物理作为自然科学的重要分支，不仅对物质文明的进步起了重要的推动作用，而且对人类的思维发展产生了很大影响。从亚里士多德时代的自然哲学，到牛顿时代的经典力学，直至现代物理中的相对论和量子力学等，物理科学的每一步发展都与我们的生活息息相关。
70.李书华做渗透实验
李书华是著名的物理学家。他早年在法国从事极化膜渗透性的实验研究，证实离子通过生物膜的渗透过程和有机体内细胞壁对湿润它的介质的分离过程有类似性。这一研究对生物物理、生物化学以及了解生物体内发生的物理化学过程有重要意义。
处于酸或碱溶液中的有机体薄膜会发生极化现象，即在薄膜两面吸附着不同符号的电荷。在本世纪初，科学界常以这种现象解释胃腺分化的细胞所以生成盐酸的过程，即假设胃细胞周围存在着碳酸和氯化物。但是，这个化学反应过程在玻璃试管内绝不可能出现，因为碳酸是不易分解的最弱的一种酸。而且，这种解释没有得到任何物理化学上的证明。在吉拉尔德教授指导下，李书华进行了有关的研究。他试图在试管内建立一种物理模式，以便对活细胞的物理特性作出大致的描述。
李书华着重从实验上研究了极化膜的渗透作用，即某种电解液穿过薄膜在水中的扩散过程。在实验两种电解液的混合物穿过薄膜而扩散的过程中，他发现了在化学反应中不能解释的现象。这种现象与有机体内由胃细胞形成盐酸的例子完全相似。
李书华关于极化膜选择渗透性的实验研究表明，在试管内有机体惰性膜的物理性能，类似于有机体内细胞壁对湿润它的介质的分离过程。他的实验不仅完成了对活细胞物理特性的试管模拟，而且对胃酸形成过程中胃腺细胞的作用得到了实验室证据，如果在有机体内进行类似实验，是很难成功的。因此，李书华的研究，对生物物理、生物化学以及了解生物体内发生的有关现象有重要意义。
71.桂质廷巡测地磁常量和电离层
中国古代对地磁的知识处于世界领先地位，史书上有不少记载。然而，对于地磁常量的测量，中国却很落后。从清朝末年起，陆续有俄国人、日本人、德国人、美国人及法国人在中国境内做过地磁普测，却没有中国人主持过这项工作。
1931年，物理学家桂质廷获得卡内基研究院地磁部的资助，利用学校假期，在华北、华南、华西等地区进行地磁巡测。到1935年，他共测了94个点。华北地区的测量结果，发表在1933年出版的《中国物理学报》第1卷第1期上。这是中国人首次巡测自己国境内的地磁常量。
地磁场的变化与电离层的电流密切相关。桂质廷在卡内基研究院地磁部作短期研究时，就考虑在中国进行电离层探测的计划。后来，桂质廷与他的学生宋百廉，在武昌华中大学校园内，开始常规的电离层垂直探测。当时正是战争时期，武汉时遭空袭，工作条件十分困难，他们尽最大努力，取得了从1937年10月至1938年6月共9个月的探测记录，这是中国首次对电离层的常规观测研究。
这项研究取得了两项突破性成果：一项是桂质廷与美国科学家几乎同时注意并报道的“扩展F层”的重要现象；另一项是桂质廷发现武汉地区F2层临界频率明显超过了按纬度分布的预期值。
为了准备参加国际地球物理年，1956年，武汉大学与中国科学院地球物理研究所合作，在校园内建立地球物理观象台，桂质廷受聘为地球物理所兼职研究员。1960年，武汉大学又建立了黄陂试验站。从此人才辈出、硕果累累，无不凝聚着桂质廷等前辈学者的心血。
72.阿基米德检测王冠
公元前212年，古罗马军队攻陷古希腊叙拉古城，此时，一位年迈的老人正在埋头研究问题。野蛮的士兵将老人的图纸踩在脚下，残暴地将其杀害。老人喊出的最后一句话是“不要弄坏我的图”。这位老人就是古希腊著名的科学家阿基米德。
阿基米德博学多才、智慧过人，他用自己的发明创造为祖国做出了许多杰出贡献，备受国王的信任。国王曾训谕他的臣民说：“无论阿基米德讲什么，都要相信他。”
有一次，国正做了一只纯金的冠冕，怀疑工匠用其他的金属混杂在王冠里，但又找不出确实的证据和方法来检验。于是，他想到了才智过人的阿基米德，要求他想办法检查一下。阿基米德被难住了，他朝思暮想，但一直想不出办法。
一天，他去洗澡。他站进澡盆的时候，水开始上升，他坐了下去，水就溢到盆外了。同时，他感觉到身体在水中的重量减轻了许多。他恍然大悟，急忙从澡盆跳出来，高兴得忘乎所以，大声喊着跑出去：“我知道了！我知道了！”周围的人莫名其妙。
原来，他发现了检测王冠的办法。他想，如果洗澡时钻进澡盆里，澡盆的水必然上升，由于水的浮力，身体也必然减轻。那么，如果王冠放入水后，所排出的水量，没有同样大小的纯金所排出的水量一样多，则金匠替国王所制的王冠一定夹杂了其他金属。
他找了一个刚好能装下王冠的水罐，将里面注满水，又向国正要了一块赐给工匠做王冠用的、一样重量和大小的纯金。检验开始了，他分别将王冠和纯金放入水罐。结果发现，放王冠时水罐里溢出的水要比放纯金块所溢出的水多。于是，阿基米德据此指出，王冠里一定混杂了比纯金比重小的其他金属。
这次试验的意义远远大过查出金匠欺骗国王，阿基米德从中发现了浮力定律：物体在液体中所获得的浮力，等于他所排出液体的重量。一直到现代，人们还在利用这个原理计算物体比重和测定船舶载重量等。
73.苹果落地带来的科学发现
英国著名科学家牛顿发现万有引力定律，是他在自然科学中最辉煌的成就之一，但这个发现是很偶然的。
一天，牛顿在花园里小坐片刻。像以往屡次发生的那样，一个苹果从树上掉了下来。一个苹果的偶然落地，却是人类思想史的一个转折点，它使牛顿的头脑开了窍，引起了他的沉思：究竟是什么原因使一切物体都受到差不多总是朝向地心的吸引呢？牛顿思索着。终于，他发现了对人类具有划时代意义的万有引力。
他认为太阳吸引行星，行星吸引行星，以及吸引地面上一切物体的力都是具有相同性质的力。他还用微积分证明了开普勒定律中太阳对行星的作用力是吸引力，证明了任何一曲线运动的质点，若是半径指向静止或匀速直线运动的点，且绕此点扫过与时间成正比的面积，则此质点必受指向该点的向心力的作用。如果环绕的周期之平方与半径的立方成正比，则向心力与半径的平方成反比。牛顿还通过了大量实验，证明了任何两物体之间都存在着吸引力，总结出了万有引力定律。
此后，牛顿还在伽利略等前人的基础上，通过无数次的研究和计算，总结出力学三定律：第一定律描述物体不受外力时的运动状态：第二定律描述了受到外力时物体如何运动；作为补充，牛顿的第三定律说明每个作用力都存在一个与其大小相等、方向相反的反作用力。力学三定律和万有引力定律，使他成为力学界的泰斗。
1703年，牛顿担任皇家学会会长，两年后，他被英国女王封为勋爵。1727年3月，牛顿逝世于伦敦，被葬于西敏斯特教堂，是英国历史上第—个获得国葬的自然科学家。
74.富兰克林的闪电实验
富兰克林是美国历史上第一位享有国际声誉的科学家和发明家。他只上过几年学，他的成功，完全是刻苦自学的结果。作为一名著名科学家，富兰克林的主要成就在电学上。
有一次，他在做电学实验时，他的夫人不小心碰了一下带电的金属棍，只听“轰”的一声，一团电火闪过，他的夫人应声倒下。这次意外的事件使富兰克林意识到，天然雷电可能与人工产生的电一样。为了证明这一设想，他计划在下雨打雷时，做一个实验。
1752年夏季的一天，富兰克林带着风筝和一只储电莱顿瓶来到野外，将风筝升到空中。当大雨倾盆、电闪雷鸣时，富兰克林拿出一把铜钥匙，系在风筝线的末端。突然，一道闪电掠过，风筝线直立起来，被一种看不见的力量移动着。
富兰克林觉得手中有麻木感觉，他将手靠近铜钥匙，顷刻间，钥匙上射出一串电火花。富兰克林惊叫起来：“我受电击了！闪电就是大量的静电！”富兰克林的理论后来被证实，奠定了他的科学家地位。从此，人类历史上诞生了一句名言，描绘他的这一成就：“他从天空抓到了雷电，从专制统治者手中夺回了权力。”
以卓越的实验才能为基础，富兰克林深入探讨电运动的规律，创造了许多专门名词，比如，正电、负电、导电体、电池、充电、放电等，成为世界通用的词汇。
他借用数学上的正负概念，第一个科学地用正电、负电概念表示电荷性质，并提出了电荷不能创生、也不能消灭的思想，后人在此基础上发现了电荷守恒定律。另外，他最先提出了避雷针的设想，由此制造的避雷针，避免了雷击灾难，破除了迷信。
75.库仑建立库仑定律
电学是物理学的一个重要分支，在它的发展过程中，很多物理学巨匠都曾做出过杰出的贡献。法国物理学家查利·奥古斯丁·库仑就是其中影响力非常巨大的一员。
1785年，库仑用自己发明的扭秤建立了静电学中著名的库仑定律。库仑的扭秤是由一根悬挂在细长线上的轻棒和在轻棒两端附着的两只平衡球构成的。当球上没有力作用时，棒在一定的平衡位置。如果两球中有一个带电，同时把另一个带同种电荷的小球放在它附近，则会有电力作用在这个球上，球可以移动，使棒绕着悬挂点转动，直到悬线的扭力与电的作用力达到平衡时为止。因为悬线很细，很小的力作用在球上就能使棒显著地偏离其原来位置，转动的角度与力的大小成正比。库仑让这个可移动球和固定的球带上不同量的电荷，并改变它们之间的距离。从实验中他得出结论：两电荷间的斥力的大小与距离的平方成反比。
库仑测定了带等量同种电荷的小球之间的斥力，但是对于异种电荷之间的引力，用扭秤来测量就很麻烦。经过反复的思考，库仑发明了电摆。他利用与单摆相类似的方法测定了异种电荷之间的引力也与它们的距离的平方成反比。
最后，库仑找出了在真空中两个点电荷之间的相互作用力与两点电荷所带的电量，及它们之间的距离的定量关系，这就是静电学中的库仑定律：两电荷间的力与两电荷的乘积成正比，与两者的距离平方成反比。
库仑定律是电学发展史上的第一个定量规律，它使电学的研究从定性进入定量阶段，是电学史中一块重要的里程碑。电荷的单位库仑就是以他的姓氏命名的。
76.伏特的伟大发明
现在，干电池、蓄电池、发电机、太阳能电池等形式多样的电源为人类提供所需的稳定持续的电流。那么，是谁使人类获得了稳定、持续的电流呢？他就是意大利物理学家伏特。
伏特所处的时代，人们只停留在静电现象的研究。1780年，意大利物理学家伽伐尼发现了“动物电”现象，在此启发下，伏特于1792年开始研究“动物电”及相关效应。
他通过大量实验，否定了“动物电”是动物固有的说法，认为产生于两类导体（两种金属和液体）所组成的电路中，不同种类的金属接触时彼此都起电，这就是著名的电的接触学说。
伏特以不同的金属联成环接触青蛙腿及其背，从而成功地使活的青蛙痉挛，这就证实了“动物电”产生于两种不同金属的接触。他还观察到电不仅产生颤动，还影响视觉和味觉神经。为了取得较强的效应，伏特把若干种导体连接起来进行了长期实验，终于在1799年研制成第一个长时间的持续的电流源。
不久后，他又发明了伏特电池。伏特电池是19世纪初具有划时代意义的最伟大的发明。这一发明在此后的相当长的一段时间内，成为人们获得稳定的持续电流的唯一手段，开拓了电学研究的新领域，使电学从静电现象的研究进入到动电现象的研究。
正是依靠足够强的持续电流，1820年丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，1831年英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象等，使电磁学发展走上了突飞猛进的道路。为了纪念最先为人类提供稳定电流的伏特，科学家们将电动势和电位差的单位以他的姓氏命名为“伏特”，简称“伏”。
77.提高人类文明高度的法拉第
迈克尔·法拉第是英国物理学家、化学家，也是著名的自学成才的科学家。他生于萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭，仅上过小学。
法拉第工作异常勤奋，研究领域十分广泛。1818年～1823年研制合金钢期间，他首创金相分析方法。1823年，他从事气体液化工作，标志着人类系统进行气体液化工作的开始。他采用低温加压方法，液化了氯化氢、硫化氢、二氧化硫、氢等。
他最出色的工作是电磁感应的发现和场的概念的提出。1821年，在读过奥斯特关于电流磁效应的论文后，法拉第被这一新的学科领域深深吸引。因受苏格兰传统科学研究方法影响，通过奥斯特实验，他认为电与磁是一对和谐的对称现象。既然电能生磁，他坚信磁亦能生电。
