我想找关于“新能源开发与利用”的书籍

1、网络营销对传统营销的冲击网络营销，做为一种全新的营销理念和营销方式从根本上改变了传统营销的思路和格局，动摇了传统营销的理论根基和管理章法。势必对传统营销形成巨大的冲击。它象一股强电流，将激活传统营销的每一棵神经，使它震颤和动荡，呼唤和引领传统营销的改革和再造。前不久，思科的研究机构公布了《网络影响力》报告。该报告调查取样来自美国、欧洲等信息化高度发达的地区。报告给了正处在社会信息化初级阶段的国家和地区一个最有力的发展网络的理由：那就是互联网在为你实实在在地省钱，为你实实在在地带来了客户机遇，为你打开了渠道之门，为你的明天创造更多的财富。

报告中，首次采用效应估算方法，将与互联网技术直接相关的成本节约量转换为生产力的提高值，评估指标为企业和机构当前的和预计的成本节约及收入增加量。结果表明：

“截止到2001年底，网络商务的引入已经为美国的企业节约了1550亿美金的成本，为欧洲企业节约了900亿美元成本。预计到2010年的十年间，还将为美国企业节省3730亿的资金，为欧洲公司节省1500亿开支”。

经过对被调查的2千多家企业的分析，有54％的公司认为，正是采用了新技术和基于互联网的方案，使得客户满意度上升。57％的企业认为IBS增加了公司产品对客户的吸引力。另外对客户的忠诚度和保持力也有不同程度的增加。

然而，这种成效不是一种静态的。它是在一种冲击和震颤中实现的。

这种冲击的能量和震颤的力度是巨大的、突出表现在以下几方面。

（1）对价格优势的冲击

网络营销将有力的冲击传统营销中的企业定价的原则和办法。使企业利用市场的封闭性进行高价销售的优势将不复存在。价格对比网站的出现，将使企业主导的定价优势发生重大的倾斜，顾客将成为价格确定的主体。

（2）对品牌策略的冲击

网络技术的出现，对传统的广告品牌学形成了巨大的冲击。品牌意识，品牌理念都被赋予了许多新的内涵。品牌概念已经发生了战略转变。品牌已经成为一个企业的技术创新能力、资源运作能力、品质管理能力、市场拓展能力、企业文化建设能力和网络经营能力的综合反映。特别是对于品牌资本化和品牌在市场进入中的巨大冲击力，我们必须重新审视和认识。才能更好地运作和把握网络营销中的品牌战略。

（3）对渠道策略的冲击

网络营销对渠道的冲击更是巨大的。这不仅表现在传统营销中广告障碍的消除，更表现在对种种市场壁垒的冲击，网络的穿透力，将冲破地区封锁和渠道控制，网上信息、网上商店、网上路演、网站的吸引将打开一切进击的路线。同时将对分销商手中的渠道进行整合。其力度、气势、效果全是我们史料不及的。

（4）对传统营销方式和生产方式的冲击

网络的冲击力不仅对传统营销方式造成了冲击，对生产方式也造成了冲击。以书籍的生产和出版为例。传统书籍的生产从确定选题到出书，到把书布满市场，再到书店上架，需要很长的时间。电子出版物则可以极大地缩短产品的生产周期，提高生产效率。一种新的正在美国兴起的“即时”出版业务，48小时之内，成书就可到顾客手中。不仅如此，而且可以任由顾客对产品的批量和数量进行选择。按需付费下载，美国作家《骑弹飞行》小说发行的第一天，就被下载了400,000份。这样的市场进入速度是传统出版所不可想象的。

电子出版物网上营销的优势，不仅表现在可以快速的进入市场，而且可以迅即拓展市场。辽宁出版集团与美国高新技术上市公司——秦通公司联手，共同推出的“掌上书房”，就像一台手持电子游戏机，竟可以容纳相当于纸质图书10万页的内容；而且里面的内容还可以从网络上下载，离线阅读40个小时。

因此，它能以更大的优势迅速地进入市场。进行批量销售、捆绑销售。这种新型销售模式产生的最直接的结果是市场占有率的迅即扩大。正是这种发展，使得传统营销方式发生了革命性的变化。它将导致大众市场的终结，个性化市场的扩展。　

由于这种冲击具有普遍性，这种震颤具有扩展性。因此，有关冲击力的描述，不是这样一个篇章所能论及的。但是这种冲击的普遍性，震颤扩展性的效果，却是我们在网络营销中，可以实实在在体会到的。

2、网络营销与传统营销的整合

网络营销既然对传统营销形成了巨大的冲击，那么网络营销为什么又会和传统营销进行整合呢？其实，这是一个问题的两个方面。网络营销的冲击作用，是在网络的激流面前冲击那些影响网络平坦化的不适应部分。冲掉的是河床中高处的泥沙。

网络营销又要和传统营销进行整合，是由于网络营销是从传统营销中发展和站立起来的。传统营销中的庞大客户资源，不会、也不可能在一个早上全部进入网络时空。势必有一个渐进的过程。在这期间，他们同样具有产品资源，又需要原料资源。他们更加饥渴的切盼营销信息，更加焦急的需要找到进销渠道。因此，网络营销中整合这些资源是必然的趋势，又是网络进击能力吸纳和扩大网络营销队伍的一种合理的必然的要求。在网络营销的过程中，由于其自身发展中的一种不完善性，交易双方也会有选择的挑选一些传统的，但是，是习惯的、稳妥的、安全的方式（如网下支付）作为网络营销的一种完善和补充，以完结全部交易过程。从以上的分析中，我们看到了一种现实的需要。但是，更重要的是新的生产力发展的需要。网络营销的巨大诱惑力，会使传统营销拥抱网络，正是在这种拥抱中，新技术的渗透力和网络营销的穿透力，会形成一种合力，对传统营销进行并实现着整合。

高新技术迅猛发展，使企业营销活动面临新挑战

1.产品生命周期进一步缩短，市场供求的不确定性突出。产品的生命周期通常经过导入期、成长期、成熟期和衰退期四个阶段，它和市场供求关系构成了营销活动研究的重要内容和实施的基础条件。在知识经济时代来临之际，科学技术的发展日新月异，从而不断推动着产品的更新换代，使得产品生命周期呈现出日益缩短的趋势，加速了营销策略的转换，愈发增加了营销工作的难度。

2.销售渠道发生了巨大变革，营销距离拉近，营销空间在不断拓展和延伸。知识经济时代的临近推动了渠道的变革，起初的影响来自新型的贸易方式一电子数据交换（EDI），即通过电子计算机和通讯网络来处理文件。这种贸易方式又被称为无纸贸易。因特网开辟了一个前所未有的网络空间，在这个由数以万计的计算机主机和光纤、电话线连接起来的虚拟空间中，人们可以进行创览商品、订货、付款、交货、广告、市场调查等一系列的商务活动。这种新型渠道的突出优势在于其便捷性和透明度。但网上销售毕竟是一个新生事物，在其发展中不可避免地存在着各种各样的困难。包括消费者心理障碍、网络堵塞、支付安全、售后服务等等

3.调研技术更先进，促销手段更丰富，网络营销崭露头角。过去，企业进行市场调研常常要借助中介，或派调研人员到市场中访问并进行手工的信息收集、统计、汇总。而信息技术的渗透改变了这种传统的落后局面，使调研呈现出科技化、便捷化及准确性、时效性的特点。整个调研过程都是在网上进行的，实现了调查无纸化，节省了大量的访问时间和调查费用，效率得以大大提高，满足了企业经营决策对时限、费用的要求。

更有企业利用自己的销售网络直接进行调研分析。世界最大的零售商Wal-rtl997年的营业收入近1200亿美元，居全球最大500家公司排行榜的第百位，它在信息技术的应用方面不仅历史悠久，而且经验丰富。在它遍布世界的数以千计的连锁店中，通过计算机检测商品条形码系统的使用，商店可以随时掌握商品进出的情况，清楚每种商品的库存、价格及利润、畅销程度等。

网络营销与传统营销的最大区别，在于它是利用网络来研究顾客要求，从而建立营销方案，实现与消费者的双向互动沟通。

4.消费者进入生产过程，需求个性化充分展现。信息技术的进步为生产制造商提供了CAD（计算机辅助设计）、CAM（计算机辅助制造）、CIM（计算机集成制造系统）和DSS（决策支持系统跨产品开发、制造、决策手段。消费者和生产者之间的关系与传统相比发生了微妙的变化，他们不只是经济上对立的买卖双方的关系，某种程度上甚至兼有合作伙伴的成分。

5.产品的高科技化强调服务的知识性、全面性，无形资本在竞争中举足轻重。在欧美发达国家，以知识为基础的产业已经在国内生产总值中占据相当大比例。专家估计，2010年信息科学技术中的软件、生命科学技术、新能源和可再生能源科学技术、新材料科学技术、海洋科学技术和有益于环境的高新技术产业的产值将全面超过汽车、建筑、石油、运输和纺织等传统产业。产品中科技含量的增加，使得消费者对其服务的需求远不止通常的安装、维修那么简单。服务的要领更加广泛，意味着贯穿售前、售中及售后的全面服务。而良好服务的投资与代价也是昂贵的，而且加强服务自然会出现新问题。

6.营销管理组织有待再造，营销队伍建设需要加强。企业的竞争即市场的竞争，所以现代管理工作的核心就是市场营销。企业的营销组织能否对动态市场做出迅速、准确的反应，直接影响到整个企业的兴衰。在当前信息社会，国际经济环境的变化、市场空间的扩展、营销技术的改进和销售渠道的变革，都对企业营销组织提出了新的要求。

确保高新技术企业营销管理顺利实行的对策

1.培养一个良好的高新技术产业发展环境，政府应做好以下工作：（1）实施“产业化”工程。“产业化”税到底不是哪个部门能做的，它涉及到方方面面，最终还是要回到市场中去，政府要做的是全力建立一个高新技术产业发展的优良环境和培育平台，将政府的管理定位在高新技术产业的中前期工作上，“下游”的事情一定只能让市场去做。

广州市全面推进科技体制改革，围绕高新技术产业化制定、出台的政府法规有13个之多，内容覆盖科技投入，吸引人才，技术创新和成果转化等高新技术的全过程。广州市在加强科技支撑体系建设方面，打破部门界限，充分发挥市场内外大院大所和高新技术优势，共建研究基地取得突破性进展，投资1000万元与暨南大学共建“生物医药研究基地”，投资700万元支持华南师大与广州经济开发区共建工业化试验项目，推进华中理工大学与金鹏公司组建通信技术研究等等。

（2）建立人才的吸引机制。政府尽可能与国际接轨的政策和相应的待遇吸引，留住一批尖子人才，明确提出给人才发展的机会和空间，在知识入股方面，不注重所谓“评估体系”，而强调市场认定法，技术入股可突破35%，双方认定便可注册。

2抓住“高新技术”这个关键

（1）技术发展阶段的策略。新技术刚刚问世，有的还处于试产阶段，很多企业对技术还不了解，需要做大量的宣传工作，技术虽新但不一定实用，使用的代价和技术要求较高，有购买力的企业不多，这一阶段技术所有者的策略是：

①“快”的策略。要尽可能缩短研究开发期，以便在短期内迅速进入市场，包括技术转让市场、技术产品市场，打开局面，为进入成熟期打好基础。

②开发目标市场，抢先经营，以确保在该领域的领先地位。在技术商品即将问世之时，就要争取权威人士和新闻媒体对该技术商品展开宣传，使消费者在尽可能短的时间内了解和熟悉这个新技术商品。比如百龙矿泉壶技术在研究开发的同时就千方百计去开拓市场，当产品研究成功并能批量生产时，就已有了目标市场，产品立即进入市场。可是与百龙矿泉壶同时起步的东北某厂却只是埋头研究，待研究成功后才抬头来找市场，而此时市场已被百龙抢先占领了，最后这个厂被白龙兼并了。

（2）技术成熟阶段的策略。技术日益成熟和完成，使用成本也大幅度下降，技术买方越来越多，竞争也更加激烈，这时技术卖方应采取抓住时机迅速转让技术的策略。这对于不愿意承担自己生产产品的市场风险的技术供方较适合，因为好的技术生产的产品不一定能盈利，它还和企业的管理、市场开拓能力密切相关，尽快转让技术直接获利，也是一种明智的选择。比如有一种新产品专利“塑料锡剧”，发明人为了抓住时机迅速促销，就在电视台上做了半分钟广告，结果有十几家企业先后找他要求转让技术，一下子就打开了门路。国际上许多企业都很重视直接转让技术，如麦当劳、可口可乐。本田汽车。

（3）技术衰老阶段的策略。这时已出现更新的技术取代了该项技术或该技术已在社会上全面推广，市场容量在缩小，价格不断下跌，技术市场寿命即将结束。这一阶段的营销策略有：

①集中策略。集中企业的人力、物力、财力将力量集中在最有潜力的几个细分市场上，缩短营销战线，做进一步的促销努力。

②延长技术寿命策略。通过向较落后的国家或地区转让技术，许多技术可以延长寿命。如纺织品、塑料制品、某些电子元件的生产设计技术在美欧等发达国家早已淘汰，发达国家便通过投资或技术转让方式向香港、韩国等新兴工业化国家与地区转移技术，当这些技术在新兴工业化国家与地区被淘汰时，又被转让到中国、越南等发展中国家。

③丢弃策略。即企业停止落后技术的营销，及时撤出市场，开发其他更新的技术，以寻找和发展新的市场机会，赶在竞争者前面巩固自己的市场地位。

3.大力发展电子商务，拓展网络管销空间

网络营销不仅仅是一种技术手段的革命，而且还包含了更深层的观念革命，它是目标营销、直接营销、分散营销、顾客导向营销、远程全球营销、虚拟营销等各种营销方式的综合。网络营销大体上可分为四种策略：

（1）消费者的需要和欲求策略。网络营销不仅要利用计算机的声盲、图象等多媒体功能，将产品的性能、特点显示出来，还要在了解不同消费者的个性需要方面多下功夫。①开辟网上交流站，了解消费者需要和市场趋势，寻找市场机会：②设立意见留言板，允许消费者在网上对自己订购产品的颜色、式样提出要求；③提供服务系统，依据产品销售品种，及时提供有关产品的服务信息。

（2）消费者为满足其需求而愿意付出的成本。这对于成熟理智的现代消费者来说，商品价值与预期价格联系起来已成为一个复杂的方程式，因此营销工作不仅要考虑生产成本和市场上同类产品的价格，还要了解不同消费者的成本构成，不能仅据表面现象来降低或提高价格。具体做法：①提供价格服务区，同时也提供同类商品市场价格，便于消费者了解行情，为其做出理性判断提供必要的信用；②设立价格讨论区，对一些新产品或即将上市商品进行消费者可接受价格的调查，为商定制定价格提供依据。

（3）方便消费者策略。网络营销不仅要以寄售或销售代理为问答产品的查询和订货，而且要了解不同类型消费者购买方式偏好，制定不同销售通道，方便顾客。可以有如下几种做法：①提供各种售后服务；②通过以电脑网络为主体的新型信息网络通路，辅之以信用卡等方便手段；③改变传统的一次性优惠卡，适用于商品，有效期可延长。

（4）消费者进行双向沟通的策略。网络营销不仅借助网络广告进行促销，扩大企业知名度，而且要与消费者进行平等的双向沟通，根据消费者信息反馈进行自我调查，反复循环，实现对消费者与市场的双赢。主要做法：①寄发直接信函，在节假日给顾客所在Email信箱送节日贺卡加深感情；②建立虚拟办公室，在网络已公告公司举办的各项公益活动，从而在公众中树立良好形象。

网络营销是依赖于传统营销的，而她又是传统营销的发展新阶段。无论高科技企业还是传统渠道营销企业都应该掌握好网络营销这个机遇和技术，相信是能扩大企业现有业绩的！专家学者门对电子商务的胞贬不一，关键看我们经营者的思路，如何应用电子商务，如何让企业的营销渠道无缝整合。努力吧中国的企业家们，把生意做到网上，并不是那么难！关键是人们的意识，只要你们努力了，也就成功一半了。

可见，网络营销对传统营销的改革与创新是不可小视的，但是我认为网络营销不能取代传统营销，但是他对营销手段的改革与创新将永远进行下去。

首先登录普通小客车申请表，在表的上方有一个转换指标类型选项，点击该选项会弹出一个提问框，看清楚提问后以后点击确定。至此，指标类型就已经转换完成。北京新能源申请流程具体如下：1、登录北京市小客车指标调控管理信息系统（点击进入），进入用户中心；2、申请配置指标，在配置指标功能区选择人员类型，点击进入配置指标申请填报页面；3、填写新能源汽车申报页面，务必如实填写，新能源汽车需要在指标类型中选择新能源指标；4、确认无误后，提交申请；5、获得申请编码；6、查询审核结果，这里需要注意的是每月8日24:00前提交申请，自当月25日9:00起可以在北京市小客车指标调控管理信息系统网站进入用户中心，在配置指标功能区点击申请表查看审核结果，也可携带本人身份证及复印件到就近各区对外办公窗口查询；7、参与摇号，摇号工作结束25分钟后，可通过网站查询摇号结果，1小时后可通过拨打12580查询摇号结果；8、摇号中签的，可通过窗口领取或在网站下载打印《指标确认通知书》；9、办理车务手续，办理车购税，车辆赠与公证手续，车辆登记上牌。

人类生存和发展的三要素

物质、能量与信息。

因此，能源的发展史直接影响人类的发展史。

我们人类生存与发展中最具有决定性意义的要素是三个：¾¾ 物质、能量和信息。

组成我们的世界是物质；人类生存活动决定于对信息的认知和反应；而维持生命，从事发展的活动又地要通过消耗能量来进行。

一切能量来自能源，人类离不开能源。能源是人类生存、生活与发展的主要基础。能源科学与技术，能源利用的发展在人类社会进步中一直扮演着及其重要的角色。

能源发展的里程碑 可以这么说，每一次能源利用的里程碑式发展，都伴随着人类生存与社会进步的巨大飞跃。几千年来，在人类的能源利用史上，大致经历了这样四个里程碑式的发展阶段：原始社会火的使用，先祖们在火的照耀下迎来了文明社会的曙光；18世纪蒸汽机的发明与利用，大大提高了生产力，导致了欧洲的工业革命；19世纪电能的使用，极大地促进了社会经济的发展，改变了人类生活的面貌；20世纪以核能为代表的新能源的利用，使人类进入原子的微观世界，开始利用原子内部的能量。

未来对能源的要求

有足够满足人类生存和发展所需要的储量，并且不会造成影响人类生存的环境污染问题。

未来对能源的需求 未来的人类社会依然要依赖于能源，依赖于能源的可持续发展。因此，我们须现在就很清楚地了解地球上的能源结构和储量，发展必须开发的能源利用技术，才能使人类的生存得于永久维持。

而我们赖于生存的能源是取之不尽用之不完的吗？回答是：不是，也是。事实上，进入21世纪后，人类目前技术可开发的能源资源已将面临严重不足的危机，当今煤、石油和天然气等矿石燃料资源日益枯竭，甚至不能维持几十年。因此，必须寻找可持续的替代能源。而近半世纪的核能和平利用，已使核能已成为新能源家属中迄今为止能替代有限矿石燃料的唯一现实的大规模能源。而且，未来如能实现核能的彻底利用，人类的能源将是无穷的。

除了物质、能量和信息三大因素外，人类对安全的要求也越来越重要了。安全包括社会安全、健康安全和环境安全等。它们同能源的关系也是非常密切的。现在利用的能源已造成了大量的环境污染问题，严重影响了人类的生存。因此，未来对能源的要求将不仅是储量充足，而且还必须是清洁的能源。相对其它化石能源而言，核能的和平利用已充分证明了核能是清洁的能源之一。

u 能源的定义与源头

究竟什么是“能源”呢？《科学技术百科全书》是这样说的：“能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源”；《大英百科全书》说：“能源是一个包括着所有燃料、流水、阳光和风的术语，人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量”。可见，能源是呈多种形式的、可以相互转换的能量的源泉。简而言之，能源是自然界中能为人类提供能量的物质资源。

能源的源头

来自地球以外天体的能源（如太阳能）、地球本身蕴藏的能源（如地热、核能）、地球与其它天体相互作用产生的能源（如潮汐）。

而能源是产生能量的源头。

人们通常按形态与应用方式对能源进行分类。一般分为：固体燃料、液体燃料、气体燃料、水能、电能、太阳能、生物质能、风能、核能、海洋能和地热能。其中，前三类统称化石燃料或化石能源。已被人类认识的这些能源，在一定条件下可以转换为人们所需的各种形式的能量。比如薪柴和煤炭，加热到一定温度，能和氧气化合并放出大量热能，可以直接用来取暖，也可用来产生蒸汽推动汽轮机，再带动发电机，使热能变成机械能，再变成电能。把电送到工厂、机关和住户，又可以转换成机械能、光能或热能。

在我们生活的地球上，能源形形色色。总起来说有三个初始来源。

太阳能

地球

来自地球外部天体的能源（主要是太阳能）人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。此外，水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。

地球本身蕴藏的能量 通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源。

与地球内部的热能有关的能源，我们称之为地热能。温泉和火山爆发喷出的岩浆就是地热的表现。地球可分为地壳、地幔和地核三层，它是一个大热库。地壳就是地球表面的一层，一般厚度为几公里至70公里不等。地壳下面是地幔，它大部分是熔融状的岩浆，厚度为2900公里。火山爆发一般是这部分岩浆喷出。地球内部为地核，地核中心温度为2000度。可见，地球上的地热资源贮量也很大。

与原子核反应有关的能源正是本书要介绍的核能。原子核的结构发生变化时能释放出大量的能量，称为原子核能，简称核能，俗称原子能。它则来自于地壳中储存的铀、钚等发生裂变反应时的核裂变能资源，以及海洋中贮藏的氘、氚、锂等发生聚变反应时的核聚变能资源。这些物质在发生原子核反应时释放出能量。目前核能最大的用途是发电。此外，还可以用作其它类型的动力源、热源等。

来自星球引力的能量 指由于地球与月球、太阳等天体相互作用的形成的能源。地球、月亮、太阳之间有规律的运动，造成相对位置周期性的变化，它们之间的引力随之变化使海水涨落而形成潮汐能。与上述二类能源相比，潮汐能的数量很小。全世界的潮汐能折合成煤约为每年30亿吨，而实际可用的只是浅海区那一部分，每年约可折合为6000万吨煤。

u 能源结构与储量

地球上有哪些能量资源可供我们使用？它们还能维持多久？我们该怎么办？

能源的种类

一次能源：煤炭、石油、核能等自然界天然能量资源；

二次能源：汽油、电力、蒸汽等人工制造的能量资源，

一次能源和二次能源 能源按其生成方式，分为天然能源（一次能源）和人工能源（二次能源）两大类。天然能源是指自然界中以天然形式存在并没有经过加工或转换的能量资源，如煤炭、石油、天然气、核燃料、风能、水能、太阳能、地热能、海洋能、潮汐能等；人工能源则是指由一次能源直接或间接转换成其他种类和形式的能量资源，如煤气、汽油、煤油、柴油、电力、蒸汽、热水、氢气、激光等。

常规能源和新能源 其中，已被人类广泛利用并在人类生活和生产中起过重要作用的能源，称为常规能源，通常是指煤炭、石油、天然气、水能等四种。而新近才被人类开发利用、有待于进一步研究发展的能量资源称为新能源，相对于常规能源而言，在不同的历史时期和科技水平情况下，新能源有不同的内容。当今社会，新能源通常指核能、太阳能、风能、地热能、氢气等。

煤的时代

能源结构的变迁 历史上，伴随着新的化石资源的发现和大规模开采与应用，世界的能源消费结构经历了数次变革。18世纪的以煤炭替代柴薪，到19世纪中叶煤炭已经逐渐占主导地位。20世纪20年代，随着石油资源的发现与石油工业的发展，世界能源结构发生了第二次转变，即从煤炭转向石油与天然气，到20世纪60年代，石油与天然气已逐渐称为主导能源，动摇了煤炭的主宰地位。但是，20世纪70年代以来两次石油危机的爆发，开始动摇了石油在能源中的支配地位。以此同时，大部分化学能源的储量日益减少，并伴随着许多环境污染问题。

而人类对能源的需求却在与日俱增。例如主要能源形式 地球能源的储量估计

煤炭：～200年

石油、天然气：～50年

核能：无穷多

之一的电力消耗逐年增加。根据统计，人口若每30年增加一倍，电力的需求量每八年就要增加一倍。

于是，20世纪末，能源结构开始经历第三次转变，即从以石油为中心的能源系统开始向以煤、核能和其它再生能源等多元化的能源结构转变。特别是随着时间的推移，核能的比例将不断增长，并将逐步替代石油和天然气而成为主要的大规模能源之一。

化学能的储存量 煤炭、石油、天然气还有多少年可以让人类开采利用？据世界能源会议统计，世界已探明可采煤炭储量共计15980亿吨，预计还可开采200年。探明可采石油储量共计1211亿吨，预计还可开采30～40年。探明可采天然气储量共计119万亿立方米，预计还可开采60年。必须指出的是，煤炭、石油等直接燃烧用来生产电能与热能实在太可惜了，且不说可能带来的环境污染，它们还是很好的化工原料呢！

水能及新能源的潜力 那么水能呢？我们知道，水力是可以长期开发利用的。但是，在那些大面积缺水、水力资源不丰富的国家和地区怎么办？再说，水能还有个季节性的问题。这些都使水能无法成为世界能源结构中唯一的主力军。新能源中，太阳能虽然用之不竭，但代价太高，并且就目前的技术发展情况来看，在一代人的时间里不可能迅速发展和广泛使用。其它新能源也是如此。其它一些能源与水能相似，它们的规模受到环境、季节、地理位置等条件的限制，如风能、潮汐能、地热能等等。

易裂变核素

易发生裂变的原子只有铀-235（U235）、钚-239（Pu239）、铀-233（U233）三种。而天然存在的易裂变元素只有铀-235，钚-239可由铀-238生成，铀-233可由钍-232（Th232）生成。

易聚变核反应

氘（D2）-氚（D3）反应。氘和氚都是氢原子的同位素。氘天然存在，而氚极少，必须由人工生成（如由锂制造）。

核能--无穷的能源 核能分为裂变能和聚变能两种。目前人类能正在用于和平利用的只有裂变能。可控聚变能利用技术正在攻克。

天然铀的成份

天然铀中占99.3%为难裂变的铀-238，仅有0.714%为易裂变的铀-235。铀-238可通过吸收一个中子变成易裂变的钚-239。

作为发展核裂变能的主要原料之一的铀，世界上已探明的铀储量约490万吨，钍储量约275万吨。如果利用得好，可用2400～2800年。

聚变反应主要来源于氘-氚的核反应，氘来可大量自海水，氚可来自锂。因此聚变燃料主要是氘和锂，海水中氘的含量为0.03克／升，据估计地球上的海水量约为138亿亿米3，所以世界上氘的储量约40亿万吨；地球上的锂储量虽比氘少得多，也有2000多亿吨，用它来制造氚，足够满足人类对聚变能的需求。这些聚变燃料所释放的能量比全世界现有能源总量放出的能量大千万倍。按目前世界能源消费的水平，地球上可供原子核聚变的氘和氚，能供人类使用上千亿年。如果人类实现了氘-氚的可控核聚变，核燃料就可谓“取之不尽，用之不竭了”，人类就将从根本上解决能源问题，这正是当前核科学家们孜孜以求的所以。聚变能源不仅丰富，而且安全、清洁。聚变产生的放射性比裂变小的多。

专家们预测，核能在未来将成为人类取之不尽的持久能源。

1.2 变脏的地球与干净的核电

本节要点：回答的问题以下问题：现有的能源还能维持多久？能源利用可以不污染环境吗？核能真是可持续能源吗？

u 能源的可持续发展

必须寻找一些既能保证有长期足够的供应量又不会造成环境污染的能源。

而目前人类面临的问题正是：能源资源枯竭；环境污染严重。

能源利用与环境的可持续发展

能源危机

目前世界上常规能源的储量有的只能维持半个世纪（如石油），最多的也能维持一、二百年（如煤）人类生存的需求。

今天，几乎所有的工业化国家都面临着两个关系到可持续发展的紧密相连的挑战：保证令人满意的长期能源供应和减少人类活动带给环境的影响。能源利用与环境的可持续发展已成为关系到人类未来生存与文明延续的一个重要问题。

能源供应危机 今天的世界人口已经突破60亿，比上个世纪末期增加了2倍多，而能源消费据统计却增加了16倍多。无论多少人谈论“节约”和“利用太阳能”或“打更多的油井或气井”或者“发现更多更大的煤田”，能源的供应却始终跟不上人类对能源的需求。当前世界能源消费以化石资源为主，其中中国等少数国家是以煤炭为主，其它国家大部分则是以石油与天然气为主。按目前的消耗量，专家预测石油、天然气最多只能维持不到半个世纪，煤炭也只能维持一二百年。所以不管是哪一种常规能源结构，人类面临的能源危机都日趋严重。

浓烟滚滚的火电厂

能源对环境的污染 另一方面，特别是利用化石能源的过程也直接影响地球的环境，使大气和水资源遭受严重污染。大气中主要的五种污染物是：氮氧化物（如NO与NO2）、二氧化硫（SO2）、各种悬浮颗粒物、一氧化碳（CO） 大气污染的主要源头

目前世界上最严重的大气污染来自化石能源燃烧造成的大气中二氧化碳量的增加。带来的主要后果是：酸雨、温室效应和臭氧层破坏。

和碳氢化合物（如CH4、C2H6、C2H4等）。其来源主要有三个方面：① 煤、石油等化石燃料的燃烧；② 汽车排放的废气；③ 工业生产（如各种化工厂、炼焦厂等）产生的废气。而其中燃烧化石燃料的火力发电厂是最大的固定污染源。

表1-1 世界CO2排放量统计（1995年）

国名

排放量（百万吨）

人均（吨/人）

百分比

美国

5228.52

19.88

23.7

中国

3006.77

2.51

13.6

俄罗斯

1547.89

10.44

7.0

日本

1150.94

9.17

5.2

德国

884.41

10.83

4.0

印度

803.00

0.86

3.6

英国

564.84

9.64

2.6

u 核能是可持续发展的能源

物理学概况及发展史

研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律及所使用的实验手段和思维方法的一门学科。实验手段和思维方法是物理学中不可或缺和极其重要的内容，后者如相对性原理、隔离体(包括系统)法、理想模型法、微扰法、量纲分析法等，在古典和现代物理学中都有重要应用。物理学一词，源自希腊文physikos，很长时期内，它和自然哲学(naturalphilosophy)同义，探究物质世界最基本的变化规律。随着生产的发展。社会的进步和文化知识的扩展、深化，物理学以纯思辨的哲学演变到以实验为基础的科学。研究内容从较简单的机械运动扩及到较复杂的光、热、电磁等的变化，从宏观的现象剖析深入到微观的本质探讨，从低速的较稳定的物体运动进展到高速的迅变的粒子运动。新的研究领域不断开辟，而发展成熟的分支又往往分离出去，成为工程技术或应用物理学的一个分支，因此物理学的研究领域并非是一成不变的，研究方法不论是逻辑推理、数学分析和实验手段，也因不断精密化而有所创新，也难以用一个固定模式来概括。在19世纪发行的《不列颠百科全书》中，早已陆续地把力学、光学、热学理论和电学、磁学，列为专条，而物理学这一条却要到1971～1973年发行的第十四版上才首次出现。为了全面、系统地理解物理学整体，与其从定义来推敲，不如循历史源流，从物理学的发生和发展的过程来探索。

发展史西方的先哲一般都认为宇宙万物由几个简单的基本元素构成；千姿百态的各种运动也只是这些元素的量和质的变化。这些先进思想和他们的严谨的思辨方式，为后世的自然科学所继承和发扬。但由于他们的观察比较粗糙，又缺乏严格的数学论证，不免带有不少的空想和臆测的成分。例如亚里士多德在所著的《物理学》中就认为大地或月下区域内的物体是由土、水、气、火四元素构成，它们在宇宙中的“天然位置”是土位于最底层（即地球或宇宙中心），其上顺次为水、气、火，任一物体的运动取决于该物体中占最大数量的元素，在该元素的天然位置的上下作直线运动；月球以上的天体则由截然不同的第五元素即由纯净的以太（ether，希腊文的原意是燃烧或发光）构成的，它们的天然运动是圆周运动。前一运动是有生有灭、永远变化的，后一运动则是无始无终、永远不变的。这样，天、地及其运动之间就存在不可逾越的鸿沟，这观点对后来的科学发展起了负面作用。在中国，以物理为书名的，见之于三国、西晋时代会稽郡(今绍兴)处士杨泉的《物理论》，他认为气是“自然之体”，天是回旋运转的“元气”，万物是阴阳二气的“陶化、播流、气积”而成。不少中国的先哲认为气或元气是构成万物的原始物质，阴阳二气的消长是事物运动变化的原因。也有将“道”视为宇宙的本原及其普遍规律。这些和西方的观点颇多相似之处。也都认为天、地遵循不同的运动规律，如《淮南子·天文训》就说：“道始于虚霩，虚霩生宇宙，宇宙生气，气有涯垠，清阳者薄靡而为天，重浊者凝滞而为地。”清者上浮，浊者下沉，形成天地之别。

经典物理学的发展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的，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。

物理学实验与理论相互推进，并广泛应用于各部门，成为技术革命的重要动力，也是20世纪物理学的一个显著特征。其中开展得最迅速的领域则是原子核物理学和粒子物理学。1905年E.卢瑟福等发表元素的嬗变理论说明放射性元素因放射a和β粒子转变为另一元素，打破元素万古不变的旧观念；1911年卢瑟福又利用a粒子的大角度散射，确立了原子核的概念；1919年，卢瑟福用a粒子实现人工核反应。鉴于天然核反应不受外界条件的控制，当时人工核反应所消耗的能量又远大于所获得的核能，因此卢瑟福曾断言核能的利用是不可能的。1932年2月，J.查德威克在约里奥·居里夫妇（1932年1月）和W.博特的实验基础上发现了中子，既解决构成原子核的一个基本粒子（和质子并称为核子），又因它对原子核只有引力而无库仑斥力，中子特别是慢中子成为诱发核反应、产生人工放射性核素的重要工具。1938年发现核裂变反应，1942年建成第一座裂变反应堆，完成裂变链式反应，1945年爆炸了第一颗原子弹，1954年建成了第一个原子能发电站，至今核裂变能已成为重要的能源。物理学家还从核聚变方向探索新能源：1938年H.A.贝特提出碳氮循环假说以氢聚变解释太阳的能源，成为分析太阳内部结构和恒星演化的重要理论依据；1952年爆炸了第一颗氢弹。许多国家都在惯性约束聚变和磁约束聚变等不同方面，探索自控核聚变反应，以解决日趋匮乏的能源问题。

对基本粒子的研究，最初是和研究原子和原子核结构在一起的，先后发现了电子、质子和中子。1931年泡利为了解释β衰变的能量守恒，提出中微子假设，于1956年证实。1932年C.D.安德森发现第一个反粒子即正电子，证实了狄拉克于1928年作出的一切粒子都存在反粒子的预言。在研究核内部结构时，发现核子间普遍存在强相互作用，以克服质子间的电磁相互作用，还了解核内存在数值比电磁作用小的弱相互作用，它是引起β衰变的主要作用。1934年汤川秀树用介子交换的假设解释强相互作用，但当时所用的粒子加速器的能量不足以产生介子，因此要在宇宙射线中寻找。1937年C.D.安德森在宇宙线内果然找到了一种质量介乎电子和质子间的粒子(后称μ子)，一度被认为介子，但以后发现它并无强作用。1947年C.F.鲍威尔在高山顶上利用核乳胶发现π介子。从50年代起，各国都把高频、微波和自动控制技术引入加速器，制成大型高能加速器及对撞机等，成为粒子物理学的主要实验手段，发现了几百种粒子：将参与电磁、强、弱相互作用的粒子称为强子，如核子、介子和质量超过核子的重子；只参与电磁和弱相互作用的粒子如电子、μ子、τ子称轻子，并开始按对称性分类。1955年发现当时称为θ介子和τ介子的两种粒子，它们的质量、寿命相同应属一种粒子，但在弱相互作用下却有两种不同衰变方式，一种衰变成偶宇称，一种为奇宇称，究竟是一种或两种粒子，被称为θ-τ之谜。李政道和杨振宁仔细检查了以往的弱作用实验，确认这些实验并未证实弱作用中宇称守恒，从而以弱作用中宇称不守恒，确定θ和τ是一种粒子，合称K粒子。这是首次发现的对称性破缺。对粒子间相互作用的研究还促进了量子电动力学的发展。60年代中期起，进一步研究强子结构，提出带色的夸克假设，并用对称性及其破缺来分析夸克和粒子的各种性质及各种相互作用；建立了电弱统一理论和量子色动力学，并正在探索将电磁、弱、强三种相互作用统一起来的大统一理论。

此外，基于19世纪末热电子发射现象，1906年发明了具有放大作用的三极电子管，各种电子管纷纷出现，并和基于阴极射线的摄像管相结合，使电子工业，电子技术和电子学都迅速发展。1912年M.von劳厄发现X射线通过晶体时的衍射现象，后布拉格父子发展了研究固体的X射线衍射技术，在发现电子和离子的衍射现象后，鉴于它们的波长可以较X射线更短，发展了各种电子显微镜，其中扫描透射电镜的分辨本领达到3，可以观察到轻元素支持膜上的重原子，这些都成为研究固体结构及其表面状态的重要实验工具。在引入量子理论后固体物理学及所属的表面物理学迅速开展起来了。在固体的能带理论指导下，对半导体的研究取得很大成功，1947年制成了具有放大作用的晶体三极管，以后又发明其他类型晶体管和集成电路等半导体器件，使电子设备小型化，促进了电子计算机的发展，并开创了半导体物理学新学科。此外，以爱因斯坦的受激辐射理论为基础，发展了激光技术，由于激光的高定向性、高单色性、高相干性和高亮度，得到了广泛的应用；在低温物理学方面，H.卡默林-昂内斯于1906和1908年相继液化了氢气和氦气，1911年发现金属在温度4K左右时的超导电性，以后超导物质有所增加，超导温度也渐提高。现已证实，超导转变温度可提高到100余开，并已开始应用于超导加速器等。

学科特点物理学是实验科学，“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。