夸克物质与现代核物理中的前沿问题研讨会
回执
* 职称栏填实际职称，或者教师、博士生、硕士生等。
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物理学最前沿八大难题 当今科学研究中三个突出的基本问题是：宇宙构成、物质结构及生命的本质和维持，所对应的现代新技术革命的八大学科分别是：能源、信息、材料、微光、微电子技术、海洋科学、空间技术和计算机技术等。物理学在这些问题的解决和学科中占有首要的地位。 我们可以从物理学最前沿的八大难题来了解最新的物理学动态。 难题一：什么是暗能量 宇宙学最近的两个发现证实，普通物质和暗物质远不足以解释宇宙的结构。还有第三种成分，它不是物质而是某种形式的暗能量。 这种神秘成分存在的一个证据，来源于对宇宙构造的测量。爱因斯坦认为，所有物质都会改变它周围时空的形状。因此，宇宙的总体形状由其中的总质量和能量决定。最近科学家对大爆炸剩余能量的研究显示，宇宙有着最为简单的形状——是扁平的。这又反过来揭示了宇宙的总质量密度。但天文学家在将所有暗物质和普通物质的可能来源加起来之后发现，宇宙的质量密度仍少了2／3之多！ 难题二：什么是暗物质 我们能找到的普通物质仅占整个宇宙的4％，远远少于宇宙的总物质的含量。这得到了各种测算方法的证实，并且也证实宇宙的大部分是不可见的。
最有可能的暗物质成分是中微子或其他两种粒子： neutralino和axions（轴子），但这仅是物理学的理论推测，并未探测到，据说是没有较为有效的测量方法。又这三种粒子都不带电，因此无法吸收或反射光，但其性质稳定，所以能从创世大爆炸后的最初阶段幸存下来。如果找到它们的话，很可能让我们真正的认识宇宙的各种情况。 难题三：中微子有质量 不久前，物理学家还认为中微子没有质量，但最近的进展表明，这些粒子可能也有些许质量。任何这方面的证据也可以作为理论依据，找出4种自然力量中的3种——电磁、强力和弱力——的共性。即使很小的重量也可以叠加，因为大爆炸留下了大量的中微子，最新实验还证明它具有超过光速的性质。 难题四：从铁到铀的重元素如何形成 暗物质和可能的暗能量都生成于宇宙初始时期——氢、锂等轻元素形成的时候。较重的元素后来形成于星体内部，核反应使质子和中子结合生成新的原子核。比如说，四个氢核通过一系列反应聚变成一个氢核。这就是太阳发生的情况，它提供了地球需要的热量。当然也还有其它的种种核反应。 当核聚变产生比铁重的元素时，就需要大量的中子。因此，天文学家认为，较重的原子形成于超新星爆炸过程中，有大量现成的中子，尽管其成因还不很清楚。另外，最近一些科学家已确定，至少一些最重的元素；如金、铅等，是形成于更强的爆炸中。还有一点需要确定，即当两颗中子星相撞还会塌陷成为黑洞。
现代物理学在航天技术中的应用 我国航天技术持续的不断发展，为我国空间科学的发展以及空间探测奠定坚实的基础。空间的物理学研究将不仅带动我国基础科学研究，而且将引领我国航天技术水平的进一步提高，有效促进空间科学与航天科技水平的协调发展。自上世纪90年代开始，我国利用“神舟”号飞船和返回式卫星，在空间材料和流体物理以及空间技术研究等领域开展了大量实验研究，取得一批重要成果。根据我国空间科学中长期发展规划，将利用返回式卫是进行微重力科学实验，同时探讨进行引力理论验证的专星方案。空间的物理学研究涉及空间基础物理、微重力流体物体、微重力燃烧、空间材料科学和空间生物技术等学科领域。空间基础物理涉及当今物理学的许多前沿的重大基础问题，在科学上极为重要，在我国还是薄弱领域。随着我国经济实力的增长，应该适时地安排引力理论家验证的专星研究。一、空间引力实验与引力波探测基础物理实验研究检验现有引力理论的假设和预言、寻找新的相互作用和引力波探测将为认识引力规律和四种相互作用的统一理论提供实验依据。加强空间引力实验和空间天文观测对于我国在空间基础科学领域参与国际竞争和发展高新空间技术具有重要牵引意义。与会专家认为应开展如下研究工作: 1、空间等效原理实验检验(TEPO); 2、空间微米作用程下非牛顿引力实验检验(TISS); 3、激光天文动力学空间计划(ASTROD); 4、空间引力波探测。 二、空间的冷原子物理和原子钟研究 冷原子和玻色爱因斯坦凝聚是当代物理学中最活跃的领域之一，它为探索宏观尺度上物质的量子性质提供了独一无二的介质。该领域的研究可以加深人们对基本物理规律的理解，同时具有重要的应用前景。此外，高准确度的时间频率标准是精密测量和探索研究基本物理问题的关键和基础，在应用技术上均占有是十分重要的地位。微波原子钟与光钟在空间物理有着广泛的应用前景，它不仅可以改进卫星定位导航系统，而且在深空跟踪和星座定位等深空科学上有着不可替代的作用。为了突破地面实验的温度极限和空间尺度，增加测量时间，以便进行更高精度的测量和探索新的物理现象，在微重力环境下进行冷原子物理实验是非常必要的。专家建议开展如下研究工作: 1、空间实验室中的物质波及其相干性研究; 2、微重力条件下用冷原子和玻色爱因斯坦凝聚探索物理极限; 3、空间超高精度微波原子钟; 4、空间高精度光钟。 三、微重力流体物理 微重力流体物理是微重力科学的重要领域，它是微重力应用和工程的基础，人类空间探索过程中的许多难题的解决需要借助于流体物理的研究。在基础研究方面，微重力环境为研究新力学体系内的运动规律提供了极好的条件，诸如非浮力的自然对流，多尺
物理学最前沿八大难 题
物理学最前沿八大难题 当今科学研究中三个突出的基本问题是：宇宙构成、物质结构及生命的本质和维持，所对应的现代新技术革命的八大学科分别是：能源、信息、材料、微光、微电子技术、海洋科学、空间技术和计算机技术等。物理学在这些问题的解决和学科中占有首要的地位。 我们可以从物理学最前沿的八大难题来了解最新的物理学动态。 难题一：什么是暗能量 宇宙学最近的两个发现证实，普通物质和暗物质远不足以解释宇宙的结构。还有第三种成分，它不是物质而是某种形式的暗能量。 这种神秘成分存在的一个证据，来源于对宇宙构造的测量。爱因斯坦认为，所有物质都会改变它周围时空的形状。因此，宇宙的总体形状由其中的总质量和能量决定。最近科学家对大爆炸剩余能量的研究显示，宇宙有着最为简单的形状——是扁平的。这又反过来揭示了宇宙的总质量密度。但天文学家在将所有暗物质和普通物质的可能来源加起来之后发现，宇宙的质量密度仍少了2／3之多！ 难题二：什么是暗物质 我们能找到的普通物质仅占整个宇宙的4％，远远少于宇宙的总物质的含量。这得到了各种测算方法的证实，并且也证实宇宙的大部分是不可见的。
最有可能的暗物质成分是中微子或其他两种粒子： neutralino和axions（轴子），但这仅是物理学的理论推测，并未探测到，据说是没有较为有效的测量方法。又这三种粒子都不带电，因此无法吸收或反射光，但其性质稳定，所以能从创世大爆炸后的最初阶段幸存下来。如果找到它们的话，很可能让我们真正的认识宇宙的各种情况。 难题三：中微子有质量 不久前，物理学家还认为中微子没有质量，但最近的进展表明，这些粒子可能也有些许质量。任何这方面的证据也可以作为理论依据，找出4种自然力量中的3种——电磁、强力和弱力——的共性。即使很小的重量也可以叠加，因为大爆炸留下了大量的中微子，最新实验还证明它具有超过光速的性质。 难题四：从铁到铀的重元素如何形成 暗物质和可能的暗能量都生成于宇宙初始时期——氢、锂等轻元素形成的时候。较重的元素后来形成于星体内部，核反应使质子和中子结合生成新的原子核。比如说，四个氢核通过一系列反应聚变成一个氢核。这就是太阳发生的情况，它提供了地球需要的热量。当然也还有其它的种种核反应。 当核聚变产生比铁重的元素时，就需要大量的中子。因此，天文学家认为，较重的原子形成于超新星爆炸过程中，有大量现成的中子，尽管其成因还不很清楚。另外，最近一些科学家已确定，至少一些最重的元素；如金、铅等，是形
放射物理与防护绪论 物理学是自然科学中基本的学科，是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科。在尺寸标度上涉及从基本粒子到整个宇宙，在时间标度上从飞秒级的短寿命到宇宙纪元。物理学确立的新概念和理论，已经成为人类对周围世界认识的不可分割的部分，直接影响到社会生产和生活，对社会发展起着推动作用。一、物理学的发展 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
当代科学技术前沿知识(共50题，共100分) 一. 单项选择题(共20题，共40分) 1.（）是国际上首个独立掌握火星着陆巡视探测技术的国家。[2分] A前苏联 B美国 C日本 D中国 2.无人遥控潜水器最早出现在（），主要用于考古方面的研究。[2分] A1953年 B1973年 C1993年 D2003年 3.在生命起源的理论中，（）主张从物质的运动变化规律来研究生命的起源，认为在原始地球的条件下，无机物可以转变为有机物，有机物可以发展为生物大分子和多分子体系，直到最后出现原始的生命体。[2分] A特创论 B生源论 C泛胚种论 D化学进化论 4.海洋立体观测监视系统是利用多种技术手段，进行海洋综合、立体观测监视的组合系统，下列不属于海洋立体观测监视系统的技术手段的是（）。[2分] A调查船观测 B深海生物资源 C浮标监测 D卫星遥感 5.载人潜水器，特别是载人深潜器是当代海洋科技的制高点之一。下列属于我国载人深潜器的是（）。[2分] A“双鱼座”4号 B“深海6500”号 C“和平Ⅱ”号 D“蛟龙”号 6.（）年，前苏联成功发射人类第一颗人造地球卫星，开创了空间科技的新纪元，人类从此进入空间时代。[2分] A1947 B1957 C1967 D1977
7.（）由一层石墨层片卷曲而成，是结构最简单的碳纳米管。[2分] A单壁碳纳米管 B多壁碳纳米管 C石墨烯 D富勒烯 8.海岸带生境具有独特的生物群落和极高的生态价值，下列不属于海岸带生境的是（）。[2分] A热液口 B珊瑚礁 C湿地 D三角洲 9.相比传统燃油车，以下哪点不属于纯电动汽车的缺点：（）。[2分] A续航里程短 B充电时间长 C车辆能耗高 D仅适用于市区内通勤 10.1948年，（）物理学家伽莫夫等提出了大爆炸宇宙模型，该模型取得巨大的成功。[2分] A前苏联 B美国 C德国 D英国 11.近年来，一系列信息技术的发展及其在设施农业中的结合应用，颠覆了传统农业生产方式，发展出了智能高效的设施农业。以下哪项信息技术与设施农业的智能化发展无关：（）。[2分] A物联网 B云计算 C人工智能 D集成电路 12.载人潜水器，特别是载人深潜器是当代海洋科技的制高点之一。下列不属于载人深潜器的是（）。[2分] A“海翼”号 B“蛟龙”号 C“深海勇士”号 D“鹦鹉螺”号 13.纳米材料分为零维、一维、二维和三维材料，石墨烯属于（）纳米材料。[2分] A零维
一、单项选择题， 20 题，每题 2 分，合计 40 分 1、以下哪点不是我国水资源分布情况的特点: (A ) 。[2 分] A人均占有量高 B南方水多 C北方水少 D西部水少 2、从危害人体健康的角度来看，( B) 是形成严重危害人体健康的光化学烟雾的罪魁祸首。[2 分] A二氧化碳 B二氧化氮 C水蒸气 D氧气 3、第三代半导体材料在光电子器件、电力电子器件、固态光源、半导体激光器等领域有着广泛的应用，下列不属于第三代半导体材料的有(D )。[2 分] A 碳化硅 B氮化镓 C金刚石 D形状记忆合金
4、我国首次应用于北极科考的水下滑翔机是(C )。 [2 分] A“蛟龙”号 B“深海勇士”号 C“海翼”号 D“鹦鹉螺”号 5、驯化是把野生植物变成栽培作物的过程,经过驯化，栽培作物在丧失野生植物的不良特性的同事还具备了一系列优势。以下哪个特点不是野生植物经过驯化之后具备的优点: ( D)。[2 分] A种子易萌发 B籽粒或果实大 C人工种植条件下单位面积产量显菩提高 D肥料需求少 6、从区域总体情况来看,一些国家已经成为了全球大气污染控制产业的引领者。下列国家中哪个不是污染控制产业的引领国: ( A)。[2 分] A中国 B美国 C欧盟 D日本 7、下列属于我国自主研发的水下滑翔机的是(A )。[2 分]
A“海翼”号 B喷射滑翔者 C海上滑翔者 D海上探索者 8、在全球可持续发展进程中，(D ) 始终处于引领地位。 [2 分] A美国 B俄罗斯 C中国 D联合国 9、下列不属于脑科学研究的核心问题的是(C )。 [2 分] A知觉 B语言 D思维 10、( D)是世界水电装机第一大国。[2分] A美国 B日本 C德国 D中国
物理学前沿学习心得 专业班级：物联网13-01 姓名：司文哲 学号：311309080116
物理学前沿这门课是我看名字就选的一门选修课，因为本身对于物理拥有极大的兴趣，喜欢物理这门学科，并且还因为对物理前沿的知识感到好奇和前沿物理学的研究对世界的改变让我感到惊奇而选的这门课。在上前几节课的时候，一直听老师讲的是有关物理学历史的问题，这让我有困惑和不解，为什么报了个物理学前沿却在这听物理学历史，后来在一节课中老师也说到这个问题，然后思考过后，才觉得对于物理学的历史学习还是很有必要的，有助于整个对物理学的发展有个看法和了解，这样对物理学前沿问题才会感到有兴趣。经过4个星期的上课，多多少少也了解了点屋里前沿知识的大概皮毛，这篇心得就把老师提到的几个21世纪物理学的发展方向以及各个前沿的基本概念、前景总结一下，也算是对物理学前沿这门课程的学习总结。 在查阅物理前沿的资料之前，我先对有一节课老师放的宇宙的视频说一点我对宇宙的看法和认识，我觉得我们生活在繁杂世界中，纷纷扰扰，喜怒哀乐，总以为人才是世界的中心，殊不知这是多么渺小的想法。一个大自然就能轻轻松松把人类毁灭，更不用说浩瀚无边的宇宙了，宇宙就像心胸广袤，坐定如山的巨大长者。又如各个地方都在发生着变换，停歇不得的魔鬼。我们对宇宙的认识从华夏大地的人们认为的盖天说和巴比伦的拱形天地被大海环绕的世界，到无锡拉人从美学观念觉得地球是圆形的，认为天体和我们居住的大抵都是圆形的，再到地心说，日心说和万有引力定律的发现，再到发现银河系以外的星系，期间经过了人类多少的努力和困难，才认识到我们生活千万年的外界是什么东西，然而宇宙却千万年间一直在这里，巍然无比，让人心生敬畏。 21世纪物理学发展的前景还是非常巨大的，有许多我认为改变世界的发现还在研究当中在本篇中我查阅一些物理前沿的研究分支，作为自己简单的学习。 1.暗物质和暗能量 暗能量和暗物质是一种不可见的、能推动宇宙运动的能量，宇宙中所有的恒星和行星的运动皆是由暗能量与万有引力来推动的。根据“普朗克”探测器收集的数据，科学家对宇宙的组成部分有了新的认识，宇宙中普通物质和暗物质的比例高于此前假设(73%)，而暗能量这股被认为是导致宇宙加速膨胀的神秘力量则比想象中少，占不到70%。]暗能量是宇宙学研究的一个里程碑性的重大成果。支持暗能量的主要证据有两个。一是对遥远的超新星所进行的大量观测表明，宇宙在加速膨胀。按照爱因斯坦引力场方程，加速膨胀的现象推论出宇宙中存在着压强为负的“暗能量”。暗能量是什么，它的存在意味着什么？科学家才刚开始尝试回答这些问题。暗能量对宇宙整体的作用泄漏了它的行踪，而人们逐渐意识到，暗能量不仅对整个宇宙有影响，似乎也能操控宇宙的居民，指引恒星、星系和星系团的演化进程。虽然以前并没有意识到暗能量对这些结构的影响，但天文学家们几十年来一直在研究它们的演化过程。 讽刺的是，暗能量的无处不在，反而让人们很难意识到它的存在。暗能量与物质不同，它是均匀分布的，不会在某个地方聚集成团。不论是在你家的厨房，还是在星际空间，暗能量的密度都完全一样，约为10^-26千克/立方米，相当于几个氢原子的质量。太阳系中所有的暗能量加起来，与一颗小行星的质量差不多，在行星的“舞蹈”中，几乎起不了作用。只有在巨大的空间尺度上和时间跨度上，才能体现出暗能量的影响力。 2.广义相对论 广义相对论是阿尔伯特·爱因斯坦于1916年发表的用几何语言描述的引力理论，它代表了现代物理学中引力理论研究的最高水平。广义相对论将经典的牛顿万有引力定律包含在狭义相对论的框架中，并在此基础上应用等效原理而建立。在广义相对论中，引力被描述为
2020年公需科目 当代科学技术前沿知识（得分88分） 一. 单项选择题 (共20题，共40分) 1. 我国的载人飞船被命名为：（）。[2分] A“水星” B“猎户座” C“东方” D“神舟” 2. 下列不属于纳米材料的是（）。[2分] A纳米线 B纳米球 C石墨烯 D金刚石 3. 分布式可再生能源技术不包括以下哪项：（）。[2分] A太阳能光伏发电 B地热能利用 C太阳能热发电 D核电技术 4. 据估算，真菌病害已使主要粮食作物的产量在全球范围内每年减少（）亿吨，损失的粮食每年可多养活6亿人。[2分] A0.5 B0.75 C1.0 D1.25 5. （）是以基因组学、分子生物学知识和分子生物学技术为基础，融入工程学思想，将“自下而上”的“设计合成”的研究理念与系统生物学在“组学”基础上建立的“自上而下”的“综合分析”的研究理念相结合，具有巨大科学创新和应用潜力的新兴交叉学科。[2分] A合成生物学 B精准医学 C再生医学 D预防医学 6. 当前，（）已成为全球新一轮科技革命和产业变革的着力点，成为新一代信息技术的聚焦点，推动经济社会各领域从数字化、网络化向智能化加速跃升。[2分] A新材料技术 B新一代人工智能 C新生物技术 D新能源技术 7. （）年11月24日，设施通过国家验收，标志着我国唯一的国家级野生生物种质资源库
A1949 B1979 C2009 D2019 8. 以下哪个国家或地区不面临严重的水资源压力:（）。[2分] A巴西 B中国东部 C北非 D阿拉伯地区 9. （）是世界第一台速度超过每秒10亿亿次的超级计算机。[2分] A天河二号 B神威?太湖之光 C顶点 D山脊 10. 机器学习是指通过（）在机器上训练模型，并利用模型进行分析决策与行为预测的过程。[2分] A数据 B算法 C算力 D数据和算法 11. 以下哪点不是我国水资源分布情况的特点：（）。[2分] A人均占有量高 B南方水多 C北方水少 D西部水少 12. 生物医药材料被许多国家列入关键高技术新材料发展计划，下列不属于生物医药材料研发重点方向的有（）。[2分] A组织工程支架材料 B压电材料 C组织修复和替代材料 D人造器官 13. （）是标准模型中最后一种被发现的粒子。[2分] A中微子 B希格斯玻色子 C暗物质 D暗能量 14. 区块链技术较早出现在2008年发表的奠基性论文《比特币：一种点对点电子现金系统》中，这篇论文的作者是（）。[2分] A尼尔?金
《物理前沿专题》教学大纲 本课程教学大纲依据应用物理学专业2015版人才培养方案制定。 课程名称：物理前沿专题 课程代码：B1509121 课程管理：数理学院应用物理学教研室 教学对象：应用物理学专业 教学时数：总时数 32学时，其中理论教学 32 学时，实验实训 0 学时。 课程学分：2 课程开始学期：5 课程性质：专业教育拓展课程 课程衔接：（1）先修课程：无先修课程 （2）后续课程：多门专业课 一、课程教学目标及要求 本课程的教学的目标是：1、开阔本科高年级学生和研究生的物理学视野，使他们对物理学的各个前沿问题有一些初步的了解，以便于今后选择适合的研究或作领域；2、给学生今后的学习与研究提供一个向导；3、激发学生对物理学，特别是对基础物理学和理论物理学的热情，鼓励他们从事物理学教学与研究工作，为发展中国和世界的物理学做出项献。 二、教学内容及要求 第一专题信息技术前沿（发展趋势） （一）教学目标 使学生对信息技术前沿（发展趋势）有比较深入的了解和掌握。 （二）知识点及要求 1. 低维半导体结构中量子信息基础研究 2．单个小量子结构物理 3．硅基光电子集成中的纳米结构设计及其基本物理问题和基本功能研究（三）教学重点与难点
重点难点： 低维半导体结构中的量子信息、单个小量子结构物理、硅基光电子集成中的纳米结构设计及其基本物理问题和基本功能 第二专题分子层面的信息技术及相关技术 （一）教学目标 使学生对分子层面的信息技术及相关技术有比较深入的了解和掌握。 （二）知识点及要求 1. 固态量子信息过程与分子电子器件 2．在分子层次上的基本问题与应用研究 （三）教学重点与难点 重点难点： 固态量子信息过程与分子电子器件 在分子层次上的基本问题与应用研究 学生掌握要点： 1. 固态量子信息过程与分子电子器件 2．在分子层次上的基本问题与应用研究 第三专题材料科学技术前沿 （一）教学目标 使学生对材料科学技术前沿有比较深入的了解和掌握。 （二）知识点及要求 1. 自旋电子学 2．有机固体材料的机理研究及设计与合成 3．半导体材料中与自旋有关的量子现象 （三）教学重点与难点 重点难点： 自旋电子学、有机固体材料的机理研究及设计与合成 、半导体材料中与自旋有关的量子现象
“物理”一词最早出现于希腊文，原意是指自然。古时欧洲人称呼物理学作“自然哲学”。物理学是一种自然科学，主要研究的是物质，在时空中物质的运动，和所有相关概念，包括能量和作用力。更广义地说，物理学是对于大自然的研究分析，目的是为了要明白宇宙的行为。物理学的发展历史可以追溯到两千多年以前，人们对于大自然的好奇催生了物理学这门学科。物理学的发展经历了很长的一段时间，可以说物理学是一门历史最悠久的自然科学。在过去两千年，物理学与哲学，化学等等经常被混淆在一起，相提并论。直到十六世纪科学革命之后，才单独成为一门现代科学。现在，物理学已成为自然科学中最基础的学科之一。然而经典物理学的大厦的建立还是要归功于牛顿的经典理论。 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。 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
摘要论述了在实施素质教育的今天，作为公共课的大学物理教学中应注重渗透现代物理前沿知识教学。其有利于学生的物理思想培养，有利于学生思维能力的培养，有利于激发浓厚的研究兴趣，是时代发展的要求。 关键词物理教学物理前沿知识渗透 当前，我国高等教育改革已步入深化教学改革，实施素质教育、提高教学质量的新阶段，物理学为现代科学与技术的基础，作为公共课的大学物理课程自然有着极其重要的作用。在面临课时少、内容多等客观因素情况下，教师总是回避和忽视物理教学的现代和前沿知识的介绍。其实这是1种不妥的认识和作法。 如何加强素质教育、提高课堂教学质量，是当前我国教育改革的重要课题之1。而在大学物理教学中适时地渗透现代物理和前沿知识，让学生了解当前物理学前沿正在研究的热门科学难题，是提高教学水平的必由之路，其有利于学生的物理思想培养，有利于学生思维能力的培养，有利于激发浓厚的研究兴趣、唤醒神圣的好奇心，更是时代发展的需求。 1 渗透现代物理前沿知识教学有利于学生的物理思想培养 物理学发展的重要1环，就是在不断地提出假说，并经过实验验证，对提出假说进行完善或者摈弃的过程。在现代物理和前沿知识的研究中这1思想体现得尤其突出。例如：“玻尔理论”的提出，打破了经典物理学1统天下的局面，开创了揭示微观世界基本特征的前景，为量子理论体系奠定了基础，这是1种了不起的创举，不愧为爱因斯坦的评价——玻尔的电子壳层模型是思想领域中最高的音乐神韵。玻尔理论也有其局限性：这个理论本身仍是以经典理论为基础，且其理论又与经典理论相抵触.它只能解释氢原子的光谱,在解决其他原子的光谱时就遇到了困难。如把理论用于非氢原子时,理论结果与实验不符,且不能求出谱线的强度及相邻谱线之间的宽度.这些缺陷主要是由于把微观粒子(电子,原子等)看作是经典力学中的质点,从而把经典力学规律强加于微观粒子上(如轨道概念)而导致的。可见，科学的进步就是有继承才有发展，继承必须寻找正确的方法，科学的继承方法就是有批判地继承，这样才能前进。我们的大学物理教学就是应该通过向学生灌输现代物理前沿知识，培养学生的物理思想。 2 渗透现代物理前沿知识教学有利于学生思维能力的培养 3 渗透现代物理前沿知识教学有利于激发浓厚的研究兴趣在大学物理教学中如果能重视新知识、新技术的介绍，不仅能起到起点缀的作用，更重要是能激发学生浓厚的研究兴趣、唤醒神圣的好奇心。同时还可以让学生明白，有许多问题是不能用经典物理解决的，必须要用近代物理才能解决，能给学生留下1个悬念，以达到激发学生学习兴趣的目的。 4 渗透现代物理前沿知识教学更是时代发展的要求 当今社会，是1个科技高度发展，生产突飞猛进的社会，是1个信息加竞争的时代。在世界范围内的经济竞争，日趋激烈。而经济竞争，主要是科技竞争;科技竞争，主要是人才竞争;人才竞争，主要是教育的竞争。而大学物理教学，也不可避免地要投入这场竞争中。物理学作为现代科学技术的基础科学，是青年学生接受科学教育的重要组成部分，它对培养学生具备基本的科学素质起着突出的作用。因而，它在最基本的层次上决定着1个国家公民的科学文化素质及科技发展的程度。所以，大学物理教学不能裹足不前，要适应时代的需要，要进行必要的改革和创新。在大学物理教学中，渗透现代物理前沿知识教育，是适应科技竞争的需要，时代的需要。
现代物理学在科技中的 应用 LEKIBM standardization office【IBM5AB- LEKIBMK08- LEKIBM2C】
现代物理学在航天技术中的应用 我国航天技术持续的不断发展，为我国空间科学的发展以及空间探测奠定坚实的基础。空间的物理学研究将不仅带动我国基础科学研究，而且将引领我国航天技术水平的进一步提高，有效促进空间科学与航天科技水平的协调发展。自上世纪90年代开始，我国利用“神舟”号飞船和返回式卫星，在空间材料和流体物理以及空间技术研究等领域开展了大量实验研究，取得一批重要成果。根据我国空间科学中长期发展规划，将利用返回式卫是进行微重力科学实验，同时探讨进行引力理论验证的专星方案。空间的物理学研究涉及空间基础物理、微重力流体物体、微重力燃烧、空间材料科学和空间生物技术等学科领域。空间基础物理涉及当今物理学的许多前沿的重大基础问题，在科学上极为重要，在我国还是薄弱领域。随着我国经济实力的增长，应该适时地安排引力理论家验证的专星研究。一、空间引力实验与引力波探测基础物理实验研究检验现有引力理论的假设和预言、寻找新的相互作用和引力波探测将为认识引力规律和四种相互作用的统一理论提供实验依据。加强空间引力实验和空间天文观测对于我国在空间基础科学领域参与国际竞争和发展高新空间技术具有重要牵引意义。与会专家认为应开展如下研究工作: 1、空间等效原理实验检验(TEPO); 2、空间微米作用程下非牛顿引力实验检验(TISS); 3、激光天文动力学空间计划(ASTROD); 4、空间引力波探测。 二、空间的冷原子物理和原子钟研究 冷原子和玻色爱因斯坦凝聚是当代物理学中最活跃的领域之一，它为探索宏观尺度上物质的量子性质提供了独一无二的介质。该领域的研究可以加深人们对基本物理规律的理解，同时具有重要的应用前景。此外，高准确度的时间频率标准是精密测量和探索研究基本物理问题的关键和基础，在应用技术上均占有是十分重要的地位。微波原子钟与光钟在空间物理有着广泛的应用前景，它不仅可以改进卫星定位导航系统，而且在深空跟踪和星座定位等深空科学上有着不可替代的作用。为了突破地面实验的温度极限和空间尺度，增加测量时间，以便进行更高精度的测量和探索新的物理现象，在微重力环境下进行冷原子物理实验是非常必要的。专家建议开展如下研究工作: 1、空间实验室中的物质波及其相干性研究; 2、微重力条件下用冷原子和玻色爱因斯坦凝聚探索物理极限; 3、空间超高精度微波原子钟; 4、空间高精度光钟。 三、微重力流体物理
2020年公需科目当代科学技术前沿知识答案(共50题，共100分) 一. 单项选择题 (共20题，共40分) 1. 目前高产的稻麦品种的光能利用效率仅为（A ）左右，远远没有达到理 论值，挖掘和提高光能利用效率具有巨大的潜力。[2分] A0.1% B0.5% C1% D1.5% 2. 下列不是中微子天文学重要进展的是（D ）。[2分] A首次捕捉到源自太阳系外的高能中微子 B首次探测到来自银河系以外的高能中微子信号 C将捕捉到的高能中微子溯源到距地球约37.8亿光年的耀变体 D发现希格斯玻色子 3. 目前，全球固体废物领域技术创新最为活跃的国家是以下哪个国家：（D ）。[2分] A美国 B德国 C日本 D中国 4.
“十三五”期间，我国把控制能源消费总量作为重要任务，其中煤炭作为控制总量的重点，煤炭的消费比重将降到（ C ）以下，并将加快研究制定商品煤系列标准和煤炭清洁利用标准。[2分] A20% B40% C60% D80% 5. 第一代基因编辑技术指的是（B ）。[2分] A巨型核酸酶 B锌指核酸酶 C转录激活因子样效应物核酸酶 DCRISPR/Cas 6. 以下哪种非常规能源的生产技术尚处于研发阶段：（D ）。[2分] A油页岩 B煤层气 C页岩气 D天然气水合物 7. 近十几年来，我国煤炭消费量呈逐年增长态势，但未来我国煤炭消费量上升的可能性比较小，预计到（A ）年消费量达到峰值。[2分] A2020 B2025 C2030 D2035
8. 目前，以疫苗为主的生物治疗目前在全球迅速发展，下列不属于以疫苗为主的生物治疗的是（C ）。[2分] AT细胞激活与调节 B树突状细胞疫苗 C手术治疗 DT细胞过继转移 9. 以（D）为代表的物联网智能信息技术将在制造业智能化、网络化、服务化等转型升级方面发挥重要作用。[2分] A自动驾驶 B增强现实 C量子计算 D信息物理系统 10. 近年来，一系列信息技术的发展及其在设施农业中的结合应用，颠覆了传统农业生产方式，发展出了智能高效的设施农业。以下哪项信息技术与设施农业的智能化发展无关：（D）。[2分] A物联网 B云计算 C人工智能 D集成电路
2020年公需科目当代科学技术前沿知识考 题及答案 一、单项选择题。（40分） 1.新能源汽车最重要和成本最高的核心组成部分是: ( A ) 。[2分] A动力电池B电动机C车体 D驾驶控制系统 2.世界各大海域已发现的天然气水合物中，甲烷气体占水合物分解气的比重可达( D )以上。[2分] A 20% B 50% C 70% D 90% 3.目前我国哪项第四代裂变反应堆技术达到世界领先水平: ( A ) 。[2分] A高温气冷堆B超临界轻水堆C钠冷快中子堆D熔盐堆 4.世界主要国家都将发展机器人产业作为保持和重获制造业竞争优势的重要战略手段，下列战略不包含机器人发展相关举措的是(D )。[2分] A美国国家机器人计划B欧洲机器人技术公私合作伙伴计划C 日本机器人新战略D美国国家量子计划 5.以下哪点不是我国水资源分布情况的特点: ( A )。[2分] A人均占有量高B南方水多C北方水少D西部水少 6.(B )是标准模型中最后-种被发现的粒子。[2分] A中微子B希格斯玻色子C暗物质D暗能量 7.2000年9月，在联合国千年首脑会议上，世界各国领导人共同
签署了千年发展目标(MDGs)，其中千年发展目标不包括以下哪项: ( D ) 。[2分] A消灭极端贫穷和饥饿B促进男女平等并赋予妇女权利C普及小学教育D实现共同富裕 8.第二代基因编辑技术指的是( C )。[2分] A巨型核酸酶 B锌指核酸酶 C转录激活因子样效应物核酸酶D CRISPR/Cas 9.发现希格斯玻色子的物理装置是( C )。[2分] A大型正负电子(LEP) 对撞机 B万亿电子伏特加速器(Tevatron) C 大型强子对撞机(LHC)D斯坦福直线对撞机(SLAC) 10.目前，( A )的高分辨率光学卫星在技术与应用方面处于世界领先地位。[2 分] A美国B俄罗斯C日本D以色列 11.新发和烈性传染病不仅对人类社会安全造成严重危害，同时也考验着世界各国公共卫生系统应对新发和烈性传染病的防控能力。下列不属于新发和烈性传染病的是(B )。[2分] A严重急性呼吸综合征B阿尔茨海默病C甲型流感 D中东呼吸系统综合征 12.瑞典宣布将在(A )年成为全球首个告别石油的国家，称届时将没有汽车再使用汽油，生活用能(如电力、取暖)不再使用燃料油。[2分] A 2020 B 2060 C 2070 D 2100
16 第二章 物理学的两个前沿 从十七世纪以来，物理学的理论和研究方法不断地向其它学科移植渗透，对其它学科的建立和发展起到了有力地推动作用。这种趋势在二十世纪三十年代以后明显地得到增强，相继产生了一系列物理学的新部门和边缘学科，如量子化学、生物物理学、天体物理学和广义相对论宇宙学等等，这些学科大多数也成为现代物理学发展的前沿，并且给现代科学技术的发展提供了新思路和新方法。 二十世纪的物理学呈现出高速发展的状况，其内容之丰富，思想之深刻和观念之新颖，远非过去物理学发展的各个历史时期所可比拟。现代物理学远远超出了宏观物体缓慢运动的范围。从微观领域来说，人们的研究已经深入到原子内部、基本粒子内部，发现了大小不断减小、能量不断增加的许多连续的层次原子、原子核、基本粒子、夸克等。目前还无法预见这个层级链条有没有一个终端。从宏观领域来说，人们的视野已经扩展到半径为150亿光年的宇宙范围，依次突破了银河系、星团、星系和总星系的领域。物理学的一系列成果在理论思想上突破了原子不可分、元素不可变的观念、运动只具有连续性的观念、绝对时空观念以及机械决定论的局限性；提出了量子态、波粒二象性、几率决定性、四维时空与弯曲时空、实物与场的联系和转化以及宇宙膨胀的思想，物理学基本观念和理论基础发生了质的飞跃。 粒子物理学是探索物质组成的基本学科，又叫高能物理。人们常通过高能物理实验的手段取得实验数据，再验证理论。 1897年汤姆逊发现电子。1911年卢瑟福用“散射实验”证实原子是由原子和原子核组成。1932年又确定原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成，同年还发现了正电子。之后，人们制造了高能量的加速器来加速电子或质子，用它们作炮弹轰开了中子、质子等，以期了解其内部结构，在剧烈的碰撞过程中产生了许多粒子。 现在已经发现的粒子有400多种，绝大部分都是不稳定的，不能在自然界中长期存在，只能在高能质子或电子与原子核碰撞或者互相对撞的过程中产生。早期的加速器都是加速粒子去打固定靶，这种碰撞方式的有效能量比入射粒子的能量要小得多，在高能量的情况下更是如此，因为大部分的能量都耗费在质心运动上了。后来就发展了对撞机，即使两束能量相同的粒子相对进行碰撞，由于这时质心的速度为零，因而粒子的全部能量都能有效地被利用。从20世纪30年代发明加速器以来，加速器的能量提高很快，大约每十年增加一个数量级，30年代为Mev 量级，90年代则达到了Tev 量级。目前正在建造的能量最高的加速器是欧洲核研究中心的大型强子对撞机（LHC ），两束质子的最大能量各为8Tev ，对撞机能量为16Tev 。目前研究粒子性质的加速器最大能量只达到310Gev （0 10Tev ）量级，离物理学的大统一时代，即物理学的绿洲所需的能量1510Gev 量级差12~13个量级。当加速器达到这样的能量水平后，展现在我们面前的将是宇宙的起始状态。 中国科学家为粒子物理的研究作出了重大的贡献。1959年以王淦（gan ）昌为首的中国科学家，用前苏联联合原子核研究所的10Gev 的加速器发现了反西格玛负超子-∑，为粒子物理的研究做出了重要的贡献。1974年丁肇中（S.C.C.Ting ）和里克特（B.Richter ）领导的实验组分别发现了/J ψ粒子。美籍华人科学家蔡永赐以“可能存在的重轻子”为客体，建立了有关的理论体系，对τ子的发现做出了重要的贡献。1991年8月至1992年2月，由我国科学家和美国科学