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西北师范大学教育学院 黄鹏郎和邓天华 选自《物理教师》2009年第10期
能量守恒定律与细胞学说、进化论被合称为19世纪自然科学的三大发现。而能量守恒定律的首次公开提出，却出自于一个“疯子”医生——J•R•迈尔（Julius
Mayer，）。迈尔，日生于德国符腾堡（今巴登一符腾堡）的海尔布隆，1838年获蒂宾根大学医学系博士学位，一生行医。作为一个医者，是如何与能量守恒定律联系起来的？这得从一次旅行说起。
1．爪哇的发现——激发迈尔发现能量守恒定律的第一朵火花
1840年2月，迈尔充当船医，从荷兰驶往东印度。当航行到热带地区东爪哇时，他发现海员患者的静脉血比在欧洲时更红。在拉瓦锡燃烧理论的启发下，他认为这是由于血液含氧较多的缘故。因为在热带高温的情况下，人的机体只需要吸收食物中较少的热量，所以机体中食物的燃烧过程减弱了，因此在静脉血里留下了较多的氧。迈尔在1840年7月中旬的这一发现，是激发他发现能量守恒定律的第一朵火花。这一发现激发了迈尔的一连串思考，使他联想到人的体力所作的功。迈尔认为，食物所含的化学能像机械能一样，可以转化为热。他还听到海员们说暴风雨时海水比较热，这也启发他联想到热与机械运动的相当性。
2．坎坷的论文发表历程
2．1 1841年未予发表的处女作
1841年2月回到海尔布隆以后，迈尔立即开业行医，并颇有声誉。与此同时，他也不断的进行科学思考。他深信在热与功之间，必有一个恒定的关系。然而他对相关物理学的思想了解甚少，只是通过哲学的思辨认为他的想法可信，难以作出具体的物理学表述。
1841年夏，迈尔把想法整理成一篇论文“关于力的量和质的测定”（Uber die quantitative und qualitative Bestimmung
Krafte）。（当时德文中的“力”（Kraft）相当于以后的“能”（Energie））论文首先指出：自然科学的任务是用因果关系来解释无机世界和有机世界的各种现象，一切现象都在变化，变化不可能没有原因，这种原因就是力。他认为：“力是不灭的”，“力在量上是不变的”。在论文中，迈尔用质量和速度的乘积（mc）来表示运动的量（即动能），并由此讨论了两个粒子的碰撞问题。这篇论文于1841年6月投给J.C.波根多夫（Poggendorf）主编的《物理与化学杂志》。波根多夫杂志的编辑部认为迈尔的观点过于新颖又缺少精确的实验论证，不易被人接受，并且存在用质量和速度的积来表示“运动力”（即动能）的缺陷，拒绝发表该论文。尽管迈尔多次索取稿子，也未退稿。虽然迈尔对此颇为愤懑与失望，但他很快认识到论文的缺陷，立即下决心进一步学习物理学和数学。
2．2 1842年首次公开提出能量守恒假说并推出热功当量——第1篇予以公开发表的文章
通过自学和物理学教授鲍威尔的帮助，到1841年9月迈尔澄清了他关于“力”（能）的观念。他认识到，运动和力的适当度量是质量乘速度的平方mc2，而不是mc。他还根据气体的比热容计算出热功当量，并写了一篇题为“论无机界的力”的短文。1842年3月，这篇短文在李比希（Liebig）的《化学与药学杂志》中予以发表。
在这篇论文中，迈尔以“无不生有，有不变无”和“原因等于结果”等哲学观念为依据，对物理、化学过程中力的守恒问题作了一般性的论述，提出了“力是不灭的、可转换的、不可称量的存在物”的著名命题，得出了下落力、运动力和热相互转换并互为“当量”的结论，并卓有远见地提出了确定热的机械当量的必要性，又根据气体的定压比热容和定容比热容之比（Cp：Cv）为1.421得出了物理学史上第一个热功当量的值。这篇论文表明了迈尔是历史上第一个公开提出能量守恒假说并推出热功当量的人。但是由于这篇文章不是发表在专业的物理学期刊上，因而没有引起J.P.焦耳（Joule）、L.A.科耳丁（Colding）等人的注意，以致于他们又独立地提出了该假说。
2．3 将能量守恒概念应用于生物学的先驱——1845年自费发表第3篇论文
随后，迈尔渴望借助于有关热与功可相互转化的观点，建立起一个普遍的能量守恒理论，并决定论证能量守恒概念也适用于生命世界。所以，他写了“论有机体的运动以及它们与新陈代谢的关系——篇有关自然科学的论文”，该文长达112页。在论文中，迈尔具体考察了“下落力”、“运动力”、“热力”、“电磁力”和“化学力”之间25种相互转换过程，作出了否定“热质”的结论。此外，迈尔还描述并解释了他1840年瓜哇的发现，同时对动物热作了深入的探讨，认为食物的氧化是动物热唯一可能的来源，并用化学作用解释了生物能的来源，否定了“生命力”的说法，找到了“化学和植物生理学之间的桥梁”，这标志着生物物理学的开端。
迈尔把这篇论文投寄于李比希的《化学与药学杂志》，但被拒绝发表，后于1845年在海尔布隆自费出版。该论文可谓是迈尔最重要的一篇论文，但是这篇论文并未引起当时物理学界和生理学界的重视。（如果当时迈尔把这篇文章的物理学部分单独成文并用一个明确的标题。也许迈尔关于热功当量的推算和能量守恒假说的优先权就较易为人们所发现、所承认）
2．4 艰难与不幸时期的科学成果——1848年自费发表第4篇论文
由于公众对他1845年的论文反应冷淡、在科学工作上得不到承认，使他感到沮丧和苦恼，又加上3个孩子相继去世，也给他带来了巨大的痛苦。此外，1848年德意志南部各邦爆发革命期间，他曾被起义军作短期拘留，在经济和精神上又受到了打击，再加上与他投身革命的哥哥弗里茨之间的不和与疏远等等所有这些事件最终导致了他的精神崩溃。
但是在这段困难时期，迈尔仍坚持他的科学研究。1846年，他又写了一篇题为“太阳的光和热的产生”的论文，送交巴黎科学院未被发表，也未得到任何答复。后来他将该文扩展为“对天体力学的贡献——通俗的论述”，并于1848年自费出版。
在该文中，迈尔将他的能量守恒理论运用到宇宙，讨论了宇宙中的能量循环，提出了太阳热来源的陨石假说，解释了陨石发光是由于它们在大气中损失了动能，并运用能量守恒定律解释了潮汐的涨落。
2．5 科学工作的终结——1850年自费发表第5篇论文
1849年5月，由于承受不住巨大压力与打击，迈尔在严重失眠后自杀但未遂，经长期的治疗才逐渐复原，期间迈尔仍未忘自己的科学工作。1851年迈尔又自费发表了“关于热功当量的评述”一文。这篇文章是他关于自己工作的回顾与综述。首先，在哲学上，他表达了他的经验论倾向，强调对现象的考察，反对空想和思辨；其次，他追述1840年瓜哇的发现，论述了能量概念的生物学意义；再次，他也追述了在年发表的2篇论文，重申他在热功当量和能量守恒发现方面的优先权。关于热的本性，他既明确反对热素说，又对热的原子理论持怀疑态度；最后，他引述并高度评价了焦耳的工作。这篇文章标志着迈尔科学工作的终结。此后，他一直被疾病所困扰，竟被关人精神病院饱受折磨，甚至被误传在精神病院不幸逝世，直到1853年才恢复自由。
3．迟到的春天——场关于优先权的争论
1854年，亥姆霍兹在一次有关“自然力的相互作用”的讲演中提到迈尔是能量守恒原理的奠基人之一，并承认迈尔比焦耳、科耳丁和他自己更早地作出这个发现。1858年。由于化学家申拜因（Schobein）的推荐，迈尔被聘为巴塞尔自然科学院的名誉院士。克劳修斯也尊敬地推崇迈尔是能量守恒定律的奠基人，并于1862年开始和他通信。通过克劳修斯的介绍，迈尔与英国物理学家、英国皇家学院教授丁铎耳（John
Tyndall）有了接触。1862年，丁铎耳在伦敦举行的一次国际科学会议上作了一次讲演，综述了有关热功当量研究的发展，并对迈尔的先驱性工作作了高度评价。强调了他的优先权，结果引起了一些英国科学家的反感。并导致与焦耳、爱丁堡大学的P.G.台特（Tait）以及W.汤姆孙爵士等人的争论。最终，迈尔终于迎来了迟到近30年的春天，1871年迈尔被授予伦敦皇家学会的科普利奖章。在德国，迈尔又成为蒂宾根大学的名誉哲学博士，巴伐利亚和柏林科学院院士。
4．一点启示及其他
首先，在德国古典自然哲学的指导下，迈尔通过生理现象（动物热）的考察而发现能量守恒定律，首次探讨了能量转化与生物学现象的关系，这是将物理学与生物学结合的生物物理学的开端，这对当今的教育应注重学科之间的联系也是有借鉴和启示作用的。此外，迈尔在经验的基础上通过个别性和特殊性的判断总结出更为普遍的理论——能量守恒定律，可见成熟的科学发现不能没有探索过程，显科学是以潜科学为基础的。从能量守恒定律发现的过程中，我们更为清楚地认识到了潜科学对于显科学的重要性。
其次，迈尔能量守恒定律发现的优先权较长时间未得到人们承认的原因主要有：迈尔能量守恒和转化的思想虽基于观察和实验提出，然而理论推导过多，精确的实验论证相对较少，这对以实验为基础的物理学科来说，说服力就不强了；由于迈尔生于德国科学正在迅速专业化的时期，而他始终是一名科学的业余爱好者，他的科学风格、与学术团体（机构）缺乏联系都妨碍他的思想为有影响的学术刊物和出版社所接受。因此，作为科学工作者本人，精确的实验论证是支撑自己理论并为人们所认同的有力工具，并且在这信息化、全球化的社会，加强与科学共同体的联系与合作越来越重要。
尽管如此，谁也不能否认，迈尔是一位真正的天才。他对科学研究的热爱与执着、逆境中坚持科学事业的决心与毅力、对待事情的认真态度、坚持对优先权的辩解等无不值得我们钦佩与学习。
参考文献：
1范岱年.能量守恒定律的发现者迈尔——位天才业余科学家的悲惨生活.自然辩证法通讯，1994（3）
2[美]弗.卡约里著，戴念祖译.物理学史.桂林：广西师范大学出版社，2002。
3郭奕玲，沈慧君.物理学史.北京：清华大学出版社，第2版，2005
4中国社会科学院哲学研究所自然辩证法研究室编.自然科学哲学问题论丛.南宁：广西人民出版社，1981
5路水.发现能量守恒和转化定律的艰难历程.科学教育研究，2007（1）
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上海市第八中学，推荐分辨率以上，推荐浏览器IE9.0及以上五次物理学史上的理论大综合
一、第一次上的大综合，诞生了牛顿的。
今天我们看来，古代物理学严格的讲还不能叫做物理学，因为它只是从一些朴素的自然界、社会、生产生活中所看到、听到、体验到的一些现象的简单归纳和总结出来的一些假说、假设、结论等等，还没有用到现代科学、的基本的——即实验。而将实验科学的方法引入物理学领域的正是意大利的物理学家，将实验科学的方法引入物理学的研究领域这是对物理学的最大贡献，我们可以这样说，是近代物理学之父。他的贡献不仅是提出了实验科学这一物理学的，而且还创造性的用这个方法进行研究、归纳总结出一些重要的物理学结论和原理，为牛顿进行的第一次物理学大综合奠定了坚实的基础。
1582年伽利略利用实验发现了的“等时性原理”，否定了的“摆幅短需时少”的错误观点，这一年他刚入大学，只有18岁。1589年伽利略研究了落体运动与斜面问题，做了著名的“实验”，否定了的关于“物体下落的速度与物体的重量成正比”的说法，得出了“物体下落的速度与物体的重量无关”的正确结论；这年他还做了著名的“斜面实验”，推理、归纳和总结得到了“惯性原理”，过了50多年，在也清晰的叙述了这一点。伽利略对物理学的贡献有如下三个方面：（1）在物理学的研究中确立了以观察和实验为基础的。（2）在物理学的研究中首先运用实验与数学相结合的研究方法。（3)在物理学的研究中建立了一套完整的科学思想和研究方法。因此，伽利略是近代物理学的创始人，是近代物理学之父。从1601年开始德国师从丹麦到捷克进行天文学的学习与研究，不过他们的师生情谊只有几个月时间，1601年只活了55岁的撒手西归了，在逝世前将自己近40年时间对于的详细准确的观察记录留给了。1571年出生的从30岁开始进行第谷的未竟事业，他的主要工作就是运用第谷的观则数据进行反复的计算，提出新的观点与理论。艰难的计算、枯燥的计算、精确的计算、长期的计算，10年之后的1809年开普勒出版了《火星之论述》，书中提出了行星运动的第一、第二定律。再过10年他在《宇宙和谐论》一文中提出了行星运动的第三定律。此外开普勒还发明了即折射式望远镜，开普勒行星运动三定律几乎是牛顿的直接前提。
牛顿曾经谦虚的说自己之所以能够取得一些成就，那是因为站在巨人的肩膀上。这些巨人应该就是伽利略、开普勒、胡克等人，牛顿在伽利略、开普勒等人的基础上把物体运动规律归结为三条基本的运动定律和一条，把过去一向以为截然无关的地上物体和规律统一起来，并且运用自己发明的数学理论创立了完整的体系，完成了物理学历史上的第一次大综合。这年是1685年，43岁的牛顿出版了《》一书，将自己的研究成果在该书中进行了完整的阐述，建立了。从伽利略（年）到开普勒（年）到牛顿（年），经过几代物理学家们的共同努力，终于完成了物理学的第一次大综合，成就了经典力学的理论以及有史以来最为伟大的物理学家牛顿。而且这种理论经过200余年的发展达到了完善的地步，谁也不去怀疑，谁也不会怀疑，现在我们中学所学习的物理学知识还是牛顿的经典力学。
二、第二次物理学的大综合确立了能量转化和守恒定律。
经典力学的体系建立起来了，随着科学技术与生产力的发展，特别是十八世纪末十九世纪初的发明和推广，促进了人们对于热的本质和热与的相互关系及能量转化问题的研究。热的本质是什么？最早十八世纪中叶的苏格学家布莱克等人提出了“热质说”理论，认为热是由一种特殊的、没有重量的流体物质即热质或热素组成。一开始“热质说”就像“燃素说”一样可以解释一切热现象，因此为当时的一些物理学家们所接受，成为十八世纪中占统治地位的理论。
但是，好景不长，1798年英国一个工厂的技师（年）即伦福德伯爵发现当用钻炮筒时，炮筒和铁屑的温度同时升高了，越钝产生的热量越大，他用一支钝得无法切削的连续钻了20小时45分钟，致使18磅水达到沸点。这突然增加的“热质”从何而来？他在发现了“热质说”的缺陷后提出了唯动说。1827年苏格兰的家布朗发现了“”，从而证实了物质分子的永不停息的无规则运动。19世纪二十年代，法国工程师卡诺（年）集中研究了即热机的内部矛盾问题，于1824年发表了《关于火的力学考查》一书，这是他一生发表的唯一著作。他提出了以及等问题，提出了的基本内容。随着对热机的研究，19世纪四十年代有十几位不同的物理学家几乎同时提出了能量转化和守恒定律即，彻底推翻了“热质说”，进一步导致了理论的系统化、完善化。六十年代英国的威廉.汤姆生（年）以及德国的克劳（1822-）总结了卡诺的工作，分别提出了。
通过焦耳、迈尔、亥姆霍兹、克劳等一大批物理学家的共同努力，导致了热力学第一、第二定律的发现，特别是能量转化和守恒定律的建立，揭示了热、机械、等各种运动形式之间的相互联系和相互转化的关系，从而实现了物理学的第二次大综合。这次大综合不仅由第一次动力革命而来，而且还直接引起了18世纪的，带来了生产力的巨大发展和社会领域的重大变革。
三、第三次物理学的大综合和统一的确立。
人们对于电磁本质的认识远远在力学、之后，这当然与现实生活和科学技术的发展水平有很大的关系。1600年英国的医生、物理学家出版了《论》一书，被认为是近代的开始，他创造了“电”这个名字，研究了之间的引力。1660年德国的马德堡市的市长格里凯发明制成了第一个起电机，1709年豪克斯克改进了格里凯的起电机，并且能够得到较强的。1729年英国人格雷引入了导体的概念。1745年荷兰莱顿马森（年）发明了第一个蓄电器——。美国人（年）在领域取得了突出的成就，他用实验证实了天上的雷电与起电机上产生的电是同样的；他创造了许多上的专门词汇如正电、负电、、充电、放电、电击、、等概念，发明了；他还用平解释了的原理，建立了电现象的第一个理论。不过这一时期牛顿等巨人们的才智并没有用在对的研究方面，理论的系统研究是从库仑开始的。
我们知道，一种理论只有将数学引入进来，从定性进入才能够形成精密、科学、系统、严谨的理论，而且任何理论都必须接受实验的检验，物理学的创立和发展就是这样。法国物理学家库仑（年）原来是研究实用力学的，他在扭转力方面的研究取得了突出的成果，因而在1781年被当选为法兰西科学院，也正是他在扭转力方面的研究使他在的研究领域取得了巨大的成功。1775年他利用扭秤原理制成了一个，1785年库仑从大量实验中发现电力的增长与距离的平方成正比，从而进一步研究得出了我们大家熟悉的，这个结论是库仑利用的公式进行而得到的。后来，库仑又把电荷之间的这一相互作用的规律推广到磁场，得到了磁极之间相互作用的规律。（事实上早在1771年英国的物理学家就研究通过实验得到了的结果，只是没有发表出来，后来由整理他的遗物时发现并发表）。是电学中的第一个定量的定律，由于他把力学方法移植到了电学领域，打开了数学通向这个领域的道路，在数学的参与下，电学开始成为一门独立的学科。经过高斯、韦伯等物理学家们的共同努力，终于建立了以库仑定律、和环流定律等三条基本电学定律为基础的理论体系，构成了整个电学理论的基础。
物理学对于动电（即电流）的研究是从发现电池并且得到稳定电流开始的，1786年意大利波伦亚大学和医学教授伽伐尼（年）从解剖青蛙的实验研究中提出了“动物电”的概念；1791年意大利帕维亚伏打（年）两种不同的金属接触产生了微弱的电流，1794年他把铜片和锌片成对叠加40-30对，在这些金属间夹进盐水浸湿的布块，制成伏打“电堆”，产生可以连续通几个小时的“动电”即电流。这样伏打就制成了电池，而且立即在实践中得到了广泛的应用。伏打电池为科学研究提供了稳恒电流，也促进了科学理论的发展。经过德国的两位科学家欧姆（年）、基尔霍夫（年）等的共同努力，使“动电”的理论得以完整的建立好，并且为开启了新的研究领域。
对于电与磁的关系的研究是由奥斯特、安培、、特斯拉等人的卓越工作之下完成的。1820年，丹麦的物理学教授奥斯特在给高年级学生进行演讲所做的实验中，极其偶然的发现了电流的磁效应，他的发现使人们认识到电与磁不是独立无关的事件，而是有联系的。奥斯特的发现使当时的许多物理学家受到鼓舞并且开始沿着两个不同的方向开拓领域。思想敏锐的法国数学家、物理学家安培（年）立刻懂得了奥斯特发明的重要意义，1820年9月他就转而研究电磁学问题。他先后得出了右手、左手以及磁场对电流的作用力的公式F正比于电流I,反比于R的平方。后来经过毕奥和沙伐尔等物理学家的共同努力，从宏观上奠定了的数学理论基础。
对于电磁关系的研究，另一个必须要提的是英国著名的、的物理学家（年）。当奥斯特发现电流的磁效应之后，年轻敏锐的立即开始进入这个领域进行研究，1821年（时年20岁）法拉第在自己的日记中向自己提出的任务是“把磁变为电”。10年磨一剑，1831年法拉第的研究终于取得了突破，达到了“把磁变为电”的目的。从1831年起，他开始发表关于《电学实验研究》方面的论文，一直到1855年为止，详细的阐述了电力线、、电场、磁场以及等方面的电磁学理论，为经典电磁学理论的建立奠定了坚实的基础。
19世纪六十年代，（年）把从库仑定律开始一直到法拉第等所有的电磁学理论系统进行系统的归纳和总结，在此基础上提出了联系电荷、电流和电场、磁场的4个组。他提出了的假设，认为不仅传导电流产生磁场，而且空间电场的变化也会产生磁场；同样，变化的磁场不仅在导体上产生，也会在空间产生电场。即变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，电场和磁场的相互转化产生电磁波。在这个理论的基础上他推导出电磁波在真空中的速度等与光在真空中的速度相等，在此的启发下，麦克斯韦又提出光的，即光是频率介于某一范围内的电磁波。在这个意义上，麦克斯韦把电磁、的本质统一起来了，完成了物理学的第三次大综合。尽管麦克斯韦至死也没有看到电磁波，但是在他死了10年后，德国的物理学家赫兹通过实验产生了电磁波，并且计算出电磁波的波长，结果与麦克斯韦的理论完全吻合。应该说第三次物理学理论的大综合即的建立对人类社会的影响是非常深远的，它直接导致了第二次动力革命。的发展是在电磁学有关理论建立起来以后自觉的运用科学原理并进行的结果。的动力靠的是，而电力时代的动力靠的是电动机，从原始电动机到工业上应用的电动机人类花去了40多年的时间。先是研究发展，之后是研究发展发电站（开始是住户式发电站），再后来是研究出单相以及三相，在此基础上又推动了输电技术的发展，最后我们得到了现在在工厂里广泛应用的能够产生动力的三相，使工厂里的动力供应完全满足我们的需求。能源、动力技术的新突破，必将会引起工业技术乃至整个社会的大变革与大发展，电力的应用导致了第二次动力革命。下面我简单介绍一下电的其他一些应用。1、的发明。（1）有线电报及其发明者。（2）及其发明者意大利的（）和德国人布劳恩，此二人同获的。还有俄国人。2、电话的发明。1876年美国人贝尔在美国申请，1877年以后推广使用。3、电灯的发明。1879年美国人发明的灯泡连续亮过45小时，取得决定性的突破，1880年发明的灯泡连续点亮超过1200小时，完全可以投入大批量生产和应用。开始使用作为灯丝。
四、第四次物理学理论大综合与爱因斯坦的相对论。
我们知道，物理理论原来都是假设，用它解释一些与物理实验时，如果能够解释得清清楚楚、明明白白，而且还尽量的简单易懂，那么这个假设就可以成为理论。但是，如果有新的理论能够更好的解释这些现象时，这些新的假设就会成为理论，而原来的理论有可能成为谬误。这是不是有一点像“，败者为侯?”随着科学技术的进步，工业社会的发展，世界的面貌。在科学研究的各个领域出现了许多新的发现与现象，原来的理论可能解释不了了，那就来一场革命吧！
　　19世纪末的有三次大的发现，即德国的发现“射线”即“”；英国的汤姆生发现电子；法国的发现天然放射现象。还有和发现的“”现象，特别是麦克尔逊-的实验，动摇了的基础。为了解释新的和规律，必须抛弃牛顿的绝对时空观，建立新的物理理论。这是一个需要新人、需要巨人而产生新人、产生巨人的时代。天佑宇宙，天佑地球，在48岁的麦克斯韦死于癌症的那一年，又有一个伟大的巨人诞生了，他就是德国的物理学家.爱因斯坦（年）。第四次物理学理论的大综合就是由洛仑兹、彭加勒和爱因斯坦等物理学家完成的。
1887年迈克尔逊和的实验宣判了“静止以太”的不存在，同时也宣判了以说的死刑。1892年著名的物理学家洛仑兹提出了著名的“洛仑兹变换”，提出了“长度收缩假设”。与此同时彭加勒也在进行着变换性质方面的研究，他着重强调了相对性，在彭加勒的关于重要的物理学原理的表述中已经包含了相对论的思想了。在这些物理学家研究的基础上，爱因斯坦于创立了。在爱因斯坦一共发表了五篇论文，这五篇论文应该都可以获得。第一篇是《分子体积的新测定方法》使其获得了的学位；《关于光的产生和转化的一个启发性观点》，用普朗克提出的能量子理论解释了，为量子理论的发展做出了重大的贡献，获得1921年度的；《热的分子运动所要求静液体中悬浮粒子的运动》阐明了可以直接观察的可能性，加上他在发表的《关于的理论》从理论上解释了1827年发现的；《论物体的》建立了；这一年的第五篇论文是《物体的惯性同它所包含的能量有关吗？》作为相对论的一个推论，导出了质能相当的关系式E=CM2（即能量等于光速和质量的平方的乘积），在理论上为的利用开避了道路。又经过8年多时间的艰苦探索于创立了“”，他提出了“一切物理定律在所有的惯性系中其形式保持不变的狭义”和“同的相当的加速度在物理上完全等价”的广义等效原理，把物质和运动、时间和空间进一步统一起来，把物体的物理本质和时空的几何描述统一起来，完成了物理学的第四次大综合。
第五次物理学理论大综合与。
在普朗克量子学说的基础上，以爱因斯坦光量子理论为先导，法国物理学家德布罗意提出和发展了的思想，提出了的假设，指出一切物质微粒都像光一样，既有粒子性，又有（这样的假设被后来的电子实验所证实）。奥地利物理学家薛定谔根据的思想，建立了著名的并且创建了波动力学。与此同时，丹麦的物理学家与德国的、等从另一个角度建立了微观粒子的。德布罗意经过证明，他建立的波动力学与完全等效，故人们称它为。自此，人们对物理学世界的认识实现了由宏观领域到微观领域的飞跃，描述宏观现象的成了的一种极限情况，这是物理学理论的又一次大综合。
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