纵观物理学的发展史,根据它不同阶段的特点,大致可以分为物理学萌芽时期、经典物理学时期和现代物理学时期三个发展阶段。 (一)物理学萌芽时期 在古代,由于生产水平的低下,人们对自然界的认识主要依靠不充分的观察,和在此基础上进行的直觉的、思辨性猜测,来把握自然现象的一般性质,因而自然科学的知识基本上是属于现象的描述、经验的总结和思辨的猜测。那时,物理学知识是包括在统一的自然哲学之中的。 在这个时期,首先得到较大发展的是与生产实践密切相关的力学,如静力学中的简单机械、杠杆原理、浮力定律等。在《墨经》中,有力的概念(“力,形之所以奋也”)的记述;光学方面,积累了关于光的直进、折射、反射、小孔成像、凹凸面镜等的知识。《墨经》上关于光学知识的记载就有八条。在古希腊的欧几里德(公元前450-380)等的著作中也有光的直线传播和反射定律的论述,并且对光的折射现象也作了一定的研究。电磁学方面,发现了摩擦起电、磁石吸铁等现象,并在此基础上发明了指南针。声学方面,由于音乐的发展和乐器的创造,积累了不少乐律、共鸣方面的知识。物质结构和相互作用方面,提出了原子论、元气论、阴阳五行说、以太等假设。 在这个时期,观察和思辨虽然是人们认识自然的主要手段和方法,但也出现了一些类似于用实验来研究物理现象的方法。例如,我国宋代沈括在《梦溪笔谈》中的声共振实验和利用天然磁石进行人工磁化的实验,以及赵友钦在《革象新书》中的大型光学实验等就是典型的事例。 总之,从远古直到中世纪(欧洲通常把五世纪到十五世纪叫做中世纪)末,由于生产的发展,虽然积累了不少物理知识,也为实验科学的产生准备了一些条件并做了一些实验,但是这些都还称不上系统的自然科学研究。在这个时期,物理学尚处在萌芽阶段。 (二)经典物理学时期 十五世纪末叶,资本主义生产关系的产生,促进了生产和技术的大发展;席卷西欧的文艺复兴运动,解放了人们的思想,激发起人们的探索精神。近代自然科学就在这种物质的和思想的历史条件下诞生了。系统的观察实验和严密的数学演绎相结合的研究方法被引进物理学中,导致了十七世纪主要在天文学和力学领域中的“科学革命”。牛顿力学体系的建立,标志着近代物理学的诞生。整个十八世纪,物理学处在消化、积累、准备的渐进阶段。新的科学思想、方法和理论,得到了传播、完善和扩展。牛顿力学完成了解析化工作,建立了分析力学;光学、热学和静电学也完成了奠基性工作,成为物理学的几门基础学科。人们以力学的模型去认识各种物理现象,使机械论的自然观成为十八世纪物理学的统治思想。到了十九世纪,物理学获得了迅速和重要的发展,各个自然领域之间的联系和转化被普遍发现,新数学方法被广泛引进物理学,相继建立了波动光学、热力学和分子运动论、经典电磁场理论等完整的、解析式的理论体系,使经典物理学臻于完善。由物理学的巨大成就所深刻揭示的自然界的统一性,为辨证唯物主义的自然观提供了重要的科学依据。 (三)现代物理学时期 十九世纪末叶物理学上一系列重大发现,使经典物理学理论体系本身遇到了不可克服的危机,从而引起了现代物理学革命。由于生产技术的发展,精密、大型仪器的创制以及物理学思想的变革,这一时期的物理学理论呈现出高速发展的状况。研究对象由低速到高速,由宏观到微观,深入到广垠的宇宙深处和物质结构的内部,对宏观世界的结构、运动规律和微观物质的运动规律的认识,产生了重大的变革。相对论的量子力学的建立,克服了经典物理学的危机,完成了从经典物理学到现代物理学的转变,使物理学的理论基础发生了质的飞跃,改变了人们的物理世界图景。1927年以后,量子场论、原子核物理学、粒子物理学、天体物理学和现代宇宙学,得到了迅速的发展。物理学向其它学科领域的推进,产生了一系列物理学的新部门和边缘学科,并为现代科学技术提供了新思路和新方法。现代物理学的发展,引起了人们对物质、运动、空间、时间、因果律乃至生命现象的认识的重大变化,对物理学理论的性质的认识也发生了重大变化。现在越来越多的事实表明,物理学在揭开微观和宏观深处的奥秘方面,正酝酿着新的重大突破。现代物理学的理论成果应用于实践,出现了象原子能、半导体、计算机、激光、宇航等许多新技术科学。这些新兴技术正有力地推动着新的科学技术革命,促进生产的发展。而随着生产和新技术的发展,又反过来有力地促进物理学的发展。这就是物理学的发展与生产发展的辨证关系。
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物理学发展的三个时期 物理学是随着人类社会实践的发展而产生、形成和发展起来的,它经历了漫长的发展过程。纵观物理学的发展史,根据它不同阶段的特点,大致可以分为物理学萌芽时期、经典物理学时期和现代物理学时期三个发展阶段。 (一)物理学萌芽时期 在古代,由于生产水平的低下,人们对自然界的认识主要依靠不充分的观察,和在此基础上进行的直觉的、思辨性猜测,来把握自然现象的一般性质,因而自然科学的知识基本上是属于现象的描述、经验的总结和思辨的猜测。那时,物理学知识是包括在统一的自然哲学之中的。 在这个时期,首先得到较大发展的是与生产实践密切相关的力学,如静力学中的简单机械、杠杆原理、浮力定律等。在《墨经》中,有力的概念(“力,形之所以奋也”)的记述;光学方面,积累了关于光的直进、折射、反射、小孔成像、凹凸面镜等的知识。《墨经》上关于光学知识的记载就有八条。在古希腊的欧几里德(公元前450-380)等的著作中也有光的直线传播和反射定律的论述,并且对光的折射现象也作了一定的研究。电磁学方面,发现了摩擦起电、磁石吸铁等现象,并在此基础上发明了指南针。声学方面,由于音乐的发展和乐器的创造,积累了不少乐律、共鸣方面的知识。物质结构和相互作用方面,提出了原子论、元气论、阴阳五行说、以太等假设。 在这个时期,观察和思辨虽然是人们认识自然的主要手段和方法,但也出现了一些类似于用实验来研究物理现象的方法。例如,我国宋代沈括在《梦溪笔谈》中的声共振实验和利用天然磁石进行人工磁化的实验,以及赵友钦在《革象新书》中的大型光学实验等就是典型的事例。 总之,从远古直到中世纪(欧洲通常把五世纪到十五世纪叫做中世纪)末,由于生产的发展,虽然积累了不少物理知识,也为实验科学的产生准备了一些条件并做了一些实验,但是这些都还称不上系统的自然科学研究。在这个时期,物理学尚处在萌芽阶段。 (二)经典物理学时期 十五世纪末叶,资本主义生产关系的产生,促进了生产和技术的大发展;席卷西欧的文艺复兴运动,解放了人们的思想,激发起人们的探索精神。近代自然科学就在这种物质的和思想的历史条件下诞生了。系统的观察实验和严密的数学演绎相结合的研究方法被引进物理学中,导致了十七世纪主要在天文学和力学领域中的“科学革命”。牛顿力学体系的建立,标志着近代物理学的诞生。整个十八世纪,物理学处在消化、积累、准备的渐进阶段。新的科学思想、方法和理论,得到了传播、完善和扩展。牛顿力学完成了解析化工作,建立了分析力学;光学、热学和静电学也完成了奠基性工作,成为物理学的几门基础学科。人们以力学的模型去认识各种物理现象,使机械论的自然观成为十八世纪物理学的统治思想。到了十九世纪,物理学获得了迅速和重要的发展,各个自然领域之间的联系和转化被普遍发现,新数学方法被广泛引进物理学,相继建立了波动光学、热力学和分子运动论、经典电磁场理论等完整的、解析式的理论体系,使经典物理学臻于完善。由物理学的巨大成就所深刻揭示的自然界的统一性,为辨证唯物主义的自然观提供了重要的科学依据。 (三)现代物理学时期 十九世纪末叶物理学上一系列重大发现,使经典物理学理论体系本身遇到了不可克服的危机,从而引起了现代物理学革命。由于生产技术的发展,精密、大型仪器的创制以及物理学思想的变革,这一时期的物理学理论呈现出高速发展的状况。研究对象由低速到高速,由宏观到微观,深入到广垠的宇宙深处和物质结构的内部,对宏观世界的结构、运动规律和微观物质的运动规律的认识,产生了重大的变革。相对论的量子力学的建立,克服了经典物理学的危机,完成了从经典物理学到现代物理学的转变,使物理学的理论基础发生了质的飞跃,改变了人们的物理世界图景。1927年以后,量子场论、原子核物理学、粒子物理学、天体物理学和现代宇宙学,得到了迅速的发展。物理学向其它学科领域的推进,产生了一系列物理学的新部门和边缘学科,并为现代科学技术提供了新思路和新方法。现代物理学的发展,引起了人们对物质、运动、空间、时间、因果律乃至生命现象的认识的重大变化,对物理学理论的性质的认识也发生了重大变化。现在越来越多的事实表明,物理学在揭开微观和宏观深处的奥秘方面,正酝酿着新的重大突破。现代物理学的理论成果应用于实践,出现了象原子能、半导体、计算机、激光、宇航等许多新技术科学。这些新兴技术正有力地推动着新的科学技术革命,促进生产的发展。而随着生产和新技术的发展,又反过来有力地促进物理学的发展。这就是物理学的发展与生产发展的辨证关系。
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阿基米德 1.简介:阿基米德(Archimedes,约公元前287~212)是古希腊物理学家、数学家,静力学和流体静力学的奠基人。 2.贡献:力学方面:阿基米德在力学方面的成绩最为突出,他系统并严格的证明了杠杆定律,为静力学奠定了基础。在总结前人经验的基础上,阿基米德系统地研究了物体的重心和杠杆原理,提出了精确地确定物体重心的方法,指出在物体的中心处支起来,就能使物体保持平衡。他在研究机械的过程中,发现了杠杆定律,并利用这一原理设计制造了许多机械。他在研究浮体的过程中发现了浮力定律,也就是有名的阿基米德定律。天文学方面:阿基米德在天文学方面也有出色的成就。除了前面提到的星球仪,他还认为地球是圆球状的,并围绕着太阳旋转,这一观点比哥白尼的“日心地动说”要早一千八百年。限于当时的条件,他并没有就这个问题做深入系统的研究。但早在公元前三世纪就提出这样的见解,是很了不起的。 牛顿 1.简介:牛顿(Isaac Newton,)伟大的物理学家、天文学家和数学家,经典力学体系的奠基人。 2.贡献:在力学上提出三大运动定律和万有引力定律;在光学上作出了白光是由七色光组成的判决实验,发现并解释“牛顿环”的干涉现象,创制了反射望远镜并提出光的微粒说;在数学上发现了微积分运算方法和无限级数理论,等等。他的最重要的科学著作是:1687年初版的《自然哲学的数学原理》(简称《原理》),1704年初版的《光学》。尤其是《原理》一书,几百年来颇受推崇。 爱因斯坦 1.简介:爱因斯坦(Albert Einstein,日-日),举世闻名的德裔美国科学家,现代物理学的开创者和奠基人。 2.贡献:十九世纪末期是物理学的变革时期,爱因斯坦从实验事实出发,从新考查了物理学的基本概念,在理论上作出了根本性的突破。他的一些成就大大推动了天文学的发展。他的量子理论对天体物理学、特别是理论天体物理学都有很大的影响。理论天体物理学的第一个成熟的方面——恒星大气理论,就是在量子理论和辐射理论的基础上建立起来的。爱因斯坦的狭义相对论成功地揭示了能量与质量之间的关系,解决了长期存在的恒星能源来源的难题。近年来发现越来越多的高能物理现象,狭义相对论已成为解释这种现象的一种最基本的理论工具。其广义相对论也解决了一个天文学上多年的不解之谜,并推断出后来被验证了的光线弯曲现象,还成为后来许多天文概念的理论基础。 爱因斯坦对天文学最大的贡献莫过于他的宇宙学理论。他创立了相对论宇宙学,建立了静态有限无边的自洽的动力学宇宙模型,并引进了宇宙学原
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15护地球,从我做起 古往今来,地球妈妈用甘甜的乳汁哺育了无数代子孙。原来的她被小辈们装饰得楚楚动人。可是,现在人类为了自身的利益,将她折磨得天昏地暗。人类只有一个地球;而地球正面临着严峻的环境危机。“救救地球”已成为世界各国人民最强烈的呼声。 我为周围环境的恶化而感到心痛,我想:作为未来接班人的青少年,如果不了解人类环境的构成和环境问题的严重性,无视有关环境保护的法律法规,不去增强环境保护意识,自觉履行保护环境的义务的话,我们的生命将毁在自己的手中,老天将对我们作出严厉的惩罚。为此我下定决心要从我做起爱护环境,保护我们这个赖以生存的家园,做一个保护环境的卫士。 在刚过去的一年中,我积极参加学校开展的植树活动,带领我们初一(6)中队的班干部创立了“绿色天使”植绿护绿小组,鼓励队员们在校园里认养了一棵小树苗,利用课余时间给它梳妆打扮,为它长成参天大树打下了基础。在学校组织的“让地球充满生机”的签字活动中,我郑重地在上面签下自己的名字,并写下了自己对环保的决心和期望,对美好未来的憧憬。我积极参加学校在世界环境日举行的有奖征稿,认真查阅、收集各类资料,进行社会调查,撰写有关环境治理设想方面的文章,我经常去参加学校组织的环保讲座,观看环保方面的录相带,积极参预环保知识问答调查活动,认真填写每一项提问。我参与了“红领巾植绿护绿队”的网站建设,在上面发布大量的环保图片和环保知识,以及关于环保的各方面的法律知识,我国在环保方面发展动向、世界各国的环境保护情况;每个月我都利用网络、报纸,查找一些最新的不同的专题和板块“环保资讯”来告诉大家;还定期制作一些宣传板来宣传环保知识和生活中的环保常识。提高了大家的环保意识;号召同学们从不同的方面来关爱自己的家园,从身边的小事做起,为周围的环境奉献自己的一份力量!我积极动员身边的人一起来依法保护和建设人类共有的同样也是仅有的家园,为促进经济和社会的可持续发展,为人类的文明做出贡献。我还和同学们共同发起“养一盆花,认养一棵树、爱惜每一片绿地,让我们周围充满绿色”和“小用塑料袋不使用泡沫饭盒和一次性筷子,让我们远离白色污染”的倡议。让我们放下方便袋,拿起菜篮子,让我们共同走向美好的绿色的明天,走向辉煌、灿烂的未来! 据我收集到的一份报告说:“环境问题是由于人类不合理地开发和利用自然源所造成的。触目惊心的环境问题主要有大气污染、水质污染、噪声污染、食品污染、不适当开发利用自然资源这五大类。”一个个铁一样的事实告诉我们,它们像恶魔般无情地吞噬着人类的生命。它威胁着生态平衡,危害着人体健康,制约着经济和社会的可持续发展,它让人类陷入了困境。为此我作出宣告:“只要我们——人类有时刻不忘保护环境的意识,有依法治理环境的意识,地球村将成为美好的乐园”。未来的天空一定是碧蓝的,水是清澈的,绿树成荫鲜花遍地,人类可以尽情享受大自然赋予我们的幸福。 “真正检验我们对环境的贡献不是言辞,而是行动。”虽然我现在做得只不过是一些微小的事,但是我坚信要是我们人人都有保护环境的责任心,从自己做起,从小事做起,携手保护我们的家园,自然会给人类应有的回报。在温暖的摇篮——草原上小憩;在慈祥的笑脸——天空下成长,在爱的源泉——河流中沐浴 黄色星期天 天贤粱粕??厣贤粱粕?V灰?缫淮担?嗣俏薮Χ恪U饩褪巧吵颈?? 就在4月7日也就是星期天的早晨,一拉开窗帘不禁让我大吃一惊。我看到外面的天空已不在像以前那样蔚蓝,阳光已不在像以前那样明媚。远处的那些高楼大厦像海市蜃楼一样隐隐约约。在沙尘暴的影响下,楼内的人都点着灯为自己照明。天和地的界限已不那么清晰,而是浑黄一体。大街上的人们都全副武装,包着头巾捂着嘴。生怕沙土进到自己的呼吸道里。一走出家门,一股沙土的气味扑面而来,一阵风吹过,脸上就会感到大大小小的沙粒打在你的脸上,顿时我那干净的脸像涂上了一层土黄色的釉彩,把我的脸打扮成了土著人的脸色。我低头一看,大地也穿上了一层土黄色的衣裳。过了一会,又下起雪来。许多人都高兴起来,他们认为雪花是洁白美丽的。但他们错了,今天的雪花像炸弹一样,落在人们的身上,炸出了一朵朵“黄花”。弄得人们狼狈不堪。我也被“炸”的像小泥猴似的。 今天的情景,使人们再一次看到了破坏环境所带来的恶果。在一次次灾难的提醒下,人们已经认识到遵循自然规律,爱护我们的生存环境已刻不容缓。我相信,随着科学技术的不断进步,经过全人类不断努力,植树造林,保护环境,保持生态平衡,灾难的发生频率会逐渐减少。地球那副美丽的面孔又会重新出现在我们的眼前! 人类,只有一个地球 我热爱地球,热爱我们赖以生存的家园。爱她的青山绿水,爱她的碧草蓝天…… 在四野飘香的花丛中,我和蝶儿一起嬉戏、欢笑;在郁郁葱葱的森林里,我与小鸟一起追逐、歌唱;清晨,我迈着轻盈的步履去原野上踏青,雾霭缭绕着、白纱般的柔柔地漂浮在空中。吮吸着花草的芳香, 欣享着阳光的沐浴,我被陶醉在这如痴如醉的梦幻里;夜晚,我坐在稻谷飘香的农家小院里,仰望着璀璨的星空,聆听着蝉鸣嘹响,蛙声如潮,仿佛置身于一个童话般的王国。春天,我坐在牛背上,在一望无际的大草原上,听那牧歌婉转,牧笛悠扬。 夏天,我坐在小船上,任双桨拍打着那碧绿的湖水, 看海鸥轻盈地掠过辽阔的湖面;秋天,我站在树下,凝神瞩望着那金黄的叶子一片片地落下;冬天,我站在窗前,欣赏着如絮的雪花在空中翩翩飞舞。在这如诗如画的仙境里,我的心都醉透了! 曾几何时,人们乱砍乱伐,使大自然的生态平衡遭到了破坏。沙丘吞噬了万顷良田,洪水冲毁了可爱的家园,大自然的报复让人类尴尬哑然。梅水溪曾经说过,没有自然,便没有人 类,这是世界一大朴素的真理。一味地掠夺自然,征服自然,只会破坏生态系统,咎由自取,使人类濒于困境。这句话说得一点也不错,人不给自然留面子,自然当然也不会给人留后路,98洪水、2000年的沙尘暴,其实,这就是大自然向人类发出的警示。 曾几何时,人们乱捕乱杀,使人类的朋友惨遭涂炭。&千山鸟飞绝,万径人踪灭&,这就是对捕杀动物后果的最真实的写照。从大学生的伤熊事件到愚人们的疯狂捕猎,人类是否也将要把枪口对准自己?切记,保护动物就等于保护我们自己。 曾几何时,战争的爆发,使我们赖以生存的星球满目疮痍。炮火对植被的破坏,核辐射对生命的摧残,尽管广岛、长崎上空的蘑菇云已经散去了半个多世纪,可那里依然还是不毛之地。由此可见,和平是全人类绿色环保的重要前提。 真不敢想象,我们如果再这样继续下去,这个世界将会是一幅怎样的惨景呢?地上寸草不生,天空尘沙弥漫,人类将在魔鬼般的尖叫声中化成堆堆白骨。到那时我们只能说,人类曾经属于过地球,但地球将永远不会再属于人类了。 顾炎武曾经说过,天下兴亡,匹夫有责。保护环境与维护生态平衡的历史重任要落到我们跨世纪一代的肩上。让我们都来关爱自然,热爱地球吧,手挽手、肩并肩、心连心地铸起一道绿色环保的大堤,捍卫资源、捍卫环境、捍卫地球、捍卫我们美好的家园吧! 岐江情 岐江河--我的母亲河,由北而南,蜿蜒流淌。我在她怀里成长。她孕育了我童年的欢乐。我的金色的童年的欢乐时光,都和岐江河一起度过的。 记得我只有豆丁般大的时候,数不清的早晨,看着那朝晖在河上跳跃,把那清澈的河水映得通红,像是给岐江河披上了红纱巾,周围郁郁葱葱的榕树也穿上了朝阳的锦衣。三五成群的男女老少,沿河漫步,尽情呼吸清新的空气,欣赏小鸟清风奏出的晨曲。 每逢端午节的时候,精彩绝伦的龙舟赛便在江上举行。人们接踵而至,争先恐后地聚集到江边看热闹,一条条龙舟整齐地排开在江面,船上的每一个有着古铜色肌肤的大汉都使出浑身的力量。每一声礼炮后,龙舟齐头并进,掀起一江浪涛。江边的人们有的急得直跺脚,有的高声喝彩,有的像长颈鹿一样把脖子伸得老长……江里的龙舟在一片锣鼓声中耕波犁浪,勇往直前…… 我童年的幸福,都沉浸在岐江河那清澈的碧波里。只要清风一吹,一切美好的回忆都从荡漾的碧波里旋出来了。如今当我独自一人去问候岐江河时,它已面目全非了:污浊的河水夹杂着许多垃圾在晃动,偶尔还有一两条死鱼浮上来,散发出醺心的腐臭。绿色,没有了,鸟声,听不见了。河边堆积了大堆垃圾,往日清新芬芳的和风也变得腥臭苦涩了。我伤心地向岐江河呼喊:&你昔日的丰姿到哪去了?&可它只用波浪拍打着河岸,像垂危的病人,呻吟着,伤心地向人们哭诉:&清救救我吧!& 也许是因为它过去的美,也许是因为它现在的丑,也许是时代的要求吧,岐江河发出的求救终天得到了回应。市政府十分重视岐江河的整治,组织人力物力拆掉岐江河两岸参差不齐的破旧建筑,在河岸上植起了绿树红花,禁止人们往江上倒垃圾,禁止往江里排放污水,岐江河开始恢复了生机,重现了昔日美丽的倩影。我想:假以时日,岐江河--我的母亲河,她将比以前更爱护我们的家园 我们生命的摇篮是地球母亲。地球母亲的身上有高山、大海,有高原、平原。最可贵的是它有生命,我们人类就生活在地球上,我们就是地球的主人. 地球是所有生物共有的家园,是我们赖以生存的环境,地球母亲可以供给我们吃的、穿的、用的、玩的,地球母亲用它甘美的乳汁哺育着它的儿女,我们在地球母亲温暖的怀抱里幸福地成长。我们为什么能幸福地生活在地球上呢?因为地球母亲可以供给我们充足的氧气,可以供给我们充足的水分,充足的食品......她是一位关心儿女,爱护儿女的好母亲。 然而我们人类是怎样对待地球母亲的呢?我们人类为了自己的生存,或者说为了自己生活的更好,就不顾地球母亲的身体,工厂乱排放污水,烟囱冒着浓浓黑烟,乱砍伐森林树木,乱浪费资源等等。破坏了地球周围的大氧层,清澈的河水变得混浊,茂密的森林变得狼狈不堪,蔚蓝的天空变得灰暗,碧绿的青山变得光秃,泥石流、森林火灾、动物绝迹、水源严重缺乏,一连串的灾害接踵而来,已使我们的地球母亲难以承受。而我们面临的确是地球毁灭的现实。啊!实在太可怕了,到那时我们不知道该怎么办,我们将如何生存? 我们已经看到了严重的后果,我们能任其毁灭吗?不能!我们人类应该积极行动起来,为我们的地球做一些力所能及的好事,现在我们已经开始保护我们的环境,爱护我们的地球了,比如,我们建起了水力、风力发电站,开始保护野生动物,保护森林,保护水源,节约用水,开始绿化、美化我们的地球了,这是可喜的,这样可以延长我们地球母亲的寿命,使她越来越年轻,身体越来越壮。在地球毁灭的前一夜,我们应该做什么呢?我们要来保护、爱护地球,要来绿化、美化地球,使我们的地球母亲永远年轻。 我再来问个问题小朋友,地球到底会不会毁灭呢?这就要看我们怎掩盖胡她了,如果我们像爱护自己的眼睛一样爱护她的话,相信她会永远年轻的。 还我青山绿水 我是赫赫有名的晋江。我把自己全部的心血都倾注在几十万子孙后代的身上。如今,我的工业越来越发达,儿孙们的生活也越来越红火,可我却今非昔比,千疮百孔,丑陋不堪,再也找不到几处净空、净土、净水了。 我在思索,在寻找,发现原来是因为许多富起来的儿孙不能善待我。你看:如林而立的烟囱口上呛人的浓烟滚滚升腾,笼罩住我的头;穿梭不息的车辆喷出的废气,无时无刻地向我扑来,熏得我的脸发黑;儿孙们的生活垃圾,工厂排出的废液,大部分渗入我的肌肤,流进我的血液,侵害我的躯体…… 无奈中的我日复一日,年复一年地发出呻吟。有一天,一群快乐的红领巾唱着歌,扛着农具和树苗,来到我的身边。我认识他们--那些伤害我的人的后代。我有点儿害怕:他们要干什么?我正在忧虑着,那群红领巾已经开始行动--植树!我欣喜若狂,深情地注视着他们:挖坑、培土、提水、浇水……他们干得可积极啦!挖坑的肩上搭着一条湿毛巾,铲子紧握手中,用劲往土里一插,再使把劲儿用脚一蹬,往后一仰,舀汤似地将土挖起来,往身后一”泼”,土落了下来。反复几次后,一个坑就挖好了。放树苗的小心翼翼地将树苗放入坑内,扶正,让挖坑的培上土,再让提水的浇上水。只见他们个个脸上挂着汗珠,欣慰地笑了。多乖的孩子呀!霎时间,委屈、痛苦化为乌有。我忙托风婆婆为他们拂去脸上的汗珠。他们帮我做新衣裳,我能不高兴吗?他们还在我这儿撒下了花的种子,不久的我将穿上一件五彩缤纷的花裙子!我能不激动吗? 你不知道吧?这群红领巾还帮我清理了垃圾,从树上取下了一个个塑料袋,并告诫人们少用“白色污染”。在红领巾的带动下,那些缺德的公民也渐渐地正直起来了。以前垃圾箱旁蚊蝇乱飞的情景消失了,街道两旁的树灰尘不见了。我的生活亮丽斑澜了! 我陶醉了:满山苍翠,一水碧波,芳草茵茵,鸟语花香……这才是原来的我呀!感谢孩子们还我青山绿水,还我多姿风采,我将赐予子孙们无尽的宝藏和永恒的幸福…… 共筑校园和谐的蓝天(演讲稿) 和谐,多么美好的一个词语,多么美好的意境。请让我们一起来感受一下和谐吧:春风是和谐的,她使坚冰融化,万物复苏,把人们带到美好的季节;春雨是和谐的,她“随风潜入夜,润物细无声”。古往今来,和谐思想绵绵不绝。从孔子提倡的“礼之用,和为贵”“和而不同”,到到孟子“天时不如地利,地利不如人和”的论断;从洪秀全提出的“有田同耕,有饭同食,有衣同穿,有钱同使”的理想方案,到康有为描绘的“人人相亲,人人平等,天下为公”的社会状态,从孙中山“大同世界”的理想,到毛泽东“环球同此凉热”的追求,悠悠中华几千年,历代思想家、政治家,无不推崇团结互助的理念,和谐社会始终是人们最崇高的理想。 和谐就是融洽和睦、协调发展。和谐社会应该是团结友爱、互帮互助的社会。但现实生活中,由于许多同学、思想觉悟、价值观念、利益追求、兴趣爱好的差别,有些人的行为方式不利于团结互助,甚至一些损人利己现象也时有发生;还有的同学喜欢搞小自由主义,当面不说,背后乱说,班级不说,校外乱议论,导致同学与同学之间互相猜疑,引起同学之间不和睦;甚至有的同学把社会上一些:惟利是图,损人利己,爱占便宜;甚至于尔虞我诈、坑蒙拐骗的行为,也或多或少的带到了校园,这样不仅可耻,简直可以说是道德的囚犯。胡总书记把“以团结互助为荣、以损人利己为耻”作为社会主义荣辱观的重要内容提出来,丰富了社会主义道德建设的内容,同时也丰富了我们的校园文化,我们中学生在这个富有感召力的今天,我们应该做的是;同学之间要和谐,要团结友爱互助;校园要和谐,构筑一个团结友爱、文明向上的和谐校园。 历史经验一再告诉我们:有没有团结互助的道德风尚,是判断一个群体是否健康、一个社会是否和谐的重要标志之一。继承中华民族优良的传统文化,很重要的一个方面,就是弘扬团结友爱、互帮互助的美德。 是啊!我国素以“礼仪之邦”著称于世,讲“仁爱”、行“友善”、重“人和”的传统美德。我们新一代的中学生应该传承这些传统美德、今天要为构建一个和谐的校园努力,明天我们要为构建一个和谐的社会而付出,这是历史付与给我们的重任!这是时代付与给我们的使命! 环保,从身边小事做起... 最近,北京一群中学生给朱镕基总理写了一封提倡环境保护的信,引起了总理的高度重视。朱总理在同学来信上批示说,初二学生如此关心环保,实令我等长辈惭愧。……扪心自问,我们每一位又何尝不应该对此深刻反省呢? 环境保护对我们来说并不是一个新问题,我国政府也早就提出了明确的治理目标。作为现实生活中的每一个普通人,虽然不可能都直接从事环保工作,但我们完全可以从小事做起,从我做起。当看到洗手间的水龙头在滴水时,是不是能够举手关上呢?当电池用完后能否分类收藏处理而不是随手扔掉呢?当购物时能否自觉不使用超薄塑料袋呢?……一件件小事虽然都很不起眼,但却体现我们究竟具备了多少环保意识。 笔者知道有一位老太太,她每次上街买菜都要自带一个小布袋,每次上餐馆吃饭都要自带一个小钢勺。看起来很平常,但能够像这位老同志那样,长年自觉坚持不使用白色塑料袋,不使用一次性筷子,确实不容易。这不但要有坚定的环保信念,还需要有良好的习惯。无可置疑,环境意识与人们的受教育程度密切相关,在大学校园里我们最容易找到环境保护的支持者。但是,我们同样也能够经常在大学的食堂垃圾桶里发现大量的剩饭剩菜。笔者还听说有这么一位大学生,他热心环保事业,曾积极奔赴云南边陲保护金丝猴,但他却可以数次忘了关掉水房里哗哗流的水龙头。这提醒我们,全面的环境保护和全民族环保意识的普及与提高,决非轻而易举;环境保护不仅仅包括动物、森林的保护、防止大气和水的污染这样一些“大事”,也包括我们周围生活中无处不在的各种小事。 人类对环境的保护,归根结底是基于保护地球上日益枯竭的资源,保护我们生存发展的最起码条件。当工业文明进入20世纪后,它对环境的破坏日趋严重,对资源的使用走向了滥用,这引起了人们越来越高度的警惕。各国政府为了保护环境,采取了许多措施,环境保护也取得了长足的进展,并且成为人类社会的共识。今天,提起环境保护,几乎没有什么人会公开反对,但是真正做到自觉长久地保护环境,保护资源,还有许多工作在等待着我们去做。我认为首要的就是要在全民族树立起环保意识,具体地说就是树立资源意识,生存意识。要让大家都认识到,保护环境与资源和我们每个人息息相关,保护环境不仅是关乎子孙后代的千秋大业,而且已经直接关系到人类社会今天的生存!不能抱着环保多我一人少我一人差别不大的思想,也不能对保护环境有任何松懈和怕麻烦的思想。政府部门对环境保护固然负有重要的责任,而每个单位,每个企业,每个人对此更是承担了更为直接、更为具体的责任。只要我们从自己做起,从小事做起,大家共同努力,持之以恒,就一定能为社会、也为自己留下一片碧水蓝天。在这一点上,北京的中学生们已经为我们提出了不少好的建议,难道我们还有什么需要犹豫的吗?
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控制论在科学史上的位置 在人们认识世界、改造世界的漫漫长夜中,不时闪烁着智慧的火花;在广阔的科学处女地上,遍布着开拓者们的足迹。环顾仰视,我们不难发现一座座人类科技史上的丰碑。 这里是牛顿等著名科学家建造的一座宏伟殿堂——经典物理学,它庄严、博大、精湛。那浑然一体的坚强柱石,那硕大的穹隆,无不令人肃然起敬。它不愧是一代科学之宫,领导了200多年的世界科学潮流,造成了以机器、轮船、铁路、电力、汽车和飞机等为代表的工业革命。 然而,较之本世纪初比肩崛起的另两座巍巍丰碑-量子力学和相对论来说,经典物理学之宫却显得低矮陈旧了一点。站在这两座丰碑之巅,人类的视野更加开阔,科学技术开始冲破传统范围,导致了本世纪整个自然科学在纵深方向的一场革命,形成了探测微观世界和洞察宏观宇宙的两个前沿阵地。 不过人们也注意到,量子力学、相对论领导的这场自然科学革命,尽管它的理论高度大大超过了经典物理学体系,却没有像经典物理学那样引起生产与社会文明的爆发性飞跃。 正当物理学家们步履艰难地迈着沉重步伐攀登之时,人们惊奇而又欣喜地发现:一个前所未有的科学技术与生产突飞猛进的新时代,就诞生在第二次世界大战的废墟之上。它并不直接来源于自然科学纵深方向的发展,而是来源于科学技术的横向突破。新时代的科学技术革命几乎深入到人类活动的所有领域,汇成了波澜壮阔的强大浪潮,并迅速构筑了那一片高耸入云的摩天大厦,而支撑这片大厦的擎天柱就是系统论、信息论和控制论,简称为三论。 无论是系统论、信息论,还是控制论,都与以往的任何学科不一样的,它们不是以客观世界的某种物质结构、属性和运动形式作为研究对象,而是一类别开生面的“横断科学”,就控制论而言,是似各种物质结构及其内部运动规律的共同特点——信息传递和变换为研究对象,即研究各种现实系统共同的控制规律。它既不限于自然科学,也不属于社会科学,而是横跨各个学科,超出了其他学科的局限性,为各门学科找到了共同的内涵。控制论揭示了机器与生物系统信息控制的共同规律,把反馈控制的原理扩展到生物、经济和社会系统,为后来控制理论在非工程系统中的应用提供了理论基础。究其本质而言,控制论是一门方法论学科,它是集当代哲学、社会科学、自然科学和数学之大成而产生出来的多学科综合体,即具有形成结构上的多学科性,研究方法上的综合性等显著特点。因此,控制论享有“交叉科学”、“边缘科学”和“横断科学”的美称。 我们可以看到,当今众多的学者和科技人员,都在他们自己的领域,如政治学、经济学、社会学、工程学、生物学、医学、教育学等方面,探讨和运用以控制论方法为主的现代科学方法。控制论与每门学科的具体方法有机地结合以后,又产生了一个又一个的边缘学科。 控制论的诞生 美国科学家维纳是世界公认的控制论的奠基人。他于1048年出版发行的《挖掘论》一书被认为是控制论学科诞生的重要标志。 说起维纳创立控制论学科的过程,还有一段传奇般的故事呢! 那是在本世纪30年代末期,美国马萨诸塞州府波士顿市附近的剑桥,一家装修并不豪华的小酒店里,每月都可看到一群年轻人在这里围着了一张大圆桌饮酒、交谈。有的衣冠楚楚、西装革履,有的衣衫不整、不修边幅,让人猜不透这群人的真实身份。他们偶尔轻言细语偶尔又争论不休。交谈和争论的话题也是海阔天空、相当广泛,涉及数学、物理、生物、医学、工程、机械、社会、经济等。他们的思想和观点,在当时是非常新颖而略显出格的,但听了使人耳目一新。 别以为这是一群年轻人在发酒疯、过酒瘾,其实是哈佛医学院的神经生理学家阿托罗·罗森勃吕特博士领导的关于科学方法论的午餐讨论会。讨论会的成员包括许多学科的年轻科学家,大都在本专业和其他科学领域有着广博的知识,思想异常活跃,具有独特的科学见解。该讨论会的一些积极成员,后来都成为名闻遐迩的大科学家,如诺伯特·维纳(创立控制论)、冯·诺依曼(V·Neuman)(计算机科学之父)、C.E.申农(Shannon)(信息论的奠基人)等。 正是因为积极参与这个讨论会,维纳的思想受到极大的影响。首先,维纳认识到,在科学发展上可以得到最大收获的领域,是已经建立起来的各门学科之间容易被人忽视的科学边缘(维纳称之为“科学处女地”)。控制论的创立正是他在这块“科学处女地”上辛勤耕耘的结果。其次,讨论会集中了大批的各种学科的杰出人材,讨论中往往是从不同科学领域的不同角度去谈论问题,同时也从本学科的角度去理解别人提出的问题。这使维纳极大地开阔了眼界,增长了见识,活跃了思想,融汇贯通了他自己过去在许多领域中的独特见解。再加上他本人渊博的知识,以及与几位合作者(如罗森勃吕特、别格罗以及当时在麻省理工学院任教的中国学者李郁荣博士等)的共同研究,最后才形成了控制论的基本思想。 诺伯特·维纳不仅勤奋好学,还十分聪慧。正如他自己在自传《昔日神童》中写的:“我曾经是个名副其实的神童。因为我不到十二岁就进入大学,不到十五岁就获得学士学位,不到十九岁就成了哈佛大学的哲学博士。”他又是一位数学家,曾经在赫赫有名的英国数学家罗素教授的影响下专攻数学,在纯数学理论上取得了很大进展。但是他成长为一个著名的数学家却相当缓慢。他从小无书不读,家庭教育过分苛刻,使他成为一个性格奇特的人。他对数学、物理学、博物学等许多学科都有着浓厚的兴趣,加上他严谨的科学态度、孜孜不倦的探索精神和敢于创新的意识,使他成为一个对社会、对人类大有贡献的杰出人物。 钱学森与控制论 与控制论其他分支比较起来,工程控制论是最早形成的一门学科,其研究方法也最为成熟。而其他控制论分支大多是借鉴工程控制论的分析方法,在各自领域内开展研究。工程控制论,也就是人们通常说的控制理论,是我国著名科学家钱学森创立的。他于1954年出版的专著《程控制论》,标志着这门学科的诞生。该书从技术观点出发对各种工程控制系统的自动控制原理作了全面总结和探讨,奠定了工程控制论的基础,指出了工程控制论的发展方向,推动了自动化技术在工程中的广泛应用,是世所公认的工程控制论经典著作。 纵观控制理论几十年的发展过程,人们习惯上把它分为经典控制理论、现代控制理论和大系统理论3个阶段,下面我们就分别加以叙述。 1.经典控制理论(40~50年代末) 本世纪40年代,为了改善工业自动调节系统,特别是第二次世界大战中为解决军事装备自动控制系统的性能,逐渐形成了以分析和设计单变量(即一个物理量)控制系统的经典控制理论和方法。这期间,着重研究的是单机自动化或局部自动化。例如,用自动调节器来控制锅炉的水位、发电机的电压及电动机的转速。更为复杂的控制系统有大炮的自动瞄准、飞机、舰艇的自动导航和舵位控制系统等。经典控制理论应用于工程实践,最成功的例子是美国的陆军于1944年发明的自动防空火炮系统。该系统中包括雷达自动搜索和跟踪目标(敌机),同时控制高炮自动对准飞行中的敌机,自动计算出炮弹发射方向,自动装入定时起爆引信,炮弹自动上膛和发射,直到击落敌机或敌机逃跑为止。这样一个复杂的作战过程,居然能够全部自动化,而且比人操作更灵巧,命中率也高得多,在当时看来,的确是个奇迹。 2.现代控制理论(60年代初~现在) 50年代以来,控制理论在航空航天部门的应用进展很快,许多更复杂、更精密的自动控制系统相继出现,如自寻目标导弹、人造卫星、登月飞行、火星着陆、载人飞船等。与此同时,随着电子计算机技术的发展和普及,许多重要的工业生产部门也逐渐由局部自动走向综合自动化,因为这样可以最大限度地提高劳动生产率和产品质量,节约原材料和能源,从而实现现代化生产的最优化。 随着自动化水平的不断提高,控制系统本身也日渐复杂,系统中的控制变量数也随之增多,对控制性能的要求也逐步提高,很多情况都要求系统的性能是最优的,如时间最短,误差最小、燃料最省、产量最高、成本最低、效益最大等,而且要求对环境的变化有较强的适应能力,但现在所依据的稳定性、快速性和准确性等设计指标难以满足新的控制要求。为了适应航空航天事业和生产综合自动化的需要,1960年出现了以状态空间描述为基础,以最优控制理论为核心的现代控制理论。现代控制理论这一概念,最早是在1960年由美国著名科学家、控制理论界权威人士卡尔曼(R.E.Kalman)(时年仅27岁)提出的。其主要标志是卡尔曼提出的能控性和能观测性的新概念,还有贝尔曼的动态规划和庞特里亚金的极大值原理和卡尔曼滤波器。 3.大系统理论(70年代初~现在) 70年代以来,控制理论向深度和广度进一步发展,进入了所谓的“大系统理论”阶段。因为大系统理论可以用来解决大系统最优设计、最优管理和最优控制等问题,所以在国际上受到了日益广泛的重视。一方面,许多国家的研究机构、大学、军事部门,都在积极进行各种大系统的研究、分析、设计等工作;另一方面,国际上相继成立了跨国的大研究机构,如1972年在维也纳成立的国际应用系统分析研究所(ⅡASA),旨在专门研究涉及全世界范围的大系统问题,如地球资源问题、能源问题、人口问题、世界模型等。 但是,什么是大系统呢?因为它尚处于不断发展和完善之中,很难给它下一个确切的定义。通常所说的大系统,指的是包括工程技术、社会经济、生物、生态等各个领域的复杂系统。如各类文献中提到的大型钢铁厂、化工厂的多级计算机控制与管理系统;区域性火力电网的动态稳定、自动保护与最佳运营系统;水源供应系统、农田水力灌溉网、输油、输气管道系统;铁路、航空、城市交通管理与控制系统等等。 现代经济控制论 对于一个家庭而言,每个月的经济总收入是有限的,而要消费和支出的项目又很多,如衣、食、住、行,购买书籍、文具和其他娱乐消费等。如何合理安排和控制各项开支,做到既满足生活要求,又能略有节余以应不时之急需,乃是家政管理的一大学问。 对一个家庭是如此,对一个企业、一个地区乃至一个国家,更是如此。国民经济发展水平,是衡量一个国家综合国力的重要依据。而对国民经济的宏观遥控和微观搞活,就正如一个善于理财、精打细算的好管家对于一个家庭一样,是国民经济适度增长的必要保证。 经济学,作为一门完整的学科,已有数百年的历史。发展到今天,就像是一棵大树,深植在社会经济活动的土壤中,其粗壮的主干上分枝丛生,花繁叶茂,色彩缤纷。近几十年来人们尝试用控制论的思想和方法给这棵古老的参天大树嫁接上一枚并不显眼的新芽。在斗艳争芳的盛况中,在绿叶浓荫的掩映下,这枚嫩芽默默地成长着。通过母体发达的根系吸收土壤中的养分,以自己强大的生命力,迅速成长壮大起来。短短时间里,崭露头角,成了经济学这棵大树上独树一帜的新分支——经济控制论。特别是近十几年来,这一新的分支更是奇葩竞放,硕果累累,令人刮目相看。 我们说,控制论与经济学的结合产生了新的边缘学科经济控制论。但这并不意味着是先有控制论,而后才有经济控制论。事实上,早在控制论诞生之前,从古典经济学起,就有大量的经济学者在研究经济系统的调节、反馈、控制及稳定性问题,只是他们还没有上到控制论的高度来分析罢了。很明显,无论是古典政治经济学家还是现代经济学家,都在一定程度上认识到价值规律对经济发展起着重要的“调节器”作用,任何一种社会经济过程中都存在着某种自动调节与控制现象,用控制论的术语来说,就是“负反馈调节”。 经济控制论的最终形成是建立在现代自然科学和社会科学基础上的。1952年在法国巴黎召开的世界控制论大会上,与会学者首先提出了“经济控制论”一词。年间,美国加利福尼亚大学史密斯教授运用电子模拟装置模拟资本主义经济体系,分析体系的稳定性和各种干扰影响的反应,指出了资本主义危机的必然性与周期性。1953年,英国电子工程学教授A.图斯丁(A·Tustin)发表了《经济系统的机制》,把二次世界大战中发展起来的经典控制理论应用于进行控制的问题上,1954年和1957年,美国数学家A.菲利甫斯(A.Phillips)在《封闭经济中的稳定政策》和《稳定政策与滞后反应的时间形式》等文中,开始用二次常微分方程来描述宏观经济系统,讨论了它的开环控制与闭环控制问题,并提出了一种新的控制方案来改进经济政策的稳定性。 随后,运筹学、系统工程、现代控制理论、大系统理论、微分对策理论等新的现代科学理论被陆续引用到经济学的研究领域,极大地推动了经济控制论进一步向前发展。 现代经济控制论的一个主要内容,是将控制论与数量经济学、管理学、经济系统学、运筹学等学科相结合,对具体的经济过程实现控制与管理。这类经济控制论问题把人和物及各种参数均视为被动的受控对象。典型的应用包括:宏观经济的最优控制、建立最优经济增长模型、最佳消费投资比例、最佳广告费用、有价证券选择、金融市场最优控制、基本建设投资优化问题等等。 现代经济控制论的另一方面是由对策论发展起来的。在这里,经济控制论把人视为其内在的动力因素,人与人之间的关系是既协作又竞争的,这种关系形成社会经济的唯一主动结构,从而形成了经济系统的控制功能,简单地说,这类经济控制论问题研究的是人的积极性、主动性,涉及到物质刺激、责任问题、竞争的控制功能等等。所谓“小智善于治事,大智善于治人,睿智善于立法”,就可喻指为控制的几个不同层次。 现代经济控制论作为一种管理过程的科学的基本工具,在社会主义经济中有着巨大的潜力。经济控制论的重要性表现在两个方面:一是它提供了一种关于使经济管理有效、准确和可靠的精确分析工具;二是它发展了一种处理和解决问题的合适的思想方法,我们称之为“控制论思想”。其实,经济控制论的原理和方法并非高深莫测,全部思想方法也都是辩证唯物的。大家都来学点经济控制论知识,对我们的国家、对我们的企业、对我们的人民,都将是有百利而无一害的。参考资料:
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控制论在科学史上的位置 在人们认识世界、改造世界的漫漫长夜中,不时闪烁着智慧的火花;在广阔的科学处女地上,遍布着开拓者们的足迹。环顾仰视,我们不难发现一座座人类科技史上的丰碑。 这里是牛顿等著名科学家建造的一座宏伟殿堂——经典物理学,它庄严、博大、精湛。那浑然一体的坚强柱石,那硕大的穹隆,无不令人肃然起敬。它不愧是一代科学之宫,领导了200多年的世界科学潮流,造成了以机器、轮船、铁路、电力、汽车和飞机等为代表的工业革命。 然而,较之本世纪初比肩崛起的另两座巍巍丰碑-量子力学和相对论来说,经典物理学之宫却显得低矮陈旧了一点。站在这两座丰碑之巅,人类的视野更加开阔,科学技术开始冲破传统范围,导致了本世纪整个自然科学在纵深方向的一场革命,形成了探测微观世界和洞察宏观宇宙的两个前沿阵地。 不过人们也注意到,量子力学、相对论领导的这场自然科学革命,尽管它的理论高度大大超过了经典物理学体系,却没有像经典物理学那样引起生产与社会文明的爆发性飞跃。 正当物理学家们步履艰难地迈着沉重步伐攀登之时,人们惊奇而又欣喜地发现:一个前所未有的科学技术与生产突飞猛进的新时代,就诞生在第二次世界大战的废墟之上。它并不直接来源于自然科学纵深方向的发展,而是来源于科学技术的横向突破。新时代的科学技术革命几乎深入到人类活动的所有领域,汇成了波澜壮阔的强大浪潮,并迅速构筑了那一片高耸入云的摩天大厦,而支撑这片大厦的擎天柱就是系统论、信息论和控制论,简称为三论。 无论是系统论、信息论,还是控制论,都与以往的任何学科不一样的,它们不是以客观世界的某种物质结构、属性和运动形式作为研究对象,而是一类别开生面的“横断科学”,就控制论而言,是似各种物质结构及其内部运动规律的共同特点——信息传递和变换为研究对象,即研究各种现实系统共同的控制规律。它既不限于自然科学,也不属于社会科学,而是横跨各个学科,超出了其他学科的局限性,为各门学科找到了共同的内涵。控制论揭示了机器与生物系统信息控制的共同规律,把反馈控制的原理扩展到生物、经济和社会系统,为后来控制理论在非工程系统中的应用提供了理论基础。究其本质而言,控制论是一门方法论学科,它是集当代哲学、社会科学、自然科学和数学之大成而产生出来的多学科综合体,即具有形成结构上的多学科性,研究方法上的综合性等显著特点。因此,控制论享有“交叉科学”、“边缘科学”和“横断科学”的美称。 我们可以看到,当今众多的学者和科技人员,都在他们自己的领域,如政治学、经济学、社会学、工程学、生物学、医学、教育学等方面,探讨和运用以控制论方法为主的现代科学方法。控制论与每门学科的具体方法有机地结合以后,又产生了一个又一个的边缘学科。 控制论的诞生 美国科学家维纳是世界公认的控制论的奠基人。他于1048年出版发行的《挖掘论》一书被认为是控制论学科诞生的重要标志。 说起维纳创立控制论学科的过程,还有一段传奇般的故事呢! 那是在本世纪30年代末期,美国马萨诸塞州府波士顿市附近的剑桥,一家装修并不豪华的小酒店里,每月都可看到一群年轻人在这里围着了一张大圆桌饮酒、交谈。有的衣冠楚楚、西装革履,有的衣衫不整、不修边幅,让人猜不透这群人的真实身份。他们偶尔轻言细语偶尔又争论不休。交谈和争论的话题也是海阔天空、相当广泛,涉及数学、物理、生物、医学、工程、机械、社会、经济等。他们的思想和观点,在当时是非常新颖而略显出格的,但听了使人耳目一新。 别以为这是一群年轻人在发酒疯、过酒瘾,其实是哈佛医学院的神经生理学家阿托罗·罗森勃吕特博士领导的关于科学方法论的午餐讨论会。讨论会的成员包括许多学科的年轻科学家,大都在本专业和其他科学领域有着广博的知识,思想异常活跃,具有独特的科学见解。该讨论会的一些积极成员,后来都成为名闻遐迩的大科学家,如诺伯特·维纳(创立控制论)、冯·诺依曼(V·Neuman)(计算机科学之父)、C.E.申农(Shannon)(信息论的奠基人)等。 正是因为积极参与这个讨论会,维纳的思想受到极大的影响。首先,维纳认识到,在科学发展上可以得到最大收获的领域,是已经建立起来的各门学科之间容易被人忽视的科学边缘(维纳称之为“科学处女地”)。控制论的创立正是他在这块“科学处女地”上辛勤耕耘的结果。其次,讨论会集中了大批的各种学科的杰出人材,讨论中往往是从不同科学领域的不同角度去谈论问题,同时也从本学科的角度去理解别人提出的问题。这使维纳极大地开阔了眼界,增长了见识,活跃了思想,融汇贯通了他自己过去在许多领域中的独特见解。再加上他本人渊博的知识,以及与几位合作者(如罗森勃吕特、别格罗以及当时在麻省理工学院任教的中国学者李郁荣博士等)的共同研究,最后才形成了控制论的基本思想。 诺伯特·维纳不仅勤奋好学,还十分聪慧。正如他自己在自传《昔日神童》中写的:“我曾经是个名副其实的神童。因为我不到十二岁就进入大学,不到十五岁就获得学士学位,不到十九岁就成了哈佛大学的哲学博士。”他又是一位数学家,曾经在赫赫有名的英国数学家罗素教授的影响下专攻数学,在纯数学理论上取得了很大进展。但是他成长为一个著名的数学家却相当缓慢。他从小无书不读,家庭教育过分苛刻,使他成为一个性格奇特的人。他对数学、物理学、博物学等许多学科都有着浓厚的兴趣,加上他严谨的科学态度、孜孜不倦的探索精神和敢于创新的意识,使他成为一个对社会、对人类大有贡献的杰出人物。 钱学森与控制论 与控制论其他分支比较起来,工程控制论是最早形成的一门学科,其研究方法也最为成熟。而其他控制论分支大多是借鉴工程控制论的分析方法,在各自领域内开展研究。工程控制论,也就是人们通常说的控制理论,是我国著名科学家钱学森创立的。他于1954年出版的专著《程控制论》,标志着这门学科的诞生。该书从技术观点出发对各种工程控制系统的自动控制原理作了全面总结和探讨,奠定了工程控制论的基础,指出了工程控制论的发展方向,推动了自动化技术在工程中的广泛应用,是世所公认的工程控制论经典著作。 纵观控制理论几十年的发展过程,人们习惯上把它分为经典控制理论、现代控制理论和大系统理论3个阶段,下面我们就分别加以叙述。 1.经典控制理论(40~50年代末) 本世纪40年代,为了改善工业自动调节系统,特别是第二次世界大战中为解决军事装备自动控制系统的性能,逐渐形成了以分析和设计单变量(即一个物理量)控制系统的经典控制理论和方法。这期间,着重研究的是单机自动化或局部自动化。例如,用自动调节器来控制锅炉的水位、发电机的电压及电动机的转速。更为复杂的控制系统有大炮的自动瞄准、飞机、舰艇的自动导航和舵位控制系统等。经典控制理论应用于工程实践,最成功的例子是美国的陆军于1944年发明的自动防空火炮系统。该系统中包括雷达自动搜索和跟踪目标(敌机),同时控制高炮自动对准飞行中的敌机,自动计算出炮弹发射方向,自动装入定时起爆引信,炮弹自动上膛和发射,直到击落敌机或敌机逃跑为止。这样一个复杂的作战过程,居然能够全部自动化,而且比人操作更灵巧,命中率也高得多,在当时看来,的确是个奇迹。 2.现代控制理论(60年代初~现在) 50年代以来,控制理论在航空航天部门的应用进展很快,许多更复杂、更精密的自动控制系统相继出现,如自寻目标导弹、人造卫星、登月飞行、火星着陆、载人飞船等。与此同时,随着电子计算机技术的发展和普及,许多重要的工业生产部门也逐渐由局部自动走向综合自动化,因为这样可以最大限度地提高劳动生产率和产品质量,节约原材料和能源,从而实现现代化生产的最优化。 随着自动化水平的不断提高,控制系统本身也日渐复杂,系统中的控制变量数也随之增多,对控制性能的要求也逐步提高,很多情况都要求系统的性能是最优的,如时间最短,误差最小、燃料最省、产量最高、成本最低、效益最大等,而且要求对环境的变化有较强的适应能力,但现在所依据的稳定性、快速性和准确性等设计指标难以满足新的控制要求。为了适应航空航天事业和生产综合自动化的需要,1960年出现了以状态空间描述为基础,以最优控制理论为核心的现代控制理论。现代控制理论这一概念,最早是在1960年由美国著名科学家、控制理论界权威人士卡尔曼(R.E.Kalman)(时年仅27岁)提出的。其主要标志是卡尔曼提出的能控性和能观测性的新概念,还有贝尔曼的动态规划和庞特里亚金的极大值原理和卡尔曼滤波器。 3.大系统理论(70年代初~现在) 70年代以来,控制理论向深度和广度进一步发展,进入了所谓的“大系统理论”阶段。因为大系统理论可以用来解决大系统最优设计、最优管理和最优控制等问题,所以在国际上受到了日益广泛的重视。一方面,许多国家的研究机构、大学、军事部门,都在积极进行各种大系统的研究、分析、设计等工作;另一方面,国际上相继成立了跨国的大研究机构,如1972年在维也纳成立的国际应用系统分析研究所(ⅡASA),旨在专门研究涉及全世界范围的大系统问题,如地球资源问题、能源问题、人口问题、世界模型等。 但是,什么是大系统呢?因为它尚处于不断发展和完善之中,很难给它下一个确切的定义。通常所说的大系统,指的是包括工程技术、社会经济、生物、生态等各个领域的复杂系统。如各类文献中提到的大型钢铁厂、化工厂的多级计算机控制与管理系统;区域性火力电网的动态稳定、自动保护与最佳运营系统;水源供应系统、农田水力灌溉网、输油、输气管道系统;铁路、航空、城市交通管理与控制系统等等。 现代经济控制论 对于一个家庭而言,每个月的经济总收入是有限的,而要消费和支出的项目又很多,如衣、食、住、行,购买书籍、文具和其他娱乐消费等。如何合理安排和控制各项开支,做到既满足生活要求,又能略有节余以应不时之急需,乃是家政管理的一大学问。 对一个家庭是如此,对一个企业、一个地区乃至一个国家,更是如此。国民经济发展水平,是衡量一个国家综合国力的重要依据。而对国民经济的宏观遥控和微观搞活,就正如一个善于理财、精打细算的好管家对于一个家庭一样,是国民经济适度增长的必要保证。 经济学,作为一门完整的学科,已有数百年的历史。发展到今天,就像是一棵大树,深植在社会经济活动的土壤中,其粗壮的主干上分枝丛生,花繁叶茂,色彩缤纷。近几十年来人们尝试用控制论的思想和方法给这棵古老的参天大树嫁接上一枚并不显眼的新芽。在斗艳争芳的盛况中,在绿叶浓荫的掩映下,这枚嫩芽默默地成长着。通过母体发达的根系吸收土壤中的养分,以自己强大的生命力,迅速成长壮大起来。短短时间里,崭露头角,成了经济学这棵大树上独树一帜的新分支——经济控制论。特别是近十几年来,这一新的分支更是奇葩竞放,硕果累累,令人刮目相看。 我们说,控制论与经济学的结合产生了新的边缘学科经济控制论。但这并不意味着是先有控制论,而后才有经济控制论。事实上,早在控制论诞生之前,从古典经济学起,就有大量的经济学者在研究经济系统的调节、反馈、控制及稳定性问题,只是他们还没有上到控制论的高度来分析罢了。很明显,无论是古典政治经济学家还是现代经济学家,都在一定程度上认识到价值规律对经济发展起着重要的“调节器”作用,任何一种社会经济过程中都存在着某种自动调节与控制现象,用控制论的术语来说,就是“负反馈调节”。 经济控制论的最终形成是建立在现代自然科学和社会科学基础上的。1952年在法国巴黎召开的世界控制论大会上,与会学者首先提出了“经济控制论”一词。年间,美国加利福尼亚大学史密斯教授运用电子模拟装置模拟资本主义经济体系,分析体系的稳定性和各种干扰影响的反应,指出了资本主义危机的必然性与周期性。1953年,英国电子工程学教授A.图斯丁(A·Tustin)发表了《经济系统的机制》,把二次世界大战中发展起来的经典控制理论应用于进行控制的问题上,1954年和1957年,美国数学家A.菲利甫斯(A.Phillips)在《封闭经济中的稳定政策》和《稳定政策与滞后反应的时间形式》等文中,开始用二次常微分方程来描述宏观经济系统,讨论了它的开环控制与闭环控制问题,并提出了一种新的控制方案来改进经济政策的稳定性。 随后,运筹学、系统工程、现代控制理论、大系统理论、微分对策理论等新的现代科学理论被陆续引用到经济学的研究领域,极大地推动了经济控制论进一步向前发展。 现代经济控制论的一个主要内容,是将控制论与数量经济学、管理学、经济系统学、运筹学等学科相结合,对具体的经济过程实现控制与管理。这类经济控制论问题把人和物及各种参数均视为被动的受控对象。典型的应用包括:宏观经济的最优控制、建立最优经济增长模型、最佳消费投资比例、最佳广告费用、有价证券选择、金融市场最优控制、基本建设投资优化问题等等。 现代经济控制论的另一方面是由对策论发展起来的。在这里,经济控制论把人视为其内在的动力因素,人与人之间的关系是既协作又竞争的,这种关系形成社会经济的唯一主动结构,从而形成了经济系统的控制功能,简单地说,这类经济控制论问题研究的是人的积极性、主动性,涉及到物质刺激、责任问题、竞争的控制功能等等。所谓“小智善于治事,大智善于治人,睿智善于立法”,就可喻指为控制的几个不同层次。 现代经济控制论作为一种管理过程的科学的基本工具,在社会主义经济中有着巨大的潜力。经济控制论的重要性表现在两个方面:一是它提供了一种关于使经济管理有效、准确和可靠的精确分析工具;二是它发展了一种处理和解决问题的合适的思想方法,我们称之为“控制论思想”。其实,经济控制论的原理和方法并非高深莫测,全部思想方法也都是辩证唯物的。大家都来学点经济控制论知识,对我们的国家、对我们的企业、对我们的人民,都将是有百利而无一害的。参考资料:
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控制论在科学史上的位置 在人们认识世界、改造世界的漫漫长夜中,不时闪烁着智慧的火花;在广阔的科学处女地上,遍布着开拓者们的足迹。环顾仰视,我们不难发现一座座人类科技史上的丰碑。 这里是牛顿等著名科学家建造的一座宏伟殿堂——经典物理学,它庄严、博大、精湛。那浑然一体的坚强柱石,那硕大的穹隆,无不令人肃然起敬。它不愧是一代科学之宫,领导了200多年的世界科学潮流,造成了以机器、轮船、铁路、电力、汽车和飞机等为代表的工业革命。 然而,较之本世纪初比肩崛起的另两座巍巍丰碑-量子力学和相对论来说,经典物理学之宫却显得低矮陈旧了一点。站在这两座丰碑之巅,人类的视野更加开阔,科学技术开始冲破传统范围,导致了本世纪整个自然科学在纵深方向的一场革命,形成了探测微观世界和洞察宏观宇宙的两个前沿阵地。 不过人们也注意到,量子力学、相对论领导的这场自然科学革命,尽管它的理论高度大大超过了经典物理学体系,却没有像经典物理学那样引起生产与社会文明的爆发性飞跃。 正当物理学家们步履艰难地迈着沉重步伐攀登之时,人们惊奇而又欣喜地发现:一个前所未有的科学技术与生产突飞猛进的新时代,就诞生在第二次世界大战的废墟之上。它并不直接来源于自然科学纵深方向的发展,而是来源于科学技术的横向突破。新时代的科学技术革命几乎深入到人类活动的所有领域,汇成了波澜壮阔的强大浪潮,并迅速构筑了那一片高耸入云的摩天大厦,而支撑这片大厦的擎天柱就是系统论、信息论和控制论,简称为三论。 无论是系统论、信息论,还是控制论,都与以往的任何学科不一样的,它们不是以客观世界的某种物质结构、属性和运动形式作为研究对象,而是一类别开生面的“横断科学”,就控制论而言,是似各种物质结构及其内部运动规律的共同特点——信息传递和变换为研究对象,即研究各种现实系统共同的控制规律。它既不限于自然科学,也不属于社会科学,而是横跨各个学科,超出了其他学科的局限性,为各门学科找到了共同的内涵。控制论揭示了机器与生物系统信息控制的共同规律,把反馈控制的原理扩展到生物、经济和社会系统,为后来控制理论在非工程系统中的应用提供了理论基础。究其本质而言,控制论是一门方法论学科,它是集当代哲学、社会科学、自然科学和数学之大成而产生出来的多学科综合体,即具有形成结构上的多学科性,研究方法上的综合性等显著特点。因此,控制论享有“交叉科学”、“边缘科学”和“横断科学”的美称。 我们可以看到,当今众多的学者和科技人员,都在他们自己的领域,如政治学、经济学、社会学、工程学、生物学、医学、教育学等方面,探讨和运用以控制论方法为主的现代科学方法。控制论与每门学科的具体方法有机地结合以后,又产生了一个又一个的边缘学科。 控制论的诞生 美国科学家维纳是世界公认的控制论的奠基人。他于1048年出版发行的《挖掘论》一书被认为是控制论学科诞生的重要标志。 说起维纳创立控制论学科的过程,还有一段传奇般的故事呢! 那是在本世纪30年代末期,美国马萨诸塞州府波士顿市附近的剑桥,一家装修并不豪华的小酒店里,每月都可看到一群年轻人在这里围着了一张大圆桌饮酒、交谈。有的衣冠楚楚、西装革履,有的衣衫不整、不修边幅,让人猜不透这群人的真实身份。他们偶尔轻言细语偶尔又争论不休。交谈和争论的话题也是海阔天空、相当广泛,涉及数学、物理、生物、医学、工程、机械、社会、经济等。他们的思想和观点,在当时是非常新颖而略显出格的,但听了使人耳目一新。 别以为这是一群年轻人在发酒疯、过酒瘾,其实是哈佛医学院的神经生理学家阿托罗·罗森勃吕特博士领导的关于科学方法论的午餐讨论会。讨论会的成员包括许多学科的年轻科学家,大都在本专业和其他科学领域有着广博的知识,思想异常活跃,具有独特的科学见解。该讨论会的一些积极成员,后来都成为名闻遐迩的大科学家,如诺伯特·维纳(创立控制论)、冯·诺依曼(V·Neuman)(计算机科学之父)、C.E.申农(Shannon)(信息论的奠基人)等。 正是因为积极参与这个讨论会,维纳的思想受到极大的影响。首先,维纳认识到,在科学发展上可以得到最大收获的领域,是已经建立起来的各门学科之间容易被人忽视的科学边缘(维纳称之为“科学处女地”)。控制论的创立正是他在这块“科学处女地”上辛勤耕耘的结果。其次,讨论会集中了大批的各种学科的杰出人材,讨论中往往是从不同科学领域的不同角度去谈论问题,同时也从本学科的角度去理解别人提出的问题。这使维纳极大地开阔了眼界,增长了见识,活跃了思想,融汇贯通了他自己过去在许多领域中的独特见解。再加上他本人渊博的知识,以及与几位合作者(如罗森勃吕特、别格罗以及当时在麻省理工学院任教的中国学者李郁荣博士等)的共同研究,最后才形成了控制论的基本思想。 诺伯特·维纳不仅勤奋好学,还十分聪慧。正如他自己在自传《昔日神童》中写的:“我曾经是个名副其实的神童。因为我不到十二岁就进入大学,不到十五岁就获得学士学位,不到十九岁就成了哈佛大学的哲学博士。”他又是一位数学家,曾经在赫赫有名的英国数学家罗素教授的影响下专攻数学,在纯数学理论上取得了很大进展。但是他成长为一个著名的数学家却相当缓慢。他从小无书不读,家庭教育过分苛刻,使他成为一个性格奇特的人。他对数学、物理学、博物学等许多学科都有着浓厚的兴趣,加上他严谨的科学态度、孜孜不倦的探索精神和敢于创新的意识,使他成为一个对社会、对人类大有贡献的杰出人物。 钱学森与控制论 与控制论其他分支比较起来,工程控制论是最早形成的一门学科,其研究方法也最为成熟。而其他控制论分支大多是借鉴工程控制论的分析方法,在各自领域内开展研究。工程控制论,也就是人们通常说的控制理论,是我国著名科学家钱学森创立的。他于1954年出版的专著《程控制论》,标志着这门学科的诞生。该书从技术观点出发对各种工程控制系统的自动控制原理作了全面总结和探讨,奠定了工程控制论的基础,指出了工程控制论的发展方向,推动了自动化技术在工程中的广泛应用,是世所公认的工程控制论经典著作。 纵观控制理论几十年的发展过程,人们习惯上把它分为经典控制理论、现代控制理论和大系统理论3个阶段,下面我们就分别加以叙述。 1.经典控制理论(40~50年代末) 本世纪40年代,为了改善工业自动调节系统,特别是第二次世界大战中为解决军事装备自动控制系统的性能,逐渐形成了以分析和设计单变量(即一个物理量)控制系统的经典控制理论和方法。这期间,着重研究的是单机自动化或局部自动化。例如,用自动调节器来控制锅炉的水位、发电机的电压及电动机的转速。更为复杂的控制系统有大炮的自动瞄准、飞机、舰艇的自动导航和舵位控制系统等。经典控制理论应用于工程实践,最成功的例子是美国的陆军于1944年发明的自动防空火炮系统。该系统中包括雷达自动搜索和跟踪目标(敌机),同时控制高炮自动对准飞行中的敌机,自动计算出炮弹发射方向,自动装入定时起爆引信,炮弹自动上膛和发射,直到击落敌机或敌机逃跑为止。这样一个复杂的作战过程,居然能够全部自动化,而且比人操作更灵巧,命中率也高得多,在当时看来,的确是个奇迹。 2.现代控制理论(60年代初~现在) 50年代以来,控制理论在航空航天部门的应用进展很快,许多更复杂、更精密的自动控制系统相继出现,如自寻目标导弹、人造卫星、登月飞行、火星着陆、载人飞船等。与此同时,随着电子计算机技术的发展和普及,许多重要的工业生产部门也逐渐由局部自动走向综合自动化,因为这样可以最大限度地提高劳动生产率和产品质量,节约原材料和能源,从而实现现代化生产的最优化。 随着自动化水平的不断提高,控制系统本身也日渐复杂,系统中的控制变量数也随之增多,对控制性能的要求也逐步提高,很多情况都要求系统的性能是最优的,如时间最短,误差最小、燃料最省、产量最高、成本最低、效益最大等,而且要求对环境的变化有较强的适应能力,但现在所依据的稳定性、快速性和准确性等设计指标难以满足新的控制要求。为了适应航空航天事业和生产综合自动化的需要,1960年出现了以状态空间描述为基础,以最优控制理论为核心的现代控制理论。现代控制理论这一概念,最早是在1960年由美国著名科学家、控制理论界权威人士卡尔曼(R.E.Kalman)(时年仅27岁)提出的。其主要标志是卡尔曼提出的能控性和能观测性的新概念,还有贝尔曼的动态规划和庞特里亚金的极大值原理和卡尔曼滤波器。 3.大系统理论(70年代初~现在) 70年代以来,控制理论向深度和广度进一步发展,进入了所谓的“大系统理论”阶段。因为大系统理论可以用来解决大系统最优设计、最优管理和最优控制等问题,所以在国际上受到了日益广泛的重视。一方面,许多国家的研究机构、大学、军事部门,都在积极进行各种大系统的研究、分析、设计等工作;另一方面,国际上相继成立了跨国的大研究机构,如1972年在维也纳成立的国际应用系统分析研究所(ⅡASA),旨在专门研究涉及全世界范围的大系统问题,如地球资源问题、能源问题、人口问题、世界模型等。 但是,什么是大系统呢?因为它尚处于不断发展和完善之中,很难给它下一个确切的定义。通常所说的大系统,指的是包括工程技术、社会经济、生物、生态等各个领域的复杂系统。如各类文献中提到的大型钢铁厂、化工厂的多级计算机控制与管理系统;区域性火力电网的动态稳定、自动保护与最佳运营系统;水源供应系统、农田水力灌溉网、输油、输气管道系统;铁路、航空、城市交通管理与控制系统等等。 现代经济控制论 对于一个家庭而言,每个月的经济总收入是有限的,而要消费和支出的项目又很多,如衣、食、住、行,购买书籍、文具和其他娱乐消费等。如何合理安排和控制各项开支,做到既满足生活要求,又能略有节余以应不时之急需,乃是家政管理的一大学问。 对一个家庭是如此,对一个企业、一个地区乃至一个国家,更是如此。国民经济发展水平,是衡量一个国家综合国力的重要依据。而对国民经济的宏观遥控和微观搞活,就正如一个善于理财、精打细算的好管家对于一个家庭一样,是国民经济适度增长的必要保证。 经济学,作为一门完整的学科,已有数百年的历史。发展到今天,就像是一棵大树,深植在社会经济活动的土壤中,其粗壮的主干上分枝丛生,花繁叶茂,色彩缤纷。近几十年来人们尝试用控制论的思想和方法给这棵古老的参天大树嫁接上一枚并不显眼的新芽。在斗艳争芳的盛况中,在绿叶浓荫的掩映下,这枚嫩芽默默地成长着。通过母体发达的根系吸收土壤中的养分,以自己强大的生命力,迅速成长壮大起来。短短时间里,崭露头角,成了经济学这棵大树上独树一帜的新分支——经济控制论。特别是近十几年来,这一新的分支更是奇葩竞放,硕果累累,令人刮目相看。 我们说,控制论与经济学的结合产生了新的边缘学科经济控制论。但这并不意味着是先有控制论,而后才有经济控制论。事实上,早在控制论诞生之前,从古典经济学起,就有大量的经济学者在研究经济系统的调节、反馈、控制及稳定性问题,只是他们还没有上到控制论的高度来分析罢了。很明显,无论是古典政治经济学家还是现代经济学家,都在一定程度上认识到价值规律对经济发展起着重要的“调节器”作用,任何一种社会经济过程中都存在着某种自动调节与控制现象,用控制论的术语来说,就是“负反馈调节”。 经济控制论的最终形成是建立在现代自然科学和社会科学基础上的。1952年在法国巴黎召开的世界控制论大会上,与会学者首先提出了“经济控制论”一词。年间,美国加利福尼亚大学史密斯教授运用电子模拟装置模拟资本主义经济体系,分析体系的稳定性和各种干扰影响的反应,指出了资本主义危机的必然性与周期性。1953年,英国电子工程学教授A.图斯丁(A·Tustin)发表了《经济系统的机制》,把二次世界大战中发展起来的经典控制理论应用于进行控制的问题上,1954年和1957年,美国数学家A.菲利甫斯(A.Phillips)在《封闭经济中的稳定政策》和《稳定政策与滞后反应的时间形式》等文中,开始用二次常微分方程来描述宏观经济系统,讨论了它的开环控制与闭环控制问题,并提出了一种新的控制方案来改进经济政策的稳定性。 随后,运筹学、系统工程、现代控制理论、大系统理论、微分对策理论等新的现代科学理论被陆续引用到经济学的研究领域,极大地推动了经济控制论进一步向前发展。 现代经济控制论的一个主要内容,是将控制论与数量经济学、管理学、经济系统学、运筹学等学科相结合,对具体的经济过程实现控制与管理。这类经济控制论问题把人和物及各种参数均视为被动的受控对象。典型的应用包括:宏观经济的最优控制、建立最优经济增长模型、最佳消费投资比例、最佳广告费用、有价证券选择、金融市场最优控制、基本建设投资优化问题等等。 现代经济控制论的另一方面是由对策论发展起来的。在这里,经济控制论把人视为其内在的动力因素,人与人之间的关系是既协作又竞争的,这种关系形成社会经济的唯一主动结构,从而形成了经济系统的控制功能,简单地说,这类经济控制论问题研究的是人的积极性、主动性,涉及到物质刺激、责任问题、竞争的控制功能等等。所谓“小智善于治事,大智善于治人,睿智善于立法”,就可喻指为控制的几个不同层次。 现代经济控制论作为一种管理过程的科学的基本工具,在社会主义经济中有着巨大的潜力。经济控制论的重要性表现在两个方面:一是它提供了一种关于使经济管理有效、准确和可靠的精确分析工具;二是它发展了一种处理和解决问题的合适的思想方法,我们称之为“控制论思想”。其实,经济控制论的原理和方法并非高深莫测,全部思想方法也都是辩证唯物的。大家都来学点经济控制论知识,对我们的国家、对我们的企业、对我们的人民,都将是有百利而无一害的。参考资料:
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物理学发展的三个时期 物理学是随着人类社会实践的发展而产生、形成和发展起来的,它经历了漫长的发展过程。纵观物理学的发展史,根据它不同阶段的特点,大致可以分为物理学萌芽时期、经典物理学时期和现代物理学时期三个发展阶段。 (一)物理学萌芽时期 在古代,由于生产水平的低下,人们对自然界的认识主要依靠不充分的观察,和在此基础上进行的直觉的、思辨性猜测,来把握自然现象的一般性质,因而自然科学的知识基本上是属于现象的描述、经验的总结和思辨的猜测。那时,物理学知识是包括在统一的自然哲学之中的。 在这个时期,首先得到较大发展的是与生产实践密切相关的力学,如静力学中的简单机械、杠杆原理、浮力定律等。在《墨经》中,有力的概念(“力,形之所以奋也”)的记述;光学方面,积累了关于光的直进、折射、反射、小孔成像、凹凸面镜等的知识。《墨经》上关于光学知识的记载就有八条。在古希腊的欧几里德(公元前450-380)等的著作中也有光的直线传播和反射定律的论述,并且对光的折射现象也作了一定的研究。电磁学方面,发现了摩擦起电、磁石吸铁等现象,并在此基础上发明了指南针。声学方面,由于音乐的发展和乐器的创造,积累了不少乐律、共鸣方面的知识。物质结构和相互作用方面,提出了原子论、元气论、阴阳五行说、以太等假设。 在这个时期,观察和思辨虽然是人们认识自然的主要手段和方法,但也出现了一些类似于用实验来研究物理现象的方法。例如,我国宋代沈括在《梦溪笔谈》中的声共振实验和利用天然磁石进行人工磁化的实验,以及赵友钦在《革象新书》中的大型光学实验等就是典型的事例。 总之,从远古直到中世纪(欧洲通常把五世纪到十五世纪叫做中世纪)末,由于生产的发展,虽然积累了不少物理知识,也为实验科学的产生准备了一些条件并做了一些实验,但是这些都还称不上系统的自然科学研究。在这个时期,物理学尚处在萌芽阶段。 (二)经典物理学时期 十五世纪末叶,资本主义生产关系的产生,促进了生产和技术的大发展;席卷西欧的文艺复兴运动,解放了人们的思想,激发起人们的探索精神。近代自然科学就在这种物质的和思想的历史条件下诞生了。系统的观察实验和严密的数学演绎相结合的研究方法被引进物理学中,导致了十七世纪主要在天文学和力学领域中的“科学革命”。牛顿力学体系的建立,标志着近代物理学的诞生。整个十八世纪,物理学处在消化、积累、准备的渐进阶段。新的科学思想、方法和理论,得到了传播、完善和扩展。牛顿力学完成了解析化工作,建立了分析力学;光学、热学和静电学也完成了奠基性工作,成为物理学的几门基础学科。人们以力学的模型去认识各种物理现象,使机械论的自然观成为十八世纪物理学的统治思想。到了十九世纪,物理学获得了迅速和重要的发展,各个自然领域之间的联系和转化被普遍发现,新数学方法被广泛引进物理学,相继建立了波动光学、热力学和分子运动论、经典电磁场理论等完整的、解析式的理论体系,使经典物理学臻于完善。由物理学的巨大成就所深刻揭示的自然界的统一性,为辨证唯物主义的自然观提供了重要的科学依据。 (三)现代物理学时期 十九世纪末叶物理学上一系列重大发现,使经典物理学理论体系本身遇到了不可克服的危机,从而引起了现代物理学革命。由于生产技术的发展,精密、大型仪器的创制以及物理学思想的变革,这一时期的物理学理论呈现出高速发展的状况。研究对象由低速到高速,由宏观到微观,深入到广垠的宇宙深处和物质结构的内部,对宏观世界的结构、运动规律和微观物质的运动规律的认识,产生了重大的变革。相对论的量子力学的建立,克服了经典物理学的危机,完成了从经典物理学到现代物理学的转变,使物理学的理论基础发生了质的飞跃,改变了人们的物理世界图景。1927年以后,量子场论、原子核物理学、粒子物理学、天体物理学和现代宇宙学,得到了迅速的发展。物理学向其它学科领域的推进,产生了一系列物理学的新部门和边缘学科,并为现代科学技术提供了新思路和新方法。现代物理学的发展,引起了人们对物质、运动、空间、时间、因果律乃至生命现象的认识的重大变化,对物理学理论的性质的认识也发生了重大变化。现在越来越多的事实表明,物理学在揭开微观和宏观深处的奥秘方面,正酝酿着新的重大突破。现代物理学的理论成果应用于实践,出现了象原子能、半导体、计算机、激光、宇航等许多新技术科学。这些新兴技术正有力地推动着新的科学技术革命,促进生产的发展。而随着生产和新技术的发展,又反过来有力地促进物理学的发展。这就是物理学的发展与生产发展的辨证关系。
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控制论在科学史上的位置 在人们认识世界、改造世界的漫漫长夜中,不时闪烁着智慧的火花;在广阔的科学处女地上,遍布着开拓者们的足迹。环顾仰视,我们不难发现一座座人类科技史上的丰碑。 这里是牛顿等著名科学家建造的一座宏伟殿堂——经典物理学,它庄严、博大、精湛。那浑然一体的坚强柱石,那硕大的穹隆,无不令人肃然起敬。它不愧是一代科学之宫,领导了200多年的世界科学潮流,造成了以机器、轮船、铁路、电力、汽车和飞机等为代表的工业革命。 然而,较之本世纪初比肩崛起的另两座巍巍丰碑-量子力学和相对论来说,经典物理学之宫却显得低矮陈旧了一点。站在这两座丰碑之巅,人类的视野更加开阔,科学技术开始冲破传统范围,导致了本世纪整个自然科学在纵深方向的一场革命,形成了探测微观世界和洞察宏观宇宙的两个前沿阵地。 不过人们也注意到,量子力学、相对论领导的这场自然科学革命,尽管它的理论高度大大超过了经典物理学体系,却没有像经典物理学那样引起生产与社会文明的爆发性飞跃。 正当物理学家们步履艰难地迈着沉重步伐攀登之时,人们惊奇而又欣喜地发现:一个前所未有的科学技术与生产突飞猛进的新时代,就诞生在第二次世界大战的废墟之上。它并不直接来源于自然科学纵深方向的发展,而是来源于科学技术的横向突破。新时代的科学技术革命几乎深入到人类活动的所有领域,汇成了波澜壮阔的强大浪潮,并迅速构筑了那一片高耸入云的摩天大厦,而支撑这片大厦的擎天柱就是系统论、信息}

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