2.现代物理学的辉煌成就解析
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人类物理学简史:三次危机、三场革命和三大时代物理学是最古老的科学之一。
在过去的两千年中,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。
如同人类始终只是自然界的产物和附庸一样,人类物理学也始终只是自然界的产物和附庸。
即是说,它始终只是对自然界的反映。
如同人脑始终只是人类的产物和附庸一样,人类物理学也始终只是人类的产物和附庸。
之所以要将“物理学”称为“人类物理学”,只是因为根据事物来描述事物。
如同思维和意识始终只是人脑的产物和附庸一样,人类物理学也始终只是人脑的产物和附庸。
即是说,它产生于人类的思维,故而始终只是人类思维的产物;它附属于人类的意识,故而始终只是人类意识的附庸。
如同人类历史始终只是不以人的意志为转移的自然历史过程一样,人类物理学史也始终只是不以人的意志为转移的自然历史过程。
我们按照社会经济各时期的特点和物理学本身发展的规律,并兼顾其他各种因素(如物理学的不同时期的不同研究方法),指出物理学发展史上的三次危机和三场挽救了危机并推动物理学的进一步发展的伟大革命,把物理学史大体划分为三个时期。
一、经验时代——古代经验物理学时期17世纪以前,中国和古希腊形成两个东西交相辉映的文化中心。
人类社会生产力的最初的发展,初步造就了物理学这一伟大科学体系。
人类物理学的诞生和古代经验物理学时期的开始,成为人类史上第一次物理学革命——“经验革命”的直接成果。
经验科学已从生产劳动中逐渐分化出来。
这一时期物理学研究的主要方法是直觉观察与哲学的猜测性思辨。
所以,与生产活动及人们自身直接感觉有关的天文、力、热、声、光(几何光学)等知识首先得到较多发展。
除希腊的静力学外,中国在以上几方面在当时都处于领先地位。
在这个时期,物理学尚处在萌芽阶段。
二、经典时代——近代经典物理学时期17世纪初—19世纪末,资本主义生产促进了科学技术的发展,推动形成了第二次人类物理学革命——“经典革命”,开创了人类物理学史的崭新时代。
物理学史上的重要发展有哪些物理学作为一门研究自然界基本规律的科学,其发展历程充满了无数令人瞩目的突破和变革。
从古代对自然现象的朴素观察,到现代的微观世界和宇宙探索,物理学的每一个重要发展都极大地推动了人类对世界的认识和技术的进步。
古希腊时期,哲学家们就开始对自然界的本质进行思考。
亚里士多德提出了许多关于物体运动和力学的观点,尽管其中一些在后来被证明是错误的,但他的工作为后来的物理学研究奠定了基础。
在中世纪,阿拉伯学者在光学和天文学方面取得了一定的成就。
他们对光的折射和反射进行了研究,并改进了天文观测的方法。
到了近代,物理学迎来了重大的变革。
哥白尼提出的日心说挑战了长期以来的地心说,不仅改变了人们对宇宙结构的认识,也推动了天文学的革命。
开普勒通过对天体运动的观测和分析,总结出了行星运动的三大定律,为牛顿的万有引力定律的提出铺平了道路。
牛顿的工作无疑是物理学史上的一座丰碑。
他提出的运动定律和万有引力定律,成功地解释了地球上的物体运动和天体的运行规律。
牛顿力学的建立,使得物理学成为一门能够精确预测和描述自然现象的科学,为后来的工业革命提供了强大的理论支持。
在 19 世纪,物理学又有了新的突破。
法拉第和麦克斯韦在电磁学领域的研究成果,使人们对电和磁的认识有了质的飞跃。
麦克斯韦方程组的提出,统一了电学和磁学,预言了电磁波的存在,为现代通信技术的发展奠定了基础。
同时,热力学的发展也取得了重要成果。
焦耳通过实验证明了能量守恒定律,开尔文和克劳修斯建立了热力学第二定律,这些定律对于理解热现象和能源利用具有重要意义。
进入 20 世纪,物理学迎来了更加激动人心的发展。
爱因斯坦提出的相对论,彻底改变了人们对时间和空间的认识。
狭义相对论揭示了时间和空间的相对性,以及质量和能量的等价性;广义相对论则描述了引力现象是由于时空弯曲引起的。
相对论的提出不仅对物理学产生了深远影响,也对哲学和人类的思维方式产生了巨大冲击。
量子力学的诞生是 20 世纪物理学的另一重大成就。
物理学发展史物理学作为一门科学,探求自然界的规律和现象变化,已经有着悠久的发展历史。
从古代的哲学思考到现代的实验研究,物理学的进展不仅拓宽了人们对宇宙的认识,也给人类社会带来了巨大的变革和进步。
本文将从古希腊的自然哲学开始,梳理物理学发展的主要里程碑,以展现物理学的辉煌历程。
1. 古希腊与自然哲学古希腊的自然哲学家们是物理学发展的奠基者。
他们以观察自然界为出发点,试图用理性来解释宇宙的起源和运行规律。
毕达哥拉斯提出了宇宙的几何结构理论,赋予了几何学在物理学中的重要地位。
而亚里士多德则系统地构建了大自然学说,他的观点成为整个中世纪物理学的基石。
2. 文艺复兴与科学革命文艺复兴时期,人类开始重视实验和观察,并且进行了丰富的科学实践。
由于哥白尼提出的地心说受到挑战,伽利略通过实验和观察发现了行星运动的真相,奠定了实验物理学的基础。
随后,牛顿在《自然哲学的数学原理》中提出了经典力学,奠定了物理学的基石。
牛顿的贡献使物理学成为现代科学的重要组成部分。
3. 电磁学的诞生19世纪初,电磁学的发展成为物理学里程碑式的事件之一。
法拉第的电磁感应定律和麦克斯韦的电磁场方程串联起自然界中的电和磁现象,揭示出电磁波的存在。
这一发现不仅对电通信和能量传输技术产生了巨大影响,也为后来的电子学和无线通信技术的发展奠定了基础。
4. 相对论与量子力学20世纪初,爱因斯坦的相对论以及量子力学的诞生,彻底颠覆了经典物理学的观念。
相对论揭示了时空的弯曲和时间的相对性,为宇宙的起源和结构提供了新的视角。
而量子力学则揭示了微观世界的奇妙现象,如波粒二象性和量子纠缠等。
这些突破性的发现让人们对物质和能量的本质有了更深刻的理解。
5. 现代物理学的进展现代物理学不断涌现出一系列重要的理论和实验突破。
相对论与量子力学的融合为物理学带来了新的挑战和发展方向,统一场论理论的探索给出了一种解释自然界基本力的可能性,高能物理学的发展使人们对基本粒子和宇宙起源有了更深入的认知。
高考高中物理学史归纳总结高中物理学作为一门重要的学科,其发展历史可以追溯到古代,经历了漫长的发展过程。
在高考物理考试中,对物理学史的了解也是必不可少的。
下面,我们将对高中物理学史进行归纳总结,帮助大家更好地理解和掌握这一学科的发展历程。
首先,古代物理学的发展可以追溯到古希腊时期。
古希腊哲学家们对自然现象进行了观察和思考,提出了许多关于物质、运动和空间的理论。
其中,柏拉图和亚里士多德的理论对后世物理学的发展产生了深远的影响。
随后,随着科学技术的进步,近代物理学得到了迅猛的发展。
伽利略、牛顿等科学家的研究成果为物理学的发展奠定了坚实的基础。
伽利略提出了地球运动学说,揭示了物体运动的规律;牛顿则提出了经典力学的三大定律,开创了近代物理学的研究方向。
随着科学技术的不断进步,物理学的研究领域也不断扩展。
电磁学、热学、光学、相对论等新的物理学理论相继涌现,为人类对自然规律的认识提供了新的视角和方法。
爱因斯坦的相对论理论、居里夫人的放射性研究等成果,为物理学的发展注入了新的活力。
在当代,量子力学、原子物理学、核物理学等新的物理学分支不断涌现,为人类认识微观世界提供了全新的框架和视角。
同时,物理学在现代科技发展中也发挥着重要的作用,如半导体技术、激光技术、核能技术等都是基于物理学理论的应用。
总的来说,高中物理学史是一部充满辉煌成就和深刻思想的历史。
从古代的自然哲学到近代的经典力学,再到当代的量子力学和相对论,物理学在人类认识自然规律、改造世界的过程中发挥着重要的作用。
通过对物理学史的归纳总结,我们可以更好地理解物理学的发展脉络,把握其核心思想和基本原理,从而更好地掌握和运用物理学知识。
总而言之,高中物理学史的归纳总结对于理解和掌握物理学知识具有重要意义。
通过对古代物理学思想和近代物理学理论的了解,我们可以更好地把握物理学的发展脉络和基本原理,为今后的学习和科研打下坚实的基础。
希望大家能够认真对待物理学史的学习,不断提高自己的物理学素养,为科学事业的发展做出贡献。
2、现代物理学的辉煌成就二十世纪物理学对人类的思维方式和社会发展做出了三方面的重要贡献:第一,相对论、量子力学和它们相结合产生的量子场论从根本上改变了人类对时空和宇宙万物的看法,使人们从绝对的决定论的宇宙观变为辩证的唯实的宇宙观。
第二,二十世纪物理学是带头的学科,它带动了化学、天文、材料、能源、信息等学科的发展,它为生物、医疗、地学、农业提供了强大的探测手段和研究方法。
物理学在半导体、集成电路、激光、磁性、超导等方面的发现奠定了信息革命的科学基础。
它推动了高技术产业的发展,引发了以微电子、光电子和微光机电技术为核心的工业革命,由物理学研究衍生的新技术和新产品层出不穷,从根本上改变了人们的生产方式和生活方式。
第三,通过计算机的帮助,应用古典物理理论讨论流体运动和气象预报时,发现了自组织、混沌和分形等现象。
随后发现,这是普遍存在于非线性相互作用的开放系统中的现象,生命系统和社会系统也不例外。
物理学是人们对无生命自然界中物质的转变的知识做出规律性的总结。
这种运动和转变应有两种。
一是早期人们通过感官视觉的延伸,二是近代人们通过发明创造供观察测量用的科学仪器,实验得出的结果。
物理学从研究角度及观点不同,可分为微观与宏观两部分,宏观是不分析微粒群中的单个作用效果而直接考虑整体效果,是最早期就已经出现的,微观物理学随着科技的发展理论逐渐完善。
现今物理学(狭义与广义相对论、量子力学和量子场论及其发展如标准模型(包含弱电统一理论和量子色动力学))已经把目前实验能触及到的领域都涵盖进去了。
从尺度讲,包含从10-17米的极微观到1026米的宇观范围;从能量角度讲,已经到达现在LHC的TeV能标。
所以现在的新物理,都只能出现在:(1)10-17米以下尺度(检验超对称、超弦是否存在,检验超引力及量子引力);(2)从星系尺度到1026米的宇观尺度(检验所谓的暗物质、暗能量是否存在及其本质);(3)在LHC的TeV 能标之上,解决标准模型(弱电统一理论和量子色动力学)中出现的一些疑难。
科学方面的成就一、引言科学的发展离不开人类的不断探索和创新,通过科学的研究和实践,人类取得了许多重大的科学成就。
本文将从不同领域中选择几个代表性的科学成就进行介绍。
二、物理学领域的成就1. 相对论相对论是爱因斯坦提出的一种描述物理现象的理论。
通过对时间、空间和质量的相互关系的研究,相对论提供了一种全新的描述物理世界的视角。
相对论的发现对物理学产生了深远的影响,不仅解释了许多实验现象,还为后续的量子力学和宇宙学理论的发展奠定了基础。
2. 量子力学量子力学是研究微观粒子行为的理论,它描述了微观世界中的奇特现象,如量子叠加态、量子纠缠等。
量子力学的发现揭示了微观粒子的本质和行为规律,为现代科技的发展提供了基础,如量子计算机、量子通信等。
三、化学领域的成就1. 周期表周期表是化学元素按照原子序数排列的表格,它总结了已知化学元素的性质和规律。
周期表的发现和完善,使化学家们能够更好地理解化学元素之间的关系,预测元素的性质,为化学实验设计和新材料的开发提供了重要的依据。
2. 化学键化学键是原子之间的结合力,它决定了分子的稳定性和性质。
通过对化学键的研究,化学家们能够合成新的化合物,开发新的药物和材料,推动了化学工业的发展。
四、生物学领域的成就1. DNA结构DNA是生物体内负责储存遗传信息的分子,它的发现和结构研究对遗传学和生物学的发展起到了重要作用。
通过对DNA结构的解析,科学家们能够研究基因的功能和变异,揭示生命的奥秘,为基因工程和遗传疾病的治疗提供了理论基础。
2. 基因编辑技术基因编辑技术是一种可以精确修改生物体基因组的技术。
通过基因编辑技术,科学家们能够研究基因的功能和相互关系,治疗遗传性疾病,提高农作物的产量和抗病能力等,为生物技术和医学的发展带来了巨大的潜力。
五、地球科学领域的成就1. 大陆漂移大陆漂移是地球表面陆地板块相对运动的现象,它的发现揭示了地球地质活动的本质和机制。
大陆漂移理论为地壳构造和地震活动的研究提供了重要的线索,也为地质资源的勘探和环境保护提供了理论指导。
第十五单元 ⎪⎪⎪近代以来世界的科技与文化近代以来,科学技术辉煌,从经典力学的建立到相对论、量子论的提出,呈现出人们对世界认识的变化开始由宏观世界深入到微观世界。
生物学领域经历了创世神话到生物进化的理论演变,在一定程度上破解了生命起源之谜。
三次科技革命分别使人类进入蒸汽时代、电气时代和信息时代,改变了人类的生活方式和世界的面貌。
19世纪以来,世界文学艺术名家辈出、杰作纷呈,出现了浪漫主义、现实主义和现代主义等各种流派;电影和电视艺术极大地丰富了人们的文化生活,推动了社会的发展。
第32讲 近代以来世界的科学发展历程物理学的重大进展思维升华——经典力学的建立是人类认识上的巨大飞跃(1)它对自然界的力学现象做出了系统、合理的说明,完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。
(2)它适用于太阳系、一切天体运动以及宇宙中的所有物体。
进化论从蒸汽机到互联网1.下图是16世纪末17世纪初,一位伟大的科学家向人们用实验的方法展示他的发现成果。
他发现的成果是()A.自由落体定律B.万有引力定律C.物体运动大定律D.广义相对论解析:选A从材料“16世纪末17世纪初”“用实验的方法展示他的发现成果”并结合所学知识可知,意大利科学家伽利略利用比萨斜塔实验证实了自由落体定律,故A项正确。
2.一位科学家曾根据某理论提出如下预言:引力场是一个弯曲的时空,在强引力场中光谱会朝红端移动,引力场会使光线发生偏移。
该理论()A.开创了以实验为基础的近代科学B.推动人们深入认识微观世界C.否定了经典力学的绝对时空观D.是对量子理论的成功运用解析:选C根据材料中“引力场是一个弯曲的时空”可知指的是时空的相对性,是对牛顿经典力学绝对时空观的否定,故C项正确。
3.20世纪初,现代物理学出现了重大进展,德国一物理学家指出:“能量的释放和被吸收是以特定的不连续的单位或束的形式进行的,而并非像先前所想象的那样以平衡和连续不断的形式释放。
”这一理论的提出()A.开创了以实验为基础的近代力学B.奠定了电气技术应用的理论基础C.弥补了经典力学认识宏观世界的不足D.是为了解决热辐射理论上的疑点解析:选D结合所学可知材料描述的是德国普朗克的量子假说,是为了解决热辐射疑点而提出的,故D项正确。
社会主义时期的文化(一)——现代科学技术突飞猛进(一)教学目的1.要求学生掌握的基础知识:中国科学院的成立和我国科技远景规划的制定。
钱学森等对我国国防工业和航天技术发展的重大贡献。
中共中央召开全国科学大会制订了科学技术发展的纲要。
中国现代科学技术成果。
2.要求学生从思想上认识:①新中国成立后,党和政府非常重视科学技术的发展,为我国科技发展创造有利条件,作出正确决策。
②钱学森、赵忠尧、华罗庚、袁隆平、邓稼先等为代表的科学家,以高度的爱国主义精神和艰苦奋斗的作风,为发展我国现代科技事业作出了巨大的贡献。
③40年来,我国科技获得了突飞猛进的成就,极大地增强我国经济、军事和科技实力。
3.要求培养学生的能力:①在教师指导下,学生总结我国核技术、火箭运载技术、高能物理技术和电子计算机技术方面的成就,以培养学生的归纳综合能力。
②在教师指导下,学生思考“我国运载火箭、卫星技术不断提高的成就,有什么意义?”从而培养学生辩证分析问题的能力。
教学要点(一课时)一、向科学进军1.中国科学院成立和中国科学技术发展远景规划制定。
2.“中国导弹之父”——钱学森3.赵忠尧和中国第一台质子静电加速器4.中共中央召开全国科学大会。
二、现代科学技术成果辉煌1.中国第一颗原子弹和氢弹爆炸成功。
2.运载火箭和卫星技术成就3.生物科学、农业科学、计算机科学技术、高能物理技术成就。
三、化罗庚和应用数学1.华罗庚自学成才2.《堆垒素数论》的发表和优选法、统筹法的创立。
教学重点共和国向科学进军和中国现代科学技术的主要成就。
教学用具1.准备我国第一颗原子弹、氢弹爆炸成功,长征系列火箭发射,西昌、酒泉等卫星发射中心外景的彩色图片。
2.有条件可准备以上的电视录像片断,以电化教学手段演示。
(二)教学过程复习提问前几课学习了新中国在社会主义革命和建设道路上的历程,请简单归纳,“新中国在经济建设方面的几个取得显著成就的时期。
”(学生回答)(因为问题跨度大、概括性强,教师可适当以彩图“第一汽车制造厂”、“大庆油田”、“宝山钢铁总厂一号高炉”为线索引导学生答出“国民经济的恢复和一五计划(1949—1957年)”“国民经济调整及其任务胜利完成——1960至1964年”“社会主义建设新时期——1978年至今”三个经济发展的时期。
2、现代物理学的辉煌成就二十世纪物理学对人类的思维方式和社会发展做出了三方面的重要贡献:第一,相对论、量子力学和它们相结合产生的量子场论从根本上改变了人类对时空和宇宙万物的看法,使人们从绝对的决定论的宇宙观变为辩证的唯实的宇宙观。
第二,二十世纪物理学是带头的学科,它带动了化学、天文、材料、能源、信息等学科的发展,它为生物、医疗、地学、农业提供了强大的探测手段和研究方法。
物理学在半导体、集成电路、激光、磁性、超导等方面的发现奠定了信息革命的科学基础。
它推动了高技术产业的发展,引发了以微电子、光电子和微光机电技术为核心的工业革命,由物理学研究衍生的新技术和新产品层出不穷,从根本上改变了人们的生产方式和生活方式。
第三,通过计算机的帮助,应用古典物理理论讨论流体运动和气象预报时,发现了自组织、混沌和分形等现象。
随后发现,这是普遍存在于非线性相互作用的开放系统中的现象,生命系统和社会系统也不例外。
物理学是人们对无生命自然界中物质的转变的知识做出规律性的总结。
这种运动和转变应有两种。
一是早期人们通过感官视觉的延伸,二是近代人们通过发明创造供观察测量用的科学仪器,实验得出的结果。
物理学从研究角度及观点不同,可分为微观与宏观两部分,宏观是不分析微粒群中的单个作用效果而直接考虑整体效果,是最早期就已经出现的,微观物理学随着科技的发展理论逐渐完善。
现今物理学(狭义与广义相对论、量子力学和量子场论及其发展如标准模型(包含弱电统一理论和量子色动力学))已经把目前实验能触及到的领域都涵盖进去了。
从尺度讲,包含从10-17米的极微观到1026米的宇观范围;从能量角度讲,已经到达现在LHC的TeV能标。
所以现在的新物理,都只能出现在:(1)10-17米以下尺度(检验超对称、超弦是否存在,检验超引力及量子引力);(2)从星系尺度到1026米的宇观尺度(检验所谓的暗物质、暗能量是否存在及其本质);(3)在LHC的TeV 能标之上,解决标准模型(弱电统一理论和量子色动力学)中出现的一些疑难。
虽然标准模型整个框架已经确定,应该也不存在什么问题,但模型本身提出了不少更为本质的疑问,暗示着新的发展路线。
标准模型现在的情况就好比1900-1926年的旧量子论,未来还将存在TeV能标以上的新物理,包括弱、电、强力三者的统一(大统一理论)。
(4)超低能低温下的丰富的对称破缺。
这是凝聚态物理的事情。
能量标度上升,对称性增高及得以恢复,各种力都走向同一,物理学趋向统一,所以大统一理论(弱、电、强力三者的统一)以及四种力(弱、电、强、引力)的统一,都必然是在极高能标下完成的;能量标度下降,对称破缺产生,四种力(弱、电、强、引力)都逐渐分离,表现不同行为。
总之,高能量标度使得对称性恢复,物理世界变得简单及统一;能量标度下降,世界变得复杂,丰富多彩。
超低能低温下有五花八门的现象,其实只是对称破缺现象、表面现象,我们眼睛观察到的其实都非实相,它们在高能标下其实只有一个本质。
1.相对论德布罗意认为:相对论好象是:“光彩夺目的火箭,它在黑暗的夜空,突然划出一道道十分强烈的光辉,照亮了广阔的未知领域。
”运动着的物体所占有的空间是变动不居的,描写这种变动的就是时间,时间作为广义的空间结构的一个维度。
时空不是独立的存在,时空是物质的时空,时空是物质世界的表象,物质本体改变了,其表象必随其变。
空间与时间在表述物质时,各有侧重:空间侧重于表述物质相对静止的状态,时间侧重于表述物质相对变动的过程。
物质的存在是相对变动中的存在,静止是变动中相对的静止,从这一角度可以认为:物质是变动与静止的统一体,是时间和空间的统一体。
时间和空间是不可分的,譬如:当我们看到时钟指针的空间状态就知道时间的位置,知道时间状态就可以推出时钟指针的空间位置;在譬如:当我们知道一个人的形体容貌就可推出其正常条件下的大致年龄及寿命,知道一个人的性别及年龄就可知道其大致的形体发育状态。
狭义相对论和广义相对论建立以来,已经过去很长时间,它经受住了实践和历史的考验,是人们普遍承认的真理,相对论对于现代物理学的发展和现代人类思想的发展都有巨大的影响。
相对论从逻辑思想上统一了经典物理学,使经典物理学成为一个完美的科学体系。
狭义相对论在狭义相对性原理的基础上统一了牛顿力学和麦克斯韦电动力学两个体系,指出它们都服从狭义相对性原理,都是对洛沦兹变换协变的,牛顿力学只不过是物体在低速运动下很好的近似规律。
广义相对论有在广义协变的基础上,通过等效原理,建立了局限惯性长与普遍参照系数之间的关系,得到了所有物理规律的广义协变式,并建立了以广义协变的引力理论,而牛顿引力理论只是它的一级近似。
这就从根本上解决了以前物理学只限于惯性系数的问题,从逻辑上得到了合理的安排。
相对论严格地考察了时间、空间、物质和运动这些物理学的基本概念,给出了科学而系统的时空观和物质观,从而使物理学在逻辑上成为完美的科学体系。
相对论是关于时空和引力的基本理论,主要由爱因斯坦(Albert Einstein) 创立,分为狭义相对论和广义相对论。
相对论的基本假设是相对性原理,即物理定律与参照系的选择无关。
狭义相对论和广义相对论的区别是,前者讨论的是匀速直线运动的参照系(惯系参照系)之间的物理定律,后者则推广到具有加速度的参照系中(非惯性系),并在等效原理的假设下,广泛应用于引力场中。
相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱。
奠定了经典物理学基础的经典力学,不适用于高速运动的物体和微观领域。
相对论解决了高速运动问题;量子力学解决了微观亚原子条件下的问题。
相对论颠覆了人类对宇宙和自然的“常识性”观念,提出了“时间和空间的相对性”、“四维时空”、“弯曲空间”等全新的概念。
狭义相对论最著名的推论是质能公式,它可以用来计算核反应过程中所释放的能量,并导致了原子弹的诞生。
而广义相对论所预言的引力透镜和黑洞,也相继被天文观测所证实。
相对论的提出对人类社会的发展起到了不可估量的作用,但是在如今很多人从多学科多角度发现相对论有不足之处.2.量子力学量子力学(Quantum Mechanics)是研究微观粒子的运动规律的物理学分支学科,它主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论,它与相对论一起构成了现代物理学的理论基础。
量子力学不仅是近代物理学的基础理论之一,而且在化学等有关学科和许多近代技术中也得到了广泛的应用。
量子理论是关于自然界的最基本的理论,它被认为是人类所创造的最优美、最成功的科学艺术品。
它优美的数学形式令人赞叹,它精确的预言与实验惊人地符合,而它的成功应用更是遍及了现代社会的每个角落, 比如根据量子电动力学,理论计算出电子磁矩为1.00115965246个单位(这个数称为狄拉克数),而精密实验测得电子磁矩为 1.00115965221个单位。
理论值和实验值只相差四十亿分之一!。
从激光、核能到计算机、互联网,还有最新的量子计算机,无不留下量子的足迹。
可以说,是量子引领人们迈入了现代社会,让人们享受到丰富多彩的现代生活。
在浙江大学召开的2009杭州量子物质研讨会上,中国科学院院士、两弹元勋于渌先生说:“科学技术的革新,很多都来自物理方面的基础研究,而物理学研究的核心领域之一就是量子物质。
”。
量子力学是物理系的基础理论课,物理方面的许多专业课都以它为先修课程,因而它的应用范围也就较为广泛。
现在量子力学不仅是物理学中的基础理论之一,而且在化学和许多近代技术中也得到了广泛的应用。
19世纪末的一系列重大发现,揭开了近代物理学的序幕。
1900年普朗克为了克服经典理论解释黑体辐射规律的困难,引入了能量子概念,为量子理论奠定了基石。
随后爱因斯坦针对光电效应实验与经典理论的矛盾,提出了光量子假说,并在固体比热问题上成功地运用了能量子概念,为量子理论的发展打开了局面。
1913年,玻尔在卢瑟福有核模型的基础上运用了量子化概念,对氢光谱作出了满意的解释,使量子论取得了初步的胜利。
之后经过玻尔、索末菲海森堡、薛定谔、狄拉克等人开创性的工作,终于在1925年-1928年开成了完整的量子力学理论。
3.原子核及基本粒子原子核物理学起源于放射性的研究,是19世纪末兴起的崭新课题。
在这以前,人类对这一领域毫无所知。
从事这项研究的物理学家,他们通过做新创制的简陋仪器进行各种实验和观察,从中收集数据,总结经验,寻找规律,探索不断开拓新的领域。
1932年对于从原子核到基本粒子这一研究方向来讲,是具有特别重要意义的一年。
但是,作为基本粒子理论研究出发点,是比它早几年的1928年狄拉克所提出的相对论的波动方程式以及由此而得到的正电子的预言。
而这一预言在1932年,由于安德森(C.D.Anderson,1905年)发现了正电子,而取得了出色的成功。
从那个时候起,又经历了1934年费米(E.Fermi,1901-1954年)β蜕变的理论、1935年汤川秀树(1907年)的介子理论,方才形成了以基本粒子的相互转变为中心问题的基本粒子理论。
而成为上述理论研究基础的量子场论是海森堡及泡利在1929年建立的。
无论是β蜕变的理论还是介子理论,都是在弄清原子核结构的研究中产生的。
原子核物理学可以讲是卢瑟福在1919年发现用放射性物质放出的α射线轰击氮原子核后获得氢原子核及氧原子核作为前兆而开始的。
但是,真正的发展应该讲是从有一系列重要发现的1932年开始的。
这一年,科克洛夫特(J.S.Cockcroft,1899-1976年)同沃尔顿(E.T.S.Walton,1903年)用70万伏的高电压加速质子撞击锂核,成功地实现了第一次人工的原子核转化。
还是在1932年,查德威克发现了中子,明确了原子核的构成要素,先是伊凡宁柯(T.D.Ivanenko,1904年)接着是海森堡立即开展了由质子同中子组成的原子核模型的理论研究,并解决了过去有关原子核的性质所产生的混乱。
在前一年的1931年,范德格喇夫(R.J.van de Graaf,1901-1967年)发明了静电高压发生装置,劳伦斯(wrence,1901-1958年)发明了回旋加速器。
在1934年,约里奥.居里夫妇(Frederic,1900-1958年;Irene,1897-1956年)发现了人工放射性,同时费米在1935年开始研究由中子引起的核反应。
作为刚开始的核反应研究的成果之一,是哈恩,迈特纳(L.Meitner,1878年)以及史脱拉斯曼(F.Strassmann,1902年)在1938年末所发现的铀核裂变。
当时的这一发现,由于受到第二次世界大战前夕那种紧张形势的影响,立即促使人们花了很大力量来从事开发原子能的研究。
自从P.居里测量了镭的热值时起,人们都普遍认识都原子核中蕴藏着极大的能量。