科学整体性和整体性科学

作为自然科学核心或代表性学科的物理学至少包括三个方向的研究领域：物质的特性和结构性；物质的相互关系和相互作用；物质变化和运动的条件、过程和法则。物理学按历史形成的阶段性可以划分为两大类：经典物理学和现代物理学，经典物理学的主要内容包括经典力学、经典光学和电磁学、经典热力学；现代物理学的主要内容包括相对论和量子力学，研究微观物质结构和运动的量子力学主要包括波粒二象性、不确定性原理、海森堡方程和薛定谔方程等内容。

研究宏观物质分布和运动的相对论主要包括狭义相对论中经典力学和经典电磁学、时空和空间的统一，质量和能量的转换性和一致性；广义相对论中物体质量对时空产生的弯曲效应，弯曲时空对物体质量产生的“引力”效应等内容。什么是物理学？从新科学哲学的角度简洁地定义为：物理学是一门研究物质和物质、物质和能量、物质和时空在相互作用中产生物理效应的学科。物理学在科学中的核心地位和作用与物理哲学在科学哲学中的核心地位和作用符合科学哲学对应论的等效原理或等效论的对应原理。

物理学分为理论和应用物理学两大类，理论物理学是无实际用途或“无用的科学”，应用物理学是有实际用途或“有用的科学”，理论物理学和应用物理学符合科学哲学转换论的互补原理或互补论的转换原理。理论物理学从根本原理上回答物质世界“这是什么”、“为什么是这样”或“为什么是那样”、“怎样起源、演变和终结”的理性认识问题。理论物理学家尝试用数学语言描述自然现象和物质运行的法则，像自然和物质科学中的相对论和宇宙学、黑洞和引力波、超新星和中子星、基本粒子和量子力学、弦理论和物理学大统一理论等基本上没有实用的价值，对人们日常的生活方式不产生任何实质性的影响。

人们要从事技师和工程师一类的职业必须掌握一门专业或应用的物理学，比如：能源、水利、材料、机械、电子、建筑、航空航天、食品医药、计算机和信息、农作物和动物等领域的专门用途物理学，几乎所有的国民经济门类都与某种类别的应用物理学紧密相关。作为理论物理学的“理学”和作为应用物理学的“工学”在划分上遵循科学哲学的相对性原理，前者只是偏重理论研究，后者只是偏重于实际应用，既没有离开实验和应用的纯粹性理学，也没有离开理论和模型的纯粹性工学。

科学有用性和无用性的划分没有绝对性的意义，相对于理论科学而言，应用科学是有用的；相对于应用科学而言，理论科学是无用的。物理学在粒子学领域的应用形成了粒子物理学，物理学在天文学领域的应用形成了天体物理学，粒子物理学和天体物理学对普通物理学而言属于应用物理学，对于粒子学和天文学而言属于理论物理学。天体粒子物理学和天体物理学符合科学哲学转换论的复合原理或复合论的转换原理，粒子物理学好似微观的天体物理学，天体物理学好似宏观的粒子物理学，从粒子物理学转化为天体物理学，量子物理学转换为相对论物理学；反之，从天体物理学转化为粒子物理学，相对论物理学转换为量子物理学。

科学哲学的相对性原理从静态层面说明了物质存在的多态性和可变性，科学哲学的转换原理和突变原理从动态层面说明了物质运动的多样性和复杂性，从静态层面和从动态层面对物质存在和运动多重性的揭示符合科学哲学证实论的等效原理。事物的规律是相对的，没有一成不变的事物规律性，事物或者更多地表现必然性的规律，经典物理揭示了事物更多的必然性，或者更多地表现偶然性的无规律，量子物理揭示了事物更多的偶然性。

可以将天体物理学看成是理论性的太空物理学，将航天工程学看成是应用性的太空物理学，登月和登火星工程、空间站工程等太空探索活动涉及到综合性的理论和应用物理学知识。物理学在天文学领域广泛而深入的应用形成了天体物理学，物理学在宇宙学领域的延伸和推广形成了宇宙物理学，可以将天体物理学理解为“小宇宙物理学”，将宇宙物理学理解为“大天体物理学”，天体物理学和宇宙物理学研究行星和恒星、星系和星系团、宇宙深场和宇宙丝网的结构和特性，宇宙起源、演变和归宿的天文观测和理论问题。

天体物理学的发展取决于天文学家和物理学家取得的研究成果，经典力学和统计力学、经典电磁学和量子电动力学、相对论和量子场论的理论和实验成果推动了天体物理学的发展，比如：没有广义相对论就不会有现代宇宙学，大爆炸宇宙理论以广义相对论为理论基础，以宇宙微波背景辐射的发现为最重要的观测证据；对宇宙加速膨胀的科学解释以理论假设的暗物质理论、暗能量理论为依托；没有引力波物理学就不会有引力波天文学；没有中微子物理学就不会有中微子天文学等。

根据科学哲学的悖论原理或反等效原理，以物理科学为核心的科学既带来了“无用的科学”，诸如：天文学和天体物理学、宇宙学和宇宙物理学，也带来了“有用的科学”，诸如：芯片和计算机、网络和通讯工程，大数据、云计算和人工智能技术。无用的科学通常是理论性、基础性的科学，有用的科学通常是实验性、应用性的技术。科学家更多地承担理论研究的职责，工程师更多地担负技术应用的使命。在科技高度发达的现代社会，科学家和工程师，研究员和技术员缺一不可或“一个也不能少”。以物理科技为核心的现代科学技术既可能产生对人类文明的推动作用，也可能产生对人类文明的阻碍作用。

科学技术的正确应用将为人类带来不可估量的财富和福利，反之，科学技术的不正确使用将为人类带来无法挽回的损失和灾难。比如：塑料袋和塑料瓶的技术发明极大地方便了人们的日常生活，但塑料产品“白色污染”的泛滥已经到了危害海洋生物、陆地动植物和人类自身健康的令人触目惊心的程度，“限塑令”成为一项世界各国都面临的环保使命，其环保的作用和意义不次于对温室气体减量的“限排令”。科技不是万能的，没有科技是万万不能的，文明社会离不开哲学、艺术和宗教的文化指南，“三位一体”的科学哲学、艺术哲学和宗教哲学为现代社会注入了强劲的文化动力。科学和文化、科学哲学和文化哲学符合人类哲学文明论和价值论互补性的等效原理或等效性的互补原理。