现代生活于物理学
仰观浩瀚的宇宙，我们会为它的广阔无垠所震撼；俯察喧闹的尘世，我们会为它的复杂多变而困惑。在伟大的自然面前，每个人部会不由自主地感受到自身的渺小。然而，人之惭以为人，就在于拥有可以思维的大脑，能从纷繁芜杂的自然现象中总结出客观规律，并以此来更好地认识自然，改造自然。这些“自然之律”一一科学中的各种定理，乃是人类思想宝库中最绮丽的瑰宝。
科学定理，不仅体现了宇宙、自然、科学之美，而且蕴涵着许多科学思想、科学方法、科学精神的精髓。它们的出现极大地促进了科学技术的发展，在改善火类生活、改变世界面貌、推动社会发展的过程中显现出巨大的力量。万有引力定律与人类遨游太空，爱因斯坦质能方程与原子弹爆炸，就是这种力量最生动的体现。一代又一代的科学家们探究科学定理的过程，不仅包含着艰苦的探索、曲折的历程和动人的故事，还有成功与失败、欢乐与悲伤，甚至还包括血和泪。其中蕴涵的人文精神，堪称人类文明发展过程中最宝贵的财富。作为人类文明的传承者，我们应该了解它们。
物理是一门历史悠久的自然学科，物理科学作为自然科学的重要分支，不仅对物质文明的进步和人类对自然界认识的深化起了重要的推动作用，而且对人类的思维发展也产生了不可或缺的影响。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，都是物理学家科学素质、科学精神以及科学思维的有形体现。随着科技的发展，社会的进步，物理已渗入到人类生活的各个领域。例如我们每天出行的交通工具，给我们带来的方便和快捷。
下面我们就从汽车谈起，汽牛已成为现代生活中最重要的交通运输工具之一，它包含着许许多多的物理知识。
一、力学方面
(一)汽车受到竖直向下的重力作用，其质量越大，重力也就越人，并且其底盘质量都较人，这样可以降低汽车的重心，增加汽车行驶时的稳度。汽车受到地面对车的支持力，在水平路面上时，所受支持力与重力是-x,t平衡力，大小相等，方向相反；同时汽车对地面有压力，对地面的压力和路面的支持力是一对作用力与反作用力，大小相等，方向相反。但汽车过拱桥时因要改变运动状态(可看作圆周运动，需向心力)，桥面对车的支持力小于重力，车对桥面的压力也就小于重力，而在过下凹路面时，则与之相反。(二)汽车的车身设计成流线型，可以减小汽车行驶时受到空气的阻力。在汽车快速行驶时，车的尾部会形成一个低气压区，尾部尘土飞扬，因此汽车后窗玻璃通常都是固定不能打开的。在高速小轿车后面还有类似飞机一样的尾翼，可防止高速行驶时因向上和向下的气压差而形成升力，减小了对地面的压力，从而使摩擦力减小，影响行车安全。(三)汽车前进的动力来自地面对主动轮(大多数汽车是后轮驱动)向前的摩擦力，而从动轮(前轮)与地面的摩擦力向后。(四)汽车在平直路面匀速前进时牵引力与阻力互相平衡，合力为零；加速时牵引力大于阻力，合力向前；减速时则与之相反。汽车转弯时，司机要转动方向盘，地面给车一个向内侧的摩擦力以改变车的运动状态(弯道处常常外侧比内侧高，同时使支持力和重力也形成一个向内的合力，防止因摩擦力过小不能提供足够的向心力，从而导致汽车转弯时出现向外打滑现象，以致引起侧翻)。而且汽车在转弯时，乘客会因为具有惯性向拐弯的外侧倾倒。汽车急刹车(减速)时，司机踩刹车通过增大压力来增大摩擦力，车轮与地面的摩擦由滚动摩擦变成滑动摩擦(急刹车时)，从而使车作减速运动，乘客也会闪惯性向车前方倾倒；加速或突然启动时，乘客又会因惯性向后仰。(五)不同用途的汽车，车轮宽度、大小和个数不同，与汽车对路面的门i强大小有关。车轮表面做成凹凸不平，是通过增大接触面的粗糙程度来增人摩擦。在冰冻的路面上行驶时，常在路面L撒盐或煤渣，在车轮上套上防滑链来增大摩擦，而且要减速行驶。(六)汽车的座椅都设计得比较宽大，这样就减小了对乘客身体的压强，使人乘坐着感觉舒服一些。汽车修理中用的千斤顶等利用密闭液体能够传递压强，用较小的力就能获得较大的动力。(七)大量应用了简单机械：①方向盘、车轮、开窗摇柄等都是轮轴，②刹车杆、调速杆等装置是省力杠杆。(八)汽车爬坡时要换成低速档：由P=Fv可知，在功率一定时，降低速度，可获得较大的牵引力。(九)汽车行驶
中还涉及速度、路程、时间及计费方面的计算，参照物与运动状态的描述等问题。(十)认识限速、里程、禁鸣等标志牌，了解其含义。交通管理方面要求：1、小汽车的司机和前排乘客必须系好安全带，这样可以防止惯性的危害；2、严禁车辆超载，不仅仅减小车辆对路面的破坏。还能减小摩擦、惯性等；3、严禁车辆超速，防止急刹车时，因反应距离和制动距离过长而造成车祸；④严禁酒后驾车和疲劳驾车。
二、热学方面
(一)汽车发动机常用柴油机或汽油机等内燃机，利用燃料燃烧把化学能转化为内能，再把内能转化为机械能对外做功。(二)发动机外装有水套，用循环流动的水帮助发动机散热，是因为水的比热容大。(三)冬天，为防止水结冰反常膨胀冻裂水箱，入夜时要排尽水箱中的水；而在寒冬时用冷水洗车比用热水洗车好，这样不易结冰。(四)小汽车的后窗玻璃板中嵌有一道道的电热丝，可防止车内的水蒸气液化后附着在玻璃七。(五)刚坐进汽车或有汽车从你身旁驶过时，因扩散现象会闻到浓浓的汽油味。(六)空调车车窗玻璃设计成双层的，在空调打开后要开好门窗，可减少热抟递。(七)环保汽车使用气体或液体燃料(如甲烷、乙炔、氢气、乙醇等)，可减小对大气的污染。
三、声学方面
(一)汽车喇叭振动发声，而发动机的噪声又要尽量减弱(发动机的烟筒上装配消音器，是在声源处减弱噪声)。(二)为减轻车辆行驶时的噪声对道路旁边居民的影响，在道路旁设置屏障或植树，是在传播过程中减弱噪声。(三)喇叭发声：电能转化为机械能，以声波形式通过空气向周围传播。四、电学方面(一)低J玉对人体相对安全些(在干燥环境下对人体的安全电压为36＼7)，所以供电系统均为低电压(12、。或24、)。汽车的发动机常用低压电动机起动，电动机的原理是根据磁场对通电导体的作用工作的，它把电能转化为机械能。(二)汽车电动机(汽车电机)常用车载电瓶(蓄电池)供电，汽车运行过程中又利用车轮带动车载发电机发电，给蓄电池充电。给蓄电池充电时，电能转化为化学能储存起来，此时蓄电池是用电器用蓄电池给电动机供电时，化学能转化为电能，此时蓄电池才是电源。(三)车载蓄电池还被用来为汽车上配装的空调、电扇、收录机、cD机及各种用途的电灯供电，方便地电能转化为机械能、声能、光能等等。(四)油罐车的尾部通常要挂一条铁链直达路面，这样做有利于使运输过程中因颠簸摩擦而产生的静电荷迅速传到大地，避免因静电堆积而放电引起灾难。
五、光学方面
(一)汽车旁的观后镜，交叉路口的观察镜用的都是凸面镜，可以开阔视野。(二)汽车在夜间行驶时，车内一般不开灯，这样可防止车内乘客在司机前的挡风玻璃上成像，干扰司机正确判断。(三)汽车前的挡风玻璃通常都不直立(底盘高人的车除外)，这是因为挡风玻璃相当于平面镜，车内物体易通过它成像于司机面前，影响司机的判断。(四)汽车尾灯灯罩：角反射器可将射来的光线反回，保证后面车辆安全。(五)汽车头灯：凹面镜反射原理，近距光灯丝在焦点附近，远距光灯丝在焦点上。(六)汽车的雾灯发黄光，是因为黄光不易被散射，在雾天更容易被远处的人发现。
六、汽车上的新技术现在许多汽车还应用了电子防盗报警器进行防盗，电子燃油喷射系统以节省燃油和减少排出的废气对环境的污染，安装导航定位系统(中国北斗导航系统、美同全球定位系统GPS、俄罗斯全球导航系统、欧洲伽利略导航卫星系统计划)进行定位、测速等，安装ABS(使车轮与地面之间保持接近滑动又未滑动状态，缩短刹车距离)+EBD(在汽车制动的瞬间，高速计算出四个轮胎由于附着不同而导致的摩擦力数值，然后调整制动装置，使其按照设定的程序在运动中高速调整，达到制动力与摩擦力的匹配，以保证车辆的平衡和安全)防止汽车在急刹车时出现甩尾和侧移。
一只苹果从树上掉下来，砸在牛顿的头上。于是产生了万有引力的定律，改变了人们对宇宙的认识，改变了世界发展的进程。故事很浪漫，却并非事实。苹果没有砸中牛顿。23岁的牛顿正在为重力问题冥思苦想，一个苹果掉在地上，触动了他的思绪。“为什么苹果总是垂直地落向地面？”为什么苹果不会斜着落下或飞向天空？提出问题只是探索的起点。他需要运用想象力和联想力，帮助他推测地心存在着引力。然而，任何理论假说，都需要求证。牛顿有良好的数学知识。他运用数学的语言描述并剖析自然的现象，用微积分研究动力学，以数学公式表达引力的定律。所以，牛顿发现了万有引力定律。在日常生活中，我们或多或少地会看到苹果落到地面上。有多少人提出过问题：“为什么？”。
我们在学校接受的教育，更多地是记住老师传授的那一套一套问题的答案，一个一个结论，一条一条定律。我们甚至不善于提出问题，或者缺乏激情和兴趣去思索假设，或者没有勇气和真诚去寻求验证。我们的生活中处处可看到物理科学与我们息息相关，生活中并不缺少科学和问题等待着我们的回答,而是我们如今缺少对于生活的观察,只要我们仔细观察生活,其实这个世界很美妙,有很多问题等待着
我们去解决,让我们成为下一位牛顿吧!!仔细观察生活吧!!
第一章测试 1 【多选题】(2分) 人类有5000年的文明史，为什么在漫长的历史中，人类的生活方式、生产方式没有发生根本性变化？ A. 因为技术还不够成熟 B. 以上各原因都不是 C. 因为人们的思维方式没有发生根本性的变化 D. 因为物理学还没有发展起来 2 【多选题】(2分) 为什么直到18世纪工业革命，特别是19世纪电力技术革命、20世纪物理科学的百年成果以后，人类社会才发生了如此迅速的一次又一次革命性发展？ A. 因为物理学的迅速发展 B. 因为数学的迅速发展 C. 因为化学的迅速发展 D. 因为物理学成果的迅速推广
3 【单选题】(2分) 第一次技术革命的物理基础是什么？ A. 电磁学和热力学 B. 牛顿力学和热力学 C. 牛顿力学和光学 D. 牛顿力学和相对论学 4 【单选题】(2分) 第二次技术革命的物理基础是什么？ A. 牛顿力学 B. 相对论学 C. 经典电磁场理论 D. 热力学
5 【多选题】(2分) 第三次技术革命的物理基础是什么？ A. 相对论 B. 热力学 C. 电磁理论 D. 量子力学 6 【多选题】(2分) 为什么说物理学改变了世界的面貌？ A. 以上各种原因都不是 B. 因为物理学上的每一次重大突破都带来了新的新兴学科、交叉学科的崛起1014cm-3 C. 因为物理学的迅速发展推动了整个科学和技术甚至社会的发展 D. 因为物理学上的每一次重大突破都带来了新技术学科的崛起
7 【多选题】(2分) 物理学的发展催生了大量新学科，以下哪些学科与物理学的发展有关 A. 量子化学、拓扑量子场论、分子生物学 B. 人文科学、量子化学、拓扑量子场论 C. 分子生物学、人文科学、量子化学 D. 拓扑量子场论、分子生物学、量子化学 8 【单选题】(2分) 1905年，爱因斯坦创立狭义相对论，提出了著名的什么关系式？从理论上预言了原子内部蕴藏着巨大的能量。 A. 质能 B. 动量 C. 量子 D. 动能
无机发光材料研究现状 许柏涛 2010级物理学专业 摘要：本文主要讲述无机发光材料的发光原理、类别、应用以及对未来的展望。 关键字：LED发光二极管；无机发光材料；半导体照明；发光机理。 引言 在当前全球能源短缺危机不断升高的背景下，节约能源是我们面临的重要问题。在同样亮度下，LED（发光二极管）电能消耗仅为白炽灯的1／10，而寿命则是白炽灯的100 倍。目前我国每年用于照明的电力约2500 亿千瓦时，如果采用LED 照明，每年就可节电2200 多亿千瓦时，而这个数字是三峡电站年发电量的3 倍，可见LED 的节能效果相当可观。发光材料已成为人们日常生活中不可缺少的材料，被广泛地用在各种显示、照明和医疗等领域，如电视屏幕、电脑显示器、X射线透射仪等。目前发光材料主要是无机发光材料，从形态上分，有粉末状多晶、薄膜和单晶等。最近，有机材料在电致发光上获得了重要应用。[１] 一．L ED的结构及发光原理 1.LED结构：LED的核心部分是半导体组成的芯片，芯片利用胶体固定在支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，整个芯片采用环氧树脂进行封装。所以方正性能较好。如图1.
图1 LED结构 2. LED发光原理：半导体芯片主要是由P型半导体和N型半导体组成。在P型半导体里面是地迁移率的空穴占主导地位，在N型半导体里面是高迁移率的电子占主导地位。这两种半导体之间的载流子浓度是不同的，可以产生相互扩散形成一个过渡层，称为P-N结；在正常条件下，P-N结中的内电厂起到势能垒作用，可以组织电子和空穴继续扩散而发生复合。而当在P-N结两端施加正向电压时外加电场可以降低是能类区域内的电场强度，进而破坏P-N结附近载流子的动态平衡。于是电子从N区注入到P区，空穴从P区注入到N区；这样注入的少数载流子与被注入的多数载流子发生复合，复合产生的能量就会以光子的形式散射出去。如图2. 图2 LED发光原理（半导体照明原理） 二．LED光源的特点 1. 电压：LED使用低压电源，供电电压在6-24V之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。 2. 效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少80%。 3. 适用性：很小，每个单元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境。 4. 稳定性：10万小时，光衰为初始的50% 。
历史上最伟大的物理学家排名1：牛顿(经典力学、光学) 牛顿（Sir Isaac NewtonFRS, 1643年1月4日--1727年3月31日）爵士，英国皇家学会会员，是一位英国物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家和炼金术士。他在1687年发表的论文《自然哲学的数学原理》里，对万有引力和三大运动定律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里牛顿像(21张)物理世界的科学观点，并成为了现代工程学的基础。他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性，展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律；从而消除了对太阳中心说的最后一丝疑虑，并推动了科学革命。在力学上，牛顿阐明了动量和角动量守恒之原理。在光学上，他发明了反射式望远镜，并基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察，发展出了颜色理论。他还系统地表述了冷却定律，并研究了音速。在数学上，牛顿与戈特弗里德·莱布尼茨分享了发展出微积分学的荣誉。他也证明了广义二项式定理，提出了“牛顿法”以趋近函数的零点，并为幂级数的研究作出了贡献。在2005年，英国皇家学会进行了一场“谁是科学史上最有影响力的人”的民意调查，牛顿被认为比阿尔伯特·爱因斯坦更具影响力。 2：爱因斯坦(相对论、量子力学奠基人) 爱因斯坦（Albert Einstein，1879年3月14日-1955年4月18日），举世闻名的德裔美国科学家，现代物理学的开创者和奠基人。爱因斯坦1900年毕业于苏黎世工业大学，1909年开始在大学任教，1914年任威廉皇家物理研究所所长兼柏林大学教授。后因二战爆发移居美国，1940年入美国国籍。
十九世纪末期是物理学的变革时期，爱因斯坦从实验事实出发，从新考查了物理学的基本概念，在理论上作出了根本性的突破。他的一些成就大大推动了天文学的发展。他的量子理论对天体物理学、特别是理论天体物理学都有很大的影响。理论天体物理学的第一个成熟的方面——恒星大气理论，就是在量子理论和辐射理论的基础上建立起来的。爱因斯坦的狭义相对论成功地揭示了能量与质量之间的关系，解决了长期存在的恒星能源来源的难题。近年来发现越来越多的高能物理现象，狭义相对论已成为解释这种现象的一种最基本的理论工具。其广义相对论也解决了一个天文学上多年的不解之谜，并推断出后来被验证了的光线弯曲现象，还成为后来许多天文概念的理论基础。 爱因斯坦对天文学最大的贡献莫过于他的宇宙学理论。他创立了相对论宇宙学，建立了静态有限无边的自洽的动力学宇宙模型，并引进了宇宙学原理、弯曲空间等新概念，大大推动了现代天文学的发展。 3：麦克斯韦(经典电动力学、经典统计力学) 詹姆斯·克拉克·麦克斯韦，英国物理学家、数学家。麦克斯韦主要从事电磁理论、分子物理学、统计物理学、光学、力学、弹性理论方面的研究。尤其是他建立的电磁场理论，将电学、磁学、光学统一起来，是19世纪物理学发展的最光辉的成果，是科学史上最伟大的综合之一。他预言了电磁波的存在。这种理论遇见后来得到了充分的实验验证。他为物理学树起了一座丰碑。造福于人类的无线电技术，就是以电磁场理论为基础发展起来的。麦克斯韦大约于1855年开始研究电磁学，在潜心研究了法拉第关于电磁学方面的新理论和思想之后，坚信法拉第的新理论包含着真理。于是他抱着给法拉第的理论“提供数学方法基础”的愿望，决心把法拉第的天才思
生物学与物理学的结合 ——生物物理学 生物物理学是物理学与生物学相结合的一门交叉学科，是生命科学的重要分支学科和领域之一。生物物理学是应用物理学的概念和方法研究生物各层次结构与功能的关系、生命活动的物理、物理化学过程和物质在生命活动过程中表现的物理特性的生物学分支学科。生物物理学旨在阐明生物在一定的空间、时间内有关物质、能量与信息的运动规律。 19世纪显微镜的应用导致细胞学说的创立。以后从简单显微镜发展出紫外、暗视野、荧光等多种特殊用途的显微镜。电子显微镜20世纪20年代开始陆续发现生物分子具有铁电、压电、半导体、液晶态等性质，生命体系在不同层次上的电磁特性，以及生物界普遍存在的射频通讯方式。1980年发现两个人工合成DNA片段呈左旋双螺旋，人们普遍希望了解自然界有无左旋 DNA存在。1981年人们在两段左旋片段中插入一段A-T对，整个螺旋立即向右旋转，能否说明自然界不存在左旋DNA呢?这种特定的旋光性对生命活动的意义现仍无答案。 生命活动的物理及物理化学过程的一个主体部分。生物都是含水的，研究水溶液中电子的行为，对了解生命活动的理化过程极为重要。人们已经发现了生物的质子态、质子非定域化和质子隧道效应等现象，因此需进一步开展量子生物学的研究，探索这些基本粒子在活体
音乐等情况下脑活动的不同状态。表明脑在不同情况下代谢活动是完全不同的。这就是神经性障碍的病患者的理想诊断方法。 工业方面：为实现工业改造中高灵敏度条件下小型化自动化，生物原型（模板）是取之不尽的源泉。分复杂的化工厂，无需加温加压即以无比短暂的速度，全部自动化地合成与分解。几乎没有三废需要处理。生物又是最精密的电子工厂，厂里零部件之小、灵敏度、精确度之高无与伦比。不仅全部都是自动控制，而且代偿性强。例如螳螂的测速绝技──在0.05秒内测准掠过它眼前小虫的大小、方向与飞行速度──的装置只是它的一对大复眼和颈部的本体感受器。生物物理学把原型加以研究，然后进行数学模拟和电子模拟，先后制成了电子蛙眼跟踪器──跟踪移动目标、水母风暴预报装置、高清晰度的电视（仿鲎眼侧抑制原理）等。人们已开始探索以分子为元件的计算机的可能性。 一方面物理及物理化学技术的应用促进了生物物理学的发展；另一方面技术在应用于生物对象时必须有所改进。比如最早电子顺磁共振波谱仪（ESR）应用于生物材料，首先碰到含水、恒温等问题。一般研究活物质的技术都要求满足：低能量、无损伤、小样品、短时间、最迫近生活状态等条件。这些条件难度都较高，因此，生物物理学对技术的发展也有很大的促进。生物物理学是研究活物质的物理学。尽管生命是自然界的高级运动形式，也仍然是自然界3个量（质量、能量和信息）综合运动的表现。只是在生理体内这种运动变化既复杂又迅速，而且随着生物物质结构的复杂化，能量利用愈趋精密，信息量
物 理 学 前 沿 论 文 任课教师 院（系） 班级 姓名 学号 年月日
浅谈物理学在人类文明进步中所起的作用物理学是一门以实验为基础的自然科学，它是发展最成熟、高度定量化的精密科学，又是具有方法论性质、被人们公认为最重要的基础科学。物理学取得的成果极大地丰富了人们对物质世界的认识，有力地促进了人类文明的进步。正如国际纯粹物理和应用物理联合会第23届代表大会的决议《物理学对社会的重要性》指出的，物理学是一项国际事业，它对人类未来的进步起着关键性的作用：探索自然，驱动技术，改善生活以及培养人才。 可以说，远到宇宙深处，近到咫尺之间，大到广袤苍穹，小到分子原子，都是物理学的研究范畴。它不仅研究物体的运动规律，例如月亮为什么会绕着地球转？它还研究物体为什么会做那样的运动。即物理学还研究物体之间的相互作用的规律，还比如刚才的问题，现在我可以回答你，是因为地球对月球存在着引力。 用较为严谨的语言来说，物理学是研究物质存在的基本形式、本质和运动规律，及物体之间的相互作用和转化的规律的科学。它崇尚理性、重视逻辑推理。可以说物理学是关于“万物之理的”科学。我们学习物理呢？就要注重一个“理”字。 经过三百多年的发展，物理学不仅作为一门独立的科学，有完事的科学体系，而且物理学的基本理论、基本的实验方法和精密测试技术，已经越来越广泛地应用于其他学科，极大地推动了科学技术的创新和革命，极大地促进了社会的发展和人类文明的进步。 翻开物理学的篇章，可以发现到处都跳动着美的音符，体现了人们对美的追求与创造。仅以统一性为例。当代物理学的发展，正朝着两个相反的研究方向延伸：最宏大的宇宙与最微小的粒子。令人感到惊讶的是，随着研究的深入，它们两者并非是分道扬镳、越走越远，反倒显示出不少殊途同归、相反相成的迹象。例如，粒子物理学的一些研究成果常被天体物理学家所借鉴，用来探寻宇宙早期演化的图象；反过来，宇宙物理学的研究也为粒子物理学家提供了丰实的信息与印证。于是，物理学中两个截然相反的分支，就这般奇妙地衔接在了一起——犹如一条怪蟒咬住了自己的尾巴。 在自然科学群体中，物理学处于基础和领导地位。进入21世纪的今天，物
《改变世界的物理学》课程教学大纲 课内总学时：36 课程负责人： 一、课程的性质和任务 物理是一门重要的基础科学，是当代技术发展的最主要源泉，物理学的发展对整个人类文化都产生了深刻影响。为了更好地适应当今科学技术和经济、社会的发展，培养更高质量的人才，人文、社会科学学生学点物理知识是非常必要的。这门课只有一学期，且学时数很少，合理的安排好教材内容，使学生对本课程有兴趣，通过学习有所收获，既学到知识，又学到科学思维方法，有利于文科学生科学素质的培养。 二、课程内容，要求，教学方法，手段和学时分配 本课程采取教师课堂讲授，利用电化教学手段，通过录像、演示实验等使课堂教学生动、活泼、直观，提高学生学习兴趣。 第一章导论（2学时） §1.1世界为什么变化这么快 §1.2从自然哲学到物理学 §1.3经典物理学产生的条件和建立过程 §1.4 19世纪物理学的成就和危机 §1.5 20世纪物理学的发展及其特点 §1.6物理学的社会教育和思想教育功能 第二章航天与力学（2学时） §2.1万有引力定律的发展 §2.2宇宙速度与动量及机械能守恒 §2.3人造地球卫星及其应用 §2.4航天器的运动和角动量守恒 第三章无处不在的波（2学时） §3.1振动 §3.2声波 §3.3电磁波概述 §3.4光的反射、折射和全反射 §3.5光的干涉、衍射和偏振 §3.6无线电波、广播和电视 §3.7微波、雷达及其应用 第四章奇妙的有色世界和无色世界——光与物质的相互作用（2学时） §4.1光的量子性 §4.2量子能级间的跃迁和辐射谱 §4.3颜色从哪里来 §4.4红外线与紫外线 第五章微观世界及其探索（2学时） §5.1揭开研究微观世界序幕的三大发现
通过对物理专业导论的学习，我对物理学这门古老而又充满生命力的科学有了新的认识，在高中的基础上又加深了对物理学的理解与体会。 物理学导论这门课程使我学到了很多知识，明白了物理学的发展为人类文明发展提供了必要的前提条件。物理学的发展，促进了科学技术的进步；现代物理学更成为高新技术的基础。 物理学的发展经过了2000年，如今物理学的发展日臻完美，虽然仍有许多不足之处，但是物理学给世界、给全人类带来的改变是显而易见的。其中的每一段历史都值得我们去铭记。 从古希腊杰出思想家亚里士多德在对待“力与运动的关系”问题上，错误的认为“维持物体运动需要力”到意大利物理学家伽利略最早研究“匀加速直线运动”；论证“重物体不会比轻物体下落得快”的物理学家；利用著名的“斜面理想实验”得出“在水平面上运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去即维持物体运动不需要力”的结论，再到英国科学家牛顿：总结三大运动定律、发现万有引力定律。1798年英国物理学家卡文迪许：利用扭秤装置比较准确地测出了万有引力常量G=6.67×11-11N?m2/kg2 。至此经典力学的体系似乎已经完美了。但1905年的奇迹，爱因斯坦提出狭义相对论，波尔，普朗克，海森堡，薛定谔建立量子力学，指出经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体。使得力学朝向另一个高度发展。 从库仑借助卡文迪许扭秤装置并类比万有引力定律，通过实验发现了电荷之间的相互作用规律——库仑定律，到1826年德国物理学家欧姆：通过实验得出导体中的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比即欧姆定律。再到奥斯特发现电流可以使周围针发生偏转（电流的磁效应）再到伟大的法拉第发现了由磁场产生电流的条件和规律——电磁感应现象。最后由麦克斯韦问鼎电磁学，预言了电磁波的存在，指出光是一种电磁波，并从理论上得出光速等于电磁波的速度，为光的电磁理论奠定了基础。著名的麦克斯韦方程组（如石教授说的那样）像诗一样美丽！ 关于光学和原子物理，20世纪更是擦出了惊天大火花，历史上关于光的本质的说法一直争论不休，有人支持牛顿主张的微粒说，有人相信惠更斯的波动说，群雄争霸中光的波粒二象性的理论诞生！它开启了物理学领域的新纪元。原子的结构也被历代争论不休，从汤姆孙的西瓜模型到卢瑟福的核式结构模式。当经典的原子理论站不住脚的时候，1913年，玻尔在卢瑟福有核原子模型的基础上建立起原子的量子理论，也直接催生了量子学派 物理学是一门纯科学，但这决不是意味着物理学与社会无关，恰恰相反，物理学或者说纯科学的发展正是人类社会由落后走向先进的最根本原因！正如石老师在课上谈到的美国第一任物理学会会长亨利·奥古斯特·罗兰说的，“……我常常被问及这样的问题：纯科学和应用科学究竟哪个对世界更重要？为了应用
____改变世界的三个实验 历史把上个世纪（20世纪）看作是科学革命与发现的时代。可以说在过去100年中，世界的各个领域都发生了革命性的突破。从1947年发现了《死海古卷》，到华生及克里克的DNA 双螺旋结构模型，再到用微电子技术制作微型计算机等，科学上的进展使二十世纪成为一个空前发达的时代。所有的发现都来的那么快，以至于我们在匆忙中乱了脚步。这些发现开启了许多新的可能性，但我们仍未能回答这个问题：“这些新发现对我们的生活意味着什么？”如果说20世纪是发现的时代，那么21世纪将是整合和消化这些发现的时代。许多主流科学家、教师和研究人员都已经加入到这一行列中来。尽管许多理论、洞见、论述及想法对统一能量场的存在作了讨论，我们却直到近期才发展出能一劳永逸证实无量之网存在的实验。1993年到2000年间的一连串实验，证实宇宙间存在着一个基础能量场。我选择了其中三个实验，它们能清晰地说明，重新定义我们对真相的看法。我要强调的是，这些只是代表性实验，因为目前似乎天天有许多类似的结果的报告被发表。 虽然实验本身非常精采，但我真正感兴趣的是它背后的思想。譬如科学家设计实验想了解人类与物质之间的关系时，可以肯定某个重大的思维转变即将发生。之所以这样说，是因为实验证明此类关系存在之前，一般的信念是世间的万物是彼此分离的。 在下列实验发表之前，大家相信世间两个“东西”一旦完全分离，就无法影响彼此，之间也没有连结。但就在上个世纪末，一切都改变了。 实验一： 量子生物学家弗拉迪米尔·琶普宁（普普宁）（Vladimir Poponin）和他的同事彼得·卡里耶夫（格瑞尔菲）（Peter Gariaev）发表了他们在俄罗斯科学学院的研究。研究论文1995年发表于美国，他们的一系列实验表明：人类的DNA能直接影响物质世界。 琶普宁（普普宁）与卡里耶夫（格瑞尔菲）设计了一个前所未有的实验，测试DNA在光子（组成这个世界的量子材料）中的表现。首先，他们抽尽特殊试管中的空气，创造出所谓的真空环境。通常真空一词就表示容器内空无一物，不过科学家知道，就算把空气抽尽，里面还是有东西存在，也就是光子。科学家们可以运用精确制造的设备检测到光子在试管中所处的具体位置。 科学家想知道光子是四处分散，或者附着在试管壁，还是聚集在试管底部。结果如预期一样，光子以完全随机的方式散布在试管中。也就是说，光子分布在试管内部各处，这正是琶普宁及其研究小组所预期的结果。 在接下来的实验中，人类DNA的样本被放进了试管中。光子在DNA存在的状态下有出人意料的表现，不再如之前所见的随机分布，而是在生命物质存在的情况下进行了重新排列。DNA 显然对光子造成直接影响，彷佛透过某种隐形力量将它们规则排列。这点很重要，因为在正统的物理学里并没有任何定律能解释这一效应。然而在受控制的环境中，却记录到构成人类身体的DNA，对组成世界的量子物质产生直接效应！ 当DNA从试管中被移除后，又发生了一个惊人的现象。科学家相信若是移除DNA，试管中的光子应该恢复到原本的随机分布状态。……然而科学家却目睹到不同的结果：光子仍然有序地排列着，彷佛DNA仍在试管中一般。琶普宁（普普宁）描述说，光出现了“惊人且违背常理”的举动。 在重新检查过仪器与结果之后，琶普宁（普普宁）和同事们必须为观察结果提出解释，也就是当DNA被移除，影响光子排列的东西是什么？DNA被实际移走后，留下了某种残留吗？或者有更神秘的现象在运作？DNA和光子虽然在实质上已经分离，不再处于同一试管中，但是否某种程度仍然互相连结，只是我们看不见？ 琶普宁（普普宁）在研究结论中写到，他和其他研究人员“不得不接受这样一个实验前提，即有某种新的场域结构存在。”由于这个效应与生命体直接相关，这个现象被命名为“DNA幻影效应”（DNA魅影效应）。琶普宁的新场域结构，和普朗克于50年前提出的“母体”概念（普朗克，量子物理学的开创者和奠基人，1918年诺贝尔物理学奖的获得者。普朗克1944年提
目录 摘要 1 Abstract 1 1 概述 1 2 物理学发展与科技进步 1 2.1 蒸汽机的发明导致了第一次工业革命 1 2.2 电磁理论的发现使人类进入了电气化时代 2 2.3生物技术的物理学基础 3 3 物理学发展与人类社会文明 3 3.1 物理学带来的物质财富 3 3.2精神文明的发展 4 4 物理学的学科地位及发展方向 4 4.1物理学在自然科学群体中的地位 4 4.2 物理学的发展趋势 5 5 结束语 5 参考文献 5
物理学与人类社会 摘要：物理学是一种古老的、基础的学科，它的发展经历了很长的一段历史，从古代物理学发展到经典物理学，再发展到现代物理学，它的每一个发展、每一次革命都对人类文明和科技进步起到了不可估量的作用。 关键词：物理学；基础学科；发展；科技进步；人类文明 Physics and society Abstract：The physics is an ancient basic science, its developments has experienced very long phase of history, it developed from the ancient physics to the classical physics，then to the modern physic, its every development, each time the revolution of human civilization, science and technology progress plays an immeasurable role. Key words：physics; basic science; developed; progress of science and technology; human culture 1 概述 物理学是一门探究一切物质的组成及其运动规律，揭示它们之间的联系和各种运动之间的关系的广博而丰富的学问。物理学的进展密切联系着工业，农业等的发展，也同人类文明的进步息息相关。从电话的发明到当代互联网络实现的实时通信；从蒸汽机车的制造成功到磁悬浮列车的投入运行；从晶体管的发明到高速计算机技术的成熟等等。这些无不体现着物理学对社会进步与人类文明的贡献。当今时代，物理学前沿领域的重大成就又将会引领着人类文明进入一片新天地。 2 物理学发展与科技进步 2.1 蒸汽机的发明导致了第一次工业革命 17世纪，英国的资本主义生产大发展，采矿业，航海业甚至战争等的规模扩大都遇到了一定的困难。然而，它们都涉到动力机问题。18世纪开始的几十年间确实集中了当时世界上最优秀的科学家，又最先完成了资产阶级革命，所以来一场工业革命是势在必行了。 直到1698年，英国的赛维利（Thomas Savery,1650~1715）才研制成功实用的蒸汽水泵。1705年，英国的纽可门（Thomas Newcoman,1663~1729），发明了第一台蒸汽推动活塞工作的抽水机。瓦特（James Watt,1736~1819）对蒸汽机的改革取得了历史性的突破。1765年，他把蒸汽的冷凝过程安排在汽缸外进行，实现了汽缸的恒温。这是对原始蒸汽机的关键改革。蒸汽机的研制是以力学和热学为基础的。那时，对温度计、量热学（比热、潜热）、热传导及热的本质的研究等都取得了重大发展。瓦特在改革蒸汽机的过程中，就得到布莱克（J. Black,1728~1799）的理论指导。蒸汽技术革命引起了社会的全面变革，带来了社会生产力的极大飞跃，使产业结构发生了巨大变化，机械制造业和加工业取代了农牧业而成为产业结构中核心支柱产业。蒸汽机的发明，使人类进入了机械化时代[1]。 2.2 电磁理论的发现使人类进入了电气化时代 第二次工业革命发生在十九世纪下半叶，它以电磁理论的建立和发展，电气技术开发和应用为基础，极大促进了社会生产力的发展，引起了社会经济结构和生产结构的巨大变革。同时，电磁场理论的发展拓展了科学研究领域，带动了一些新兴学科和相关交叉学科的发展。 历史上第一个对电磁现象进行系统研究的是英国的吉尔伯特（William Gilbert,1540~1603），1820年，丹麦的奥斯特（Hans Christian Oersted,1777~1851）发现了电流的磁效应，首次得出了电磁统一的思想。不久，法国的安培（Andre Marie Ampere,1775~1836）提出了电流相互作用的安培定律，为电动力学的创立作了开创性的工作。后来，在公元1831年，法拉第将一个封闭电路中的导线通过电磁场，导线转动有电流流过电线，并且发现了电磁感应现象，并在实验的基础上创建了力线思想和场的概念。1837年英国物理学家惠斯通(C. Wheatstone 1802 - 1875)制造了第一个磁电机。1865年曼彻斯特的维尔德(H. Wilde)用电磁体代替永磁体,使前一个电机产生的电流来激发后一个电机的电磁体,从而获得了较强的电流。1866年,德国
宇宙大爆炸 摘要：宇宙大爆炸形成了宇宙 关键词：大爆炸粒子恒星宇宙 宇宙的本来概念是指屋檐和栋梁或指时间和空间。《淮南子?览冥训》：“凤凰之翔，至德也……而燕雀佼（骄）之，以为不能与之争于宇宙之间。”高诱注：…宇，屋檐也；宙，栋梁也。?《淮南子?原道训》高诱注：…四方上下曰宇，古往今来曰宙，以喻天地地球是处于宇宙的那个部位，宇宙有没有起源，何时起源，又将何时毁灭。宇宙大爆炸形成了宇宙。大约在150亿年前，宇宙所有的物质都高度密集在一点，有着极高的温度，因而发生了巨大的爆炸。大爆炸以后，物质开始向外大膨胀，就形成了今天我们看到的宇宙。 宇宙最开始，没有物质只有能量，大爆炸后物质由能量转换而来，当代粒子物理学告诉我们，在足够高的温度下，物质粒子可以由光子的碰撞产生出来。下面是宇宙物质进化的详细过程： 宇宙诞生第1/10000秒，温度达几十万亿开，大于强子和轻子的阈温，光子碰撞产生正反强子和正反轻子，同时其中也有湮灭成光子。在达到平衡状态时，粒子总数大致于光子总数相等，未经湮灭的强子破碎为“夸克”，此时夸克处于没有任何相护作用的“渐进自由状态”。宇宙中的粒子品种有：正反夸克，正反电子，正反中微子。最后，有十亿分之一的正粒子存留下来 时标0.01秒温度1000亿开，小于强子阈温大于轻子阈温。光子产生强子的反应已经停止，强子不再破碎为夸克，质子中子各占一半，但由于正反质子正反中子不断湮灭，强子数量减少。中子与质子不断相护转化，到1.09秒时，温度100亿开，质子：中子=76：24 时标13.82秒，温度小于30亿开，物质被创造的任务完成。中子衰变现象出现，衰变成质子加电子加反中微子。这时质子：中子=83：17 时标3分46秒，温度9亿开，反粒子全部湮灭，光子：物质粒子=10亿：1，中子不再衰变，质子：中子=87：13；这时出现了一个非常重要的演化：由2个质子和2个中子生成1个氦原子核，中子因受核力约束而保存下来。宇宙进入核合成时代。 时标30万—70万年，温度4000—3000开，能量和物质处于热平衡状态。开始出现稳定的氢氦原子核，宇宙进入复合时代。在后期宇宙逐步转变为以物质为主的时代。时标4亿—5亿年，温度100开。物质粒子开始凝聚，引力逐渐增大，度过“黑暗时代”后，第一批恒星星系形成。 随着第一批恒星的形成，原子在恒星的内部发生了核聚变反应，进而出现了氦，碳、氧、镁，铁等元素原子核。核聚变是指由质量小的原子，主要是指氘或氚，在一定条件下（如超高温和高压），发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核，并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。 通过广义相对论将宇宙的膨胀进行时间反演，则可得出宇宙在过去有限的时间之前曾经处于一个密度和温度都无限高的状态，称之为奇点，奇点的存在意味着
我心目中的物理学 【摘要】从我接触物理学的那一天我就被它深深吸引，不可自 拔的喜欢上了它。一，物理学能满足我们对这个世界的好奇心。二，从过去几世纪，物理学和物理学家正最大程度地改变着这个世界。三，物理并不仅仅是一门研究真理的自然学科，更是一门锻炼解决 问题思维的方法论学科。四，实际上物理学中包含了丰富的哲学思想。我们可以站在巨人的肩上继续了解世界，改变世界。 【关键词】喜欢；好奇心；改变；方法论；物理专业 从我接触物理学的那一天我就被它深深吸引，不可自拔的喜欢 上了它，在某些人看来物理学有些枯燥，那是他们并没真正认识物 理学，那么我心目中的物理是什么样子呢？我为什么近乎狂热地喜 欢它呢？听我慢慢道来。 一、物理学能满足我们对这个世界的好奇心 我从小就是一個有好奇心的人，有好奇心的人，总是想弄明白 更多的事情，他们不在乎那么多有没有用，他们在乎的是能不能够 更好地理解这个世界，更好地去去满足自己求知的欲望。一切都是 那么地有意思，他们不害怕挫折，不害怕失败，不害怕他人的嘲笑，他们只在乎自己内心的渴望，他们总是快乐的，总是有趣的。 我们的好奇心往往避不开，宇宙是什么？宇宙是什样子？生命 是何时起源的？外太空究竟有没有生命？诸如此类的问题。当我接 触到物理学并深一步了解它时，惊喜地发现这些正是物理学所研究 的范畴。当然它给我的惊喜还不止这些，它给我打开一扇窗，让我 有幸一睹另外一个神秘多彩的空间，它也逐渐成为我认识这个世界 的工具。 二、从过去几世纪，物理学和物理学家正最大程度地改变着这 个世界 物理学从400年前的力学和天体力学到18和19世纪的电学、 磁学和统计物理，到了今天它包含了材料、原子、原子核、基本粒子、宇宙和生物学里越来越多的领域。而从事研究的物理学家们为 了应对他们所处时代最紧迫的问题，创造了数学上、概念上和仪器 上的新工具。物理学家曾经是，并且将继续是科学上机会的敏锐发 现者。他们以自己的智慧最大程度地改变着这个世界 我们不妨简单回顾一下那些年改变世界的应用型诺贝尔物理学奖，有的是开创时代的工具，有的是探索未知世界的眼睛，让我们
物理学与世界进步论文 摘要：物理学是一科探究一切物质的运动规律及其组成揭示它们之间的联系和各种运动之间的关系的广博而丰富的学问。物理学的进展密切联系着人类社会的进步和发展，物理学在自身的发展进步中积累的思想方法是人类思想领域的瑰宝。对物理的研究或学习要永远抱着一颗敬畏和永不止步的心。 关键词：物理学、牛顿、工业革命、物理思想、物理与战争、中国的物理 物理学是一科探究一切物质的运动规律及其组成揭示它们之间的联系和各种运动之间的关系的广博而丰富的学问。作为自然科学的一门重要基础科学，物理学历来是人类物质文明发展的动力和基础。同时作为人类追求真理、探索未知世界奥秘的强有力工具，物理学又是一种方法论和哲学观。在人类文明漫长的岁月中，这种古老而又生机勃勃的学科为我们造就了一个个光辉的里程碑。 物理学的进展密切联系着人类社会的进步和发展，从电话的发明到当代互联网络实现的实时通信；从蒸汽机车的制造成功到磁悬浮列车的投入运行；从晶体管的发明到高速计算机技术的成熟等等。这些无不体现着物理学对社会进步与人类文明的贡献。当今时代，物理学前沿领域的重大成就又将会引领着人类文明进入一片新天地。 在历史的滚滚长河中，涌现了一大批物理学先驱，大师，他们性格可能或好或坏，但无可争议的是他们为人类进步和社会发展做出了巨大贡献。牛顿在担任皇家学会会长期间发生了一些不好的事，甚至到晚年还开始研究神学，但也有许多人认为牛顿还是有许多用当时科学和他的学识无法解释的事，所以才开始研究神学，以得到解释，但不管怎么说牛顿是经典物理学的创始人之一，为人类的进步和社会的发展做出过巨大贡献是无可争议的。 物理学作为自然科学的一门重要基础学科，它的研究成果和研究方法可以直接应用于化学、生物、地理、气象等自然科学，大大加速了自然科学的发展和分化独立，甚至形成了新的独立学科或分支学科.如天体物理学、空间物理学、地球物理学、流体力学、生物物理、物理化学、量子化学等等，使人们更全面地探索、认识自然界的规律。作为现代科学基石的物理学，在科学文化和创立现代世界的技术文化中同样扮演了重要角色，物理学是文化不可分割的一部分。物理学的成就直接发展了各种各样的工程技术，形成了今天门类齐全、多样的工业体系.今天的许多高新技术也仍然是以物理学的研究成果为基础的.这些工程技术的发展应用，极大地提高了社会生产力水平，改变了人类的生活、生产方式，创造了辉煌的物质文明.比如，机械、建筑科学就是经典力学原理的实际运用.今天的电力、电子工业是电磁学发展的结果，光学特别是激光技术使得光纤通信、互联网、激光医学等蓬勃发展，在万有引力定律基础上发展起来的航天技术使得人类的足迹不断地向宇宙深处延伸。 在近代一次又一次的世界大变革中，好像没有中国的身影，特别是物理学中更是不见了以往“天朝上国”的身姿，这和中国自古传统以及和中国以人为核心的思想有关，当然最大的关系是，中国自古的教育体系有关，我们也无法去评价他的好坏，他阻碍了中国的科学发展，但不得不说，中国能在历史长河中一直保持自身的完整性，也是这种教育模式的功劳。但其实在中国物理并不是没有发展，而是一直得不到壮大和正视。 在中国，早在2300年之前，有关物理的名词就出现了。与今日之含义相比较，那时的含义要宽泛得多。它泛指人类对自然界及人类自身的理性认识。中国古代思想家认为自然界的规律和人文社会的规律是统一的，人文社会的法则也应该归结为天地、自然的法则；后来有人把这个观点概括为“天人合一”。从这点来看，当时的物理学与哲学是混为一体的。 中国古代的学者很关注对自然现象的观察和理解。在儒家经典著作之一的《大学》中，曾把对人的教育过程描写为：“物格而后知至，知至而后意诚，意诚而后心正，心正而后身修，
浅谈物理学与科学技术的关系 在目前的新世纪，科学技术的发展对我们的生活水平、生活方式、文化教育等方面的影响是极为深刻的。从日常的衣食住行中，处处可以感受到科学技术给我们生活带来的变化。各种合成纤维大大丰富了人们的衣着面料；农业的增产提供了丰富的食品，改善了人民的食品结构；至于汽车、飞机的发明和普及带给人们交通的方便、快捷；医学的进步提高了人民的健康水平，延长了平均寿命；教育的普及提高了人民的文化水平；电灯、电话、家用电器的普及大大方便了我们的生活……这样的例子不胜枚举。而这些发展却离不开物理学…… 物理学作为严格的、定量的自然科学带头学科,一直在科学技术的发展中发挥着极其重要的作用。过去如此,现在如此,展望将来亦是如此。现代科学技术正以惊人的速度发展。而在物理学中每一项科学的发现都成为了新技术发明或生产方法改进的基础。首先,物理学定律是揭示物质运动的规律的,使人们在技术上运用这些定律成为可能；第二,物理学有许多预言和结论,为开发新技术指明了方向；第三,新技术的发明,改进和传统技术的根本改造,无论是原理或工艺,也无论是试验或应用,都直接与物理学有着密切的关系。若没有物理基本定律与原理的指导,可以毫不夸大地说,就不可能有现代生产技术的大发展。 在18世纪以蒸汽机为动力的生产时代，蒸汽机的不断提高改进，物理学中的热力学与机械力学是起着相当重要的作用的。 1866年，西门子发明电机，1876年贝尔发明了电话，1879年爱迪生发明电灯，这三大发明照亮了人类实现电气化的道路，电力在生产技术中日益发展起来了。这样的成功与物理中电磁学理论的建立与应用是密不可分的。。 20世纪初相对论和量子力学的建立，诞生了近代物理，开创了微电子技术的时代。半导体芯片,电子计算机等随之应运而生。可以毫不夸张的说，没有量子力学也就没有现代科技。 20世纪60年代初，激光器诞生。激光物理的进展为激光在制造业、医疗科技和国防工业中的应用打开了大门。 20世纪80年代高温超导体的研究取得了重大突破，为超导体的实际应用开辟了道路。磁悬浮列车等。80年代，我国高温超导的研究走在世界的前列。 20世纪90年代发展起来的纳米技术，使人们可以按照自己的需要设计并重新排列原子或者原子团，使其具有人们希望的特性。纳米材料的应用现是一个新兴的又应用很广泛的前沿技术。秦始皇兵马俑的色彩防脱。 在牛顿力学和万有引力定律的基础上发展起来的空间物理，能把宇宙飞船送上太空，使人类实现了飞天的梦想。 激光物理的进展使激光在制造业、医疗技术和国防工业等多个领域中得到了广泛的应用。 生命科学的发展也离不开物理学。脱氧核糖核酸（DNA）是存在于细胞核中的一种重要物质，它是储存和传递生命信息的物质基础。1953年生物学家沃森和物理学家克里克利用X射线衍射的方法在卡文迪许（著名实验物理学家）的实验室成功地测定了DNA的双螺旋结构。 ……
超对称理论的发现历史 摘要：超对称自提出到现在已经快三十年了，在实验上却始终未能观测到任何一种已知粒子的超对称伙伴，甚至于连确凿的间接证据也没能找到。尽管如此，超对称在理论上非凡的魅力仍然使得它在理论物理中的地位节节攀升，今天几乎在物理学的所有前沿领域中都可以看到超对称概念的踪影。一个具体的理论观念，在完全没有实验支持的情况下生存了将近三十年，而且生长得枝繁叶茂、花团锦簇，这在理论物理中是不多见的。它一旦被实验证实所将引起的轰动是不言而喻的。正如S. Weinberg (电弱统一理论的提出者之一) 所说，那将是“纯理论洞察力的震撼性成就”。当然反过来，它若不幸被否证，其骨牌效应也将是灾难性的，整个理论物理界都将哀鸿遍野。 关键字：超对称伙伴、玻色子、费米子、大统一能标、大统一理论正文： 1、超对称破坏的起源与简介 对超对称的研究起源于二十世纪七十年代初期，当时P. Ramond、A. Neveu、J. H. Schwarz、J. Gervais、B. Sakita 等人在弦模型(后来演化成超弦理论) 中、Y. A. Gol'fand 与E. P. Likhtman 在数学物理中分别提出了带有超对称色彩的简单模型。1974 年，J. Wess 和B. Zumino 将超对称运用到了四维时空中，这一年通常被视为是超对称诞生的年份。在超对称理论中每一种基本粒子都有一种被称为超对称伙伴(Superpartner) 的粒子与之匹配，超对称伙伴的自
旋与原粒子相差1/2 (也就是说玻色子的超对称伙伴是费米子，费米子的超对称伙伴是玻色子)，两者质量相同，各种耦合常数间也有着十分明确的关联。 2、超对称理论的应用 超对称的魅力源泉之一在于玻色子与费米子在物理性质上的互补，在一个超对称理论中，这种互补性可以被巧妙地用来解决高能物理中的一些极为棘手的问题，比如标准模型中著名的等级问题(Hierarchy Problem)，即为什么在电弱统一能标与大统一或Planck 能标之间存在高达十几个数量级的差别？超对称在理论上的另一个美妙的性质是普通量子场论中大量的发散结果在超对称理论中可以被超对称伙伴的贡献所消去，因而超对称理论具有十分优越的重整化性质。 关于超对称的另外一个非常值得一提的结果是，它虽然没有实验证据，却有一个来自大统一理论的“理论证据”。长期以来物理学家们一直相信在很高的能量(即大统一能标，约为1015 - 1016 GeV) 下微观世界的基本相互作用- 强相互作用及电弱相互作用- 可以被统一在一个单一的规范群下，这样的一种理论被称为大统一理论。大统一理论成立的一个前提是强、电磁及弱相互作用的耦合常数必须在大统一能标上彼此相等，这一点在理论上是可以加以验证的。但是验证的结果却令人沮丧，在标准模型框架内上述耦合常数在任何能量下都不彼此相等。也就是说标准模型与大统一理论的要求是不相容的，这无疑是对大统一理论的沉重打击，也是对物理
问答题 1、布鲁诺于1548年1月出生在意大利那不勒斯附近诺拉镇的一个贫苦家庭，受文艺复兴思想的影响，他极力倡导思想自由，宣扬无神说，哥白尼学说的革命精神强烈地感染了他，布鲁诺的激进思想使天主教会暴跳如雷、恼羞成怒，1600年2月17日被活活烧死在罗马鲜花广场上。据说，当教会判他火刑，在听到判词后，布鲁诺说：“我走向火堆，但是你们比我更恐惧!”你能理解布鲁诺为什么这么说吗? 人们会因为科学真理否定了有神论，让统治着人们的教会感到害怕。他们由于害怕而烧死了布鲁诺，但他们却阻止不了人们发现真理，故他们比更会一直处于恐惧之中，并将一直持续到人们否定并推翻他们。 2、甲同学说：哥白尼比较聪明，懂得“留得青山在，不怕没烧的道理。”作为一个科学家，讲究策略，保全性命，才有时间对人类作出更大的贡献。乙同学说：我认为布鲁诺做得对，这才是科学家应有的品质。 你的观点呢？ 两者都有一定道理，我个人比较认同哥白尼。科学家应有的品质认真对待科学的态度，不被封建迷信和恶势力的影响而改变对科学客观负责的态度，显然两位科学家都有这种精神。不同的是，一个为了宣传真理而果断地选择牺牲，另一个用暂时的逃避来赢得机会来传播真理。但是你的牺牲并不能带来什么，只能是匹夫之勇，应当明智的选择活下来，再做努力，如果你说我是懦夫，那你以死亡来结束你未完成的事业又何尝不是一种懦弱。 3、在1923年的领奖演说中，密立根公开承认自己曾长期对爱因斯坦的“光量子”观点和光电方程抱怀疑态度。他在演说中说道：“与我自己预料的相反，这项工作终于在1914年成了爱因斯坦方程在很小实验误差范围内精确有效的第一次直接实验证据，并且第一次直接从光电效应测定普朗克常数h。”如何理解密立根精神？ 密立根公开承认爱因斯坦的理论，是本着尊重事实，事实求是的原则和对科学认真负责的态度。他敢于承认自己以前的错误，不是出于个人荣辱，而是对真理的肯定态度和作为一个科学家必须有的素质，正是由于他对科学认真负责的的态度，他才有了成功的可能。 4、麦克斯韦对类比法的论述：“为了不用物理理论而得到物理思想，我们必须熟悉物理类比的存在。所谓物理类比，我指的是一种科学定律与另一种科学定律之间的部分相似性。它使得这两种科学可以相互说明。”但有时简单的类比也会导致错误的结果。请你列举几个用类比法成功和失败的例子。 失败的： 天王星是1781年由赫希尔发现的。当时，天文学家根据牛顿万有引力定律推算其轨道，总是与观测结果不符。有的人开始怀疑万有引力定律，有的人则深信不疑，却猜测天王星还受到另一颗尚未发现的巨星的引力作用。巴黎天文台的勒威