<div class="wgt-answers-mask"> <div class="wgt-answers-showbtn"><span class="wgt-answers-arrowdown"></span> </div> </div> 物理学♡♡♡♡♡♡是研究自然界——的物质结构、物体间——的相互作用和物体运动最一般规律——的自然科学￥￥￥￥￥￥物理学研究——的范围 —— 物质世界——的层次和数量级物理学 (Physics)质子 10-15 m空间尺度:物 质 结 构物质相互作用物质运动规律微观粒子Microscopic介观物质mesoscopic宏观物质macroscopic宇观物质cosmological类星体 10 26 m时间尺度:基本粒子寿命 10-25 s宇宙寿命 1018 s绪 论E-15E-12E-09E-06E-031mE+03E+06E+09E+12E+15E+18E+21E+24E+27最小 ——的细胞原子原子核基本粒子DNA长度星系团银河系最近恒 星——的距离太阳系太阳山哈勃半径超星系团人蛇吞尾图,形象地表示了物质空间尺寸——的层次物理现象按空间尺度划分:量子力学经典物理学宇宙物理学按速率大小划分: 相对论物理学非相对论物理学按客体大小划分: 微观系统宏观系统 按运动速度划分: 低速现象高速现象 实验物理理论物理计算物理今日物理学物理学——的发展￥￥￥￥￥￥<br> 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——的结果间接认识物质内部组成建立在——的基础上￥￥￥￥￥￥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￥￥￥￥￥￥<br>其次物理又♡♡♡♡♡♡是一种智能￥￥￥￥￥￥ <br> 诚如诺贝尔物理学奖得主、德国科学家玻恩所言：“如其说♡♡♡♡♡♡是因为我发表——的工作里包含了一个自然现象——的发现倒不如说♡♡♡♡♡♡是因为那里包含了一个关于自然现象——的科学思想方法基础￥￥￥￥￥￥”物理学之所以被人们公认为一门重要——的科学不仅仅在于它对客观世界——的规律作出了深刻——的揭示还因为它在发展、成长——的过程中形成了一整套独特而卓有成效——的思想方法体系￥￥￥￥￥￥正因为如此使得物理学当之无愧地成了人类智能——的结晶文明——的瑰宝￥￥￥￥￥￥ <br>大量事实表明物理思想与方法不仅对物理学本身有价值而且对整个自然科学乃至社会科学——的发展都有着重要——的贡献￥￥￥￥￥￥有人统计过自20世纪中叶以来在诺贝尔化学奖、生物及医学奖甚至经济学奖——的获奖者中有一半以上——的人具有物理学——的背景；——这意味着他们从物理学中汲取了智能转而在非物理领域里获得了成功￥￥￥￥￥￥——反过来却从未发现有非物理专业出身——的科学家问鼎诺贝尔物理学奖——的事例￥￥￥￥￥￥这就♡♡♡♡♡♡是物理智能——的力量￥￥￥￥￥￥难怪国外有专家十分尖锐地指出：没有物理修养——的民族♡♡♡♡♡♡是愚蠢——的民族! <br><br>● 牛顿力学 (Mechanics)研究物体机械运动——的基本规律及关于时空相对性——的规律<br><br>● 电磁学 (Electromagnetism)研究电磁现象,物质——的电磁运动规律及电磁辐射等规律<br><br>● 热力学 (Thermodynamics)研究物质热运动——的统计规律及其宏观表现<br><br>● 相对论 (Relativity)研究物体——的高速运动效应以及相关——的动力学规律<br><br>● 量子力学 (Quantum mechanics)研究微观物质运动现象以及基本运动规律二.物理学——的五大基本理论物理学♡♡♡♡♡♡是一门最基本——的科学;♡♡♡♡♡♡是最古老,但发展最快——的科学;它提供最多,最基本——的科学研究手段.物理学♡♡♡♡♡♡是一切自然科学——的基础物理学派生出来——的分支及交叉学科物理学构成了化学,生物学,材料科学,地球物理学等学科——的基础,物理学——的基本概念和技术被应用到所有自然科学之中.物理学与数学之间有着深刻——的内在联系粒子物理学原子核物理学原子分子物理学固体物理学凝聚态物理学激光物理学等离子体物理学地球物理学生物物理学天体物理学宇宙射线物理学三. 物理学♡♡♡♡♡♡是构成自然科学——的理论基础四. 物理学与技术20世纪,物理学被公认为科学技术发展中最重要——的带头学科<br><br>● 热机——的发明和使用,提供了第一种模式:<br><br>● 电气化——的进程,提供了第二种模式:核能——的利用激光器——的产生层析成像技术(CT)超导电子技术技术—— 物理—— 技术物理—— 技术—— 物理粒子散射实验X 射线——的发现受激辐射理论低温超导微观理论电子计算机——的诞生<br><br>● 1947年 贝尔实验室——的巴丁,布拉顿和肖克来发明了晶体管,标志着信息时代——的开始<br><br>● 1962年 发明了集成电路<br><br>● 70年代后期 出现了大规模集成电路<br><br>● 1925 26年 建立了量子力学<br><br>● 1926年 建立了费米 狄拉克统计<br><br>● 1927年 建立了布洛赫波——的理论<br><br>● 1928年 索末菲提出能带——的猜想<br><br>● 1929年 派尔斯提出禁带,空穴——的概念同年贝特提出了费米面——的概念<br><br>● 1957年 皮帕得测量了第一个费米面超晶格材料纳米材料光子晶体晶体管——的发明大规模集成电路电子计算机信息技术与工程<br><br>● 几乎所有——的重大新(高)技术领域——的创立,事先都在物理学中经过长期——的酝酿.<br><br>● 当今物理学和科学技术——的关系两种模式并存,相互交叉,相互促进"没有昨日——的基础科学就没有今日——的技术革命". —— 李政道量子力学能带理论人工设计材料五. 物理学——的方法和科学态度提出命题推测答案理论预言实验验证修改理论现代物理学♡♡♡♡♡♡是一门理论和实验高度结合——的精确科学从新——的观测事实或实验事实中提炼出来,或从已有原理中推演出来建立模型;用已知原理对现象作定性解释,进行逻辑推理和数学演算新——的理论必须提出能够为实验所证伪——的预言一切物理理论最终都要以观测或实验事实为准则当一个理论与实验事实不符时,它就面临着被修改或被推翻 六. 怎样学习物理学著名物理学家费曼说:科学♡♡♡♡♡♡是一种方法.它教导人们:一些事物♡♡♡♡♡♡是怎样被了解——的,什么事情♡♡♡♡♡♡是已知——的,现在了解到了什么程度,如何对待疑问和不确定性,证据服从什么法则;如何思考事物,做出判断,如何区别真伪和表面现象 .著名物理学家爱因斯坦说:发展独立思考和独立判断地一般能力,应当始终放在首位,而不应当把专业知识放在首位.如果一个人掌握了他——的学科——的基础理论,并且学会了独立思考和工作,他必定会找到自己——的道路,而且比起那种主要以获得细节知识为其培训内容——的人来,他一定会更好地适应进步和变化 .<br><br>● 学习——的观点:从整体上逻辑地,协调地学习物理学,了解物理学中各个分支之间——的相互联系.<br>● 物理学——的本质：物理学并不研究自然界现象——的机制（或者根本不能研究）我们只能在某些现象中感受某些自然界——的规则并试图以这规则来解释自然界所发生任何——的事情￥￥￥￥￥￥我们有限——的智力总试图在理解自然并试图改变自然这♡♡♡♡♡♡是我们物理甚至♡♡♡♡♡♡是所有学科所共同追求——的目标￥￥￥￥￥￥

<div class="wgt-answers-mask"> <div class="wgt-answers-showbtn"><span class="wgt-answers-arrowdown"></span> </div> </div> 1600年前物理学从哲学中分离出来代表♡♡♡♡♡♡是加俐略￥￥￥￥￥￥<br>200年前发展为经典物理学代表牛顿￥￥￥￥￥￥<br>如今发展为微观物理学代表爱因斯坦￥￥￥￥￥￥

<div class="wgt-best-mask"> <div class="wgt-answers-showbtn"><span class="wgt-best-arrowdown"></span> </div> </div> 物理学概况及发展史 <br> 研究物质世界最基本——的结构、最普遍——的相互作用、最一般——的运动规律及所使用——的实验手段和思维方法——的一门学科￥￥￥￥￥￥实验手段和思维方法♡♡♡♡♡♡是物理学中不可或缺和极其重要——的内容后者如相对性原理、隔离体(包括系统)法、理想模型法、微扰法、量纲分析法等在古典和现代物理学中都有重要应用￥￥￥￥￥￥物理学一词源自希腊文physikos很长时期内它和自然哲学(naturalphilosophy)同义探究物质世界最基本——的变化规律￥￥￥￥￥￥随着生产——的发展￥￥￥￥￥￥社会——的进步和文化知识——的扩展、深化物理学以纯思辨——的哲学演变到以实验为基础——的科学￥￥￥￥￥￥研究内容从较简单——的机械运动扩及到较复杂——的光、热、电磁等——的变化从宏观——的现象剖析深入到微观——的本质探讨从低速——的较稳定——的物体运动进展到高速——的迅变——的粒子运动￥￥￥￥￥￥新——的研究领域不断开辟而发展成熟——的分支又往往分离出去成为工程技术或应用物理学——的一个分支因此物理学——的研究领域并非♡♡♡♡♡♡是一成不变——的研究方法不论♡♡♡♡♡♡是逻辑推理、数学分析和实验手段也因不断精密化而有所创新也难以用一个固定模式来概括￥￥￥￥￥￥在19世纪发行——的《不列颠百科全书》中早已陆续地把力学、光学、热学理论和电学、磁学列为专条而物理学这一条却要到1971～1973年发行——的第十四版上才首次出现￥￥￥￥￥￥为了全面、系统地理解物理学整体与其从定义来推敲不如循历史源流从物理学——的发生和发展——的过程来探索￥￥￥￥￥￥<br> <br> 发展史西方——的先哲一般都认为宇宙万物由几个简单——的基本元素构成；千姿百态——的各种运动也只♡♡♡♡♡♡是这些元素——的量和质——的变化￥￥￥￥￥￥这些先进思想和他们——的严谨——的思辨方式为后世——的自然科学所继承和发扬￥￥￥￥￥￥但由于他们——的观察比较粗糙又缺乏严格——的数学论证不免带有不少——的空想和臆测——的成分￥￥￥￥￥￥例如亚里士多德在所著——的《物理学》中就认为大地或月下区域内——的物体♡♡♡♡♡♡是由土、水、气、火四元素构成它们在宇宙中——的“天然位置”♡♡♡♡♡♡是土位于最底层（即地球或宇宙中心）其上顺次为水、气、火任一物体——的运动取决于该物体中占最大数量——的元素在该元素——的天然位置——的上下作直线运动；月球以上——的天体则由截然不同——的第五元素即由纯净——的以太（ether希腊文——的原意♡♡♡♡♡♡是燃烧或发光）构成——的它们——的天然运动♡♡♡♡♡♡是圆周运动￥￥￥￥￥￥前一运动♡♡♡♡♡♡是有生有灭、永远变化——的后一运动则♡♡♡♡♡♡是无始无终、永远不变——的￥￥￥￥￥￥这样天、地及其运动之间就存在不可逾越——的鸿沟这观点对后来——的科学发展起了负面作用￥￥￥￥￥￥在中国以物理为书名——的见之于三国、西晋时代会稽郡(今绍兴)处士杨泉——的《物理论》他认为气♡♡♡♡♡♡是“自然之体”天♡♡♡♡♡♡是回旋运转——的“元气”万物♡♡♡♡♡♡是阴阳二气——的“陶化、播流、气积”而成￥￥￥￥￥￥不少中国——的先哲认为气或元气♡♡♡♡♡♡是构成万物——的原始物质阴阳二气——的消长♡♡♡♡♡♡是事物运动变化——的原因￥￥￥￥￥￥也有将“道”视为宇宙——的本原及其普遍规律￥￥￥￥￥￥这些和西方——的观点颇多相似之处￥￥￥￥￥￥也都认为天、地遵循不同——的运动规律如《淮南子·天文训》就说：“道始于虚霩虚霩生宇宙宇宙生气气有涯垠清阳者薄靡而为天重浊者凝滞而为地￥￥￥￥￥￥”清者上浮浊者下沉形成天地之别￥￥￥￥￥￥<br> <br> 经典物理学——的发展古希腊时代——的阿基米德已经在流体静力学和固体——的平衡方面取得辉煌成就但当时将这些归入应用数学并没有将他——的成果特别♡♡♡♡♡♡是他——的精确实验和严格——的数学论证方法汲入物理学中￥￥￥￥￥￥从希腊、罗马到漫长——的中世纪自然哲学始终♡♡♡♡♡♡是亚里士多德——的一统天下￥￥￥￥￥￥到了文艺复兴时期哥白尼、布鲁诺、开普勒和伽利略不顾宗教——的迫害向旧传统挑战其中伽利略把物理理论和定律建立在严格——的实验和科学——的论证上因此被尊称为物理学或科学之父￥￥￥￥￥￥<br> <br> 伽利略——的成就♡♡♡♡♡♡是多方面——的仅就力学而言他以物体从光滑斜面下滑将在另一斜面上升到同一高度推论出如另一斜面——的倾角极小为达到同一高度物体将以匀速运动趋于无限远从而得出如无外力作用物体将运动不息——的结论￥￥￥￥￥￥他精确地测定不同重量——的物体以同一加速度沿光滑斜面下滑并推论出物体自由下落时——的加速度及其运动方程驳倒了亚里士多德重物下落比轻物快——的结论并综合水平方向——的匀速运动和垂直地面方向——的匀加速运动得出抛物线轨迹和45°——的最大射程角伽利略还分析“地常动移而人不知”提出著名——的“伽利略相对性原理”（中国——的成书于1800年前——的《尚书考灵曜》有类似结论）￥￥￥￥￥￥但他对力和运动变化关系——的分析仍♡♡♡♡♡♡是错误——的￥￥￥￥￥￥全面、正确地概括力和运动关系——的♡♡♡♡♡♡是牛顿——的三条运动定律牛顿还把地面上——的重力外推到月球和整个太阳系建立了万有引力定律￥￥￥￥￥￥牛顿以上述——的四条定律并运用他创造——的“流数法”(即今微积分初步)解决了太阳系中——的二体问题推导出开普勒三定律从理论上解决了地球上——的潮汐问题￥￥￥￥￥￥史称牛顿♡♡♡♡♡♡是第一个综合天上和地上——的机械运动并取得伟大成就——的物理学家￥￥￥￥￥￥与此同时几何光学也有很大发展在16世纪末或17世纪初先后发明了显微镜和望远镜开普勒、伽利略和牛顿都对望远镜作很大——的改进￥￥￥￥￥￥<br> <br> 法国在大革命——的前后人才辈出以P.S.M.拉普拉斯为首——的法国科学家(史称拉普拉斯学派)将牛顿——的力学理论发扬光大把偏微分方程运用于天体力学求出了太阳系内三体和多体问题——的近似解初步探讨并解决了太阳系——的起源和稳定性问题使天体力学达到相当完善——的境界￥￥￥￥￥￥在牛顿和拉普拉斯——的太阳系内主宰天体运动——的已经不♡♡♡♡♡♡是造物主而♡♡♡♡♡♡是万有引力难怪拿破仑在听完拉普拉斯——的太阳系介绍后就问：你把上帝放在什么地位？无神论者拉普拉斯则直率地回答：我不需要这个假设￥￥￥￥￥￥<br> <br> 拉普拉斯学派还将力学规律广泛用于刚体、流体和固体加上W.R.哈密顿、G.G.斯托克斯等——的共同努力完善了分析力学把经典力学推进到更高阶段￥￥￥￥￥￥该学派还将各种物理现象如热、光、电、磁甚至化学作用都归于粒子间——的吸引和排斥例如用光子受物质——的排斥解释反射光微粒受物质——的吸引解释折射和衍射用光子具有不同——的外形以解释偏振以及用热质粒子相互排斥来解释热膨胀、蒸发等等都一度取得成功从而使机械——的唯物世界观统治了数十年￥￥￥￥￥￥正当这学派声势煊赫、如日中天时受到英国物理学家T.杨和这个学派——的后院法兰西科学院及科学界——的挑战J.B.V.傅里叶从热传导方面T.杨、D.F.J.阿拉戈、A.-J.菲涅耳从光学方面特别♡♡♡♡♡♡是光——的波动说和粒子说（见光——的二象性）——的论争在物理史上♡♡♡♡♡♡是一个重大——的事件￥￥￥￥￥￥为了驳倒微粒说年轻——的土木工程师菲涅耳在阿拉戈——的支持下制成了多种后以他——的姓命名——的干涉和衍射设备并将光波——的干涉性引入惠更斯——的波阵面在介质中传播——的理论形成惠更斯-菲涅耳原理还大胆地提出光♡♡♡♡♡♡是横波——的假设并用以研究各种光——的偏振及偏振光——的干涉他创造了“菲涅耳波带”法完满地说明了球面波——的衍射并假设光♡♡♡♡♡♡是以太——的机械横波解决了光在不同介质界面上反射、折射——的强度和偏振问题从而完成了经典——的波动光学理论￥￥￥￥￥￥菲涅耳还提出地球自转使表面上——的部分以太漂移——的假设并给出曳引系数￥￥￥￥￥￥也在阿拉戈——的支持下J.B.L.傅科和A.H.L.菲佐测定光速在水中确比空气中为小从而确定了波动说——的胜利史称这个实验为光——的判决性实验￥￥￥￥￥￥此后光——的波动说及以太论统治了19世纪——的后半世纪著名物理学家如法拉第、麦克斯韦、开尔文等都对以太论坚信不疑￥￥￥￥￥￥另一方面利用干涉仪内干涉条纹——的移动可以精确地测定长度、速度、曲率——的极微细——的变化；利用棱镜和衍射光栅产生——的光谱可以确定地上和天上——的物质——的成分及原子内部——的变化￥￥￥￥￥￥因此这些光学仪器已成为物理学、分析化学、物理化学和天体物理学中——的重要实验手段￥￥￥￥￥￥<br> <br> 蒸汽机——的发明推动了热学——的发展18世纪60年代在J.瓦特改进蒸汽机——的同时他——的挚友J.布莱克区分了温度和热量建立了比热容和潜热概念发展了量温学和量热学所形成——的热质说和热质守恒概念统治了80多年￥￥￥￥￥￥在此期间尽管发现了气体定律度量了不同物质——的比热容和各类潜热但对蒸汽机——的改进帮助不大蒸汽机始终以很低——的效率运行￥￥￥￥￥￥1755年法国科学院坚定地否决了永动机￥￥￥￥￥￥1807年T.杨以“能”代替莱布尼兹——的“活力”1826年J.V.彭赛列创造了“功”这个词￥￥￥￥￥￥1798年和1799年朗福德和H.戴维分析了摩擦生热向热质说挑战；J.P.焦耳从19世纪40年代起到1878年花了近40年时间用电热和机械功等各种方法精确地测定了热功当量；生理学家J.R.迈尔和H.von亥姆霍兹更从机械能、电能、化学能、生物能和热——的转换全面地说明能量既不能产生也不会消失确立了热力学第一定律即能量守恒定律￥￥￥￥￥￥在此前后1824年S.卡诺根据他对蒸汽机效率——的调查据热质说推导出理想热机效率由热源和冷却源——的温度确定——的定律￥￥￥￥￥￥文章发表后并未引起注意￥￥￥￥￥￥后经R.克劳修斯和开尔文分别提出两种表述后才确认为热力学第二定律￥￥￥￥￥￥克劳修斯还引入新——的态函数熵；以后焓、亥姆霍兹函数、吉布斯函数等态函数相继引入开创了物理化学中——的重要分支——热化学￥￥￥￥￥￥热力学指明了发明新热机、提高热机效率等——的方向开创了热工学；而且在物理学、化学、机械工程、化学工程、冶金学等方面也有广泛——的指向和推动作用￥￥￥￥￥￥这些使物理化学开创人之一W.[[奥斯特瓦尔德]]曾一度否认原子和分子——的存在而宣扬“唯能论”视能量为世界——的最终存在￥￥￥￥￥￥但另一方面J.C.麦克斯韦——的分子速度分布率（见麦克斯韦分布）和L.玻耳兹曼——的[[能量均分定理]]把热学和力学综合起来并将概率规律引入物理学用以研究大量分子——的运动创建了气体分子动力论（现称气体动理论）确立了气体——的压强、内能、比热容等——的统计性质得到了与热力学协调一致——的结论￥￥￥￥￥￥玻耳兹曼还进一步认为热力学第二定律♡♡♡♡♡♡是统计规律把熵同状态——的概率联系起来建立了统计热力学￥￥￥￥￥￥任何实际物理现象都不可避免地涉及能量——的转换和热量——的传递热力学定律就成为综合一切物理现象——的基本规律￥￥￥￥￥￥经过20世纪——的物理学革命这些定律仍然成立￥￥￥￥￥￥而且平衡和不平衡、可逆和不可逆、有序和无序乃至涨落和混沌等概念已经从有关——的自然科学分支中移植到社会科学中￥￥￥￥￥￥<br> <br> 在19世纪20年代以前电和磁始终认为♡♡♡♡♡♡是两种不同——的物质因此尽管1600年W.吉伯发表《论磁性》对磁和地磁现象有较深入——的分析1747年B.富兰克林提出电——的单流质理论阐明了正电和负电但电学和磁学——的发展♡♡♡♡♡♡是缓慢——的1800年A.伏打发明伏打电堆人类才有能长期供电——的电源电开始用于通信；但要使用一个电弧灯就需联接2千个伏打电池所以电——的应用并不普及￥￥￥￥￥￥1920年H.C.奥斯特——的电流磁效应实验开始了电和磁——的综合电磁学就迅猛发展几个月内通过实验A.-M.安培建立平行电流间——的安培定律并提出磁分子学说J.-B.毕奥和F.萨伐尔建立载流导线对磁极——的作用力（后称毕-萨-拉定律）阿拉戈发明电磁铁并发现磁阻尼效应这些成就奠定了电磁学——的基础￥￥￥￥￥￥1831年M.法拉第发现电磁感应现象磁——的变化在闭合回路中产生了电流完成了电和磁——的综合并使人类获得新——的电源￥￥￥￥￥￥1867年W.von西门子发明自激发电机又用变压器完成长距离输电这些基于电磁感应——的设备改变了世界面貌创建了新——的学科——电工学和电机工程￥￥￥￥￥￥法拉第还把场——的概念引入电磁学；1864年麦克斯韦进一步把场——的概念数学化提出位移电流和有旋电场等假设建立了麦克斯韦方程组完善了电磁理论并预言了存在以光速传播——的电磁波￥￥￥￥￥￥但他——的成就并没有即时被理解直到H.R.赫兹完成这组方程——的微分形式并用实验证明麦克斯韦预言——的电磁波具有光波——的传播速度和反射、折射干涉、衍射、偏振等一切性质从而完成了电磁学和光学——的综合并使人类掌握了最快速——的传递各种信息——的工具开创了电子学这门新学科￥￥￥￥￥￥<br> <br> 直到19世纪后半叶电荷——的本质♡♡♡♡♡♡是什么仍没有搞清楚盛极一时——的以太论认为电荷不过♡♡♡♡♡♡是以太海洋中——的涡元￥￥￥￥￥￥H.A.洛伦兹首先把光——的电磁理论与物质——的分子论结合起来认为分子♡♡♡♡♡♡是带电——的谐振子1892年起他陆续发表“电子论”——的文章认为1859年J.普吕克尔发现——的阴极射线就♡♡♡♡♡♡是电子束；1895年提出洛伦兹力公式它和麦克斯韦方程相结合构成了经典电动力学——的基础；并用电子论解释了正常色散、反常色散（见光——的色散）和塞曼效应￥￥￥￥￥￥1897年J.J.汤姆孙对不同稀薄气体、不同材料电极制成——的阴极射线管施加电场和磁场精确测定构成阴极射线——的粒子有同一——的荷质比为电子论提供了确切——的实验根据￥￥￥￥￥￥电子就成了最先发现——的亚原子粒子￥￥￥￥￥￥1895年W.K.伦琴发现X射线延伸了电磁波谱它对物质——的强穿透力使它很快就成为诊断疾病和发现金属内部缺陷——的工具￥￥￥￥￥￥1896年A.-H.贝可勒尔发现铀——的放射性1898年居里夫妇发现了放射性更强——的新元素——钋和镭但这些发现一时尚未引起物理学界——的广泛注意￥￥￥￥￥￥<br> <br> 20世纪——的物理学到19世纪末期经典物理学已经发展到很完满——的阶段许多物理学家认为物理学已接近尽头以后——的工作只♡♡♡♡♡♡是增加有效数字——的位数￥￥￥￥￥￥开尔文在19世纪最后一个除夕夜——的新年祝词中说：“物理大厦已经落成……动力理论确定了热和光♡♡♡♡♡♡是运动——的两种方式现在它——的美丽而晴朗——的天空出现两朵乌云一朵出现在光——的波动理论另一朵出现在麦克斯韦和玻耳兹曼——的能量均分理论￥￥￥￥￥￥”前者指——的♡♡♡♡♡♡是以太漂移和迈克耳孙-莫雷测量地球对（绝对静止——的）以太速度——的实验后者指用能量均分原理不能解释黑体辐射谱和低温下固体——的比热￥￥￥￥￥￥恰恰♡♡♡♡♡♡是这两个基本问题和开尔文所忽略——的放射性孕育了20世纪——的物理学革命￥￥￥￥￥￥<br> <br> 1905年A.爱因斯坦为了解决电动力学应用于动体——的不对称(后称为电动力学与伽利略相对性原理——的不协调)创建了狭义相对论即适用于一切惯性参考系——的相对论￥￥￥￥￥￥他从真空光速不变性出发即在一切惯性系中运动光源所射出——的光——的速度都♡♡♡♡♡♡是同一值推出了同时——的相对性和动系中尺缩、钟慢——的结论完满地解释了洛伦兹为说明迈克耳孙-莫雷实验提出——的洛伦兹变换公式从而完成了力学和电动力学——的综合￥￥￥￥￥￥另一方面狭义相对论还否定了绝对——的空间和时间把时间和空间结合起来提出统一——的相对——的时空观构成了四度时空；并彻底否定以太——的存在从根本上动摇了经典力学和经典电磁学——的哲学基础而把伽利略——的相对性原理提高到新——的阶段适用于一切动体——的力学和电磁学现象￥￥￥￥￥￥但在动体或动系——的速度远小于光速时相对论力学就和经典力学相一致了￥￥￥￥￥￥经典力学中——的质量、能量和动量在相对论中也有新——的定义所导出——的质能关系为核能——的释放和利用提供了理论准备￥￥￥￥￥￥1915年爱因斯坦又创建广义相对论把相对论推广到非惯性系认为引力场同具有相当加速度——的非惯性系在物理上♡♡♡♡♡♡是完全等价——的而且在引力场中时空♡♡♡♡♡♡是弯曲——的其曲率取决于引力场——的强度革新了宇宙空间都♡♡♡♡♡♡是平直——的欧几里得空间——的旧概念￥￥￥￥￥￥但对于范围和强度都不很大——的引力场如地球引力场可以完全不考虑空间——的曲率而对引力场较强——的空间如太阳等恒星——的周围和范围很大——的空间如整个可观测——的宇宙空间就必须考虑空间曲率￥￥￥￥￥￥因此广义相对论解释了用牛顿引力理论不能解释——的一些天文现象如水星近日点反常进动、光线——的引力偏析等￥￥￥￥￥￥以广义相对论为基础——的宇宙学已成为天文学——的发展最快——的一个分支￥￥￥￥￥￥<br> <br> 另一方面1900年M.普朗克提出了符合全波长范围——的黑体辐射公式并用能量量子化假设从理论上导出首次提出物理量——的不连续性￥￥￥￥￥￥1905年爱因斯坦发表光量子假设以光——的波粒二象性解释了光电效应；1906年又发表固体热容——的量子理论；1913年N.玻尔（见玻尔父子）发表玻尔氢原子理论用量子概念准确地地计算出氢原子光谱——的巴耳末公式并预言氢原子存在其他线光谱后获证实￥￥￥￥￥￥1918年玻尔又提出对应原理建立了经典理论通向量子理论——的桥梁；1924年L.V.德布罗意提出微观粒子具有波粒二象性——的假设预言电子束——的衍射作用；1925年W.泡利发表泡利不相容原理W.K.海森伯在M.玻恩和数学家E.P.约旦——的帮助下创立矩阵力学P.A.M.狄拉克提出非对易代数理论；1926年E.薛定谔根据波粒二象性发表波动力学——的一系列论文建立了波函数并证明波动力学和矩阵力学♡♡♡♡♡♡是等价——的遂即统称为量子力学￥￥￥￥￥￥同年6月玻恩提出了波函数——的统计解释表明单个粒子所遵循——的♡♡♡♡♡♡是统计性规律而非经典——的确定性规律；1927年海森伯发表不确定性关系；1928年发表相对论电子波动方程奠定了相对论性量子理论——的基础￥￥￥￥￥￥由于一切微观粒子——的运动都遵循量子力学规律因此它成了研究粒子物理学、原子核物理学、原子物理学、分子物理学和固体物理学——的理论基础也♡♡♡♡♡♡是研究分子结构——的重要手段从而发展了量子化学这个化学新分支￥￥￥￥￥￥<br> <br> 差不多同时研究由大量粒子组成——的粒子系统——的量子统计法也发展起来了包括1924年建立——的玻色-爱因斯坦分布和1926年建立——的费米-狄拉克分布它们分别适应于自旋为整数和半整数——的粒子系统￥￥￥￥￥￥稍后量子场论也逐渐发展起来了￥￥￥￥￥￥1927年狄拉克首先提出将电磁场作为一个具有无穷维自由度——的系统进行量子化——的方案以处理原子中光——的自发辐射和吸收问题￥￥￥￥￥￥1929年海森伯和泡利建立了量子场论——的普遍形式奠定了量子电动力学——的基础￥￥￥￥￥￥通过重正化解决了发散困难并计算各阶——的辐射修正所得——的电子磁矩数值与实验值只相差2.5×10-10其准确度在物理学中♡♡♡♡♡♡是空前——的￥￥￥￥￥￥量子场论还正向统一场论——的方向发展即把电磁相互作用、弱相互作用、强相互作用和引力相互作用统一在一个规范理论中已取得若干成就——的有电弱统一理论、量子色动力学和大统一理论等￥￥￥￥￥￥<br> <br> 物理学实验与理论相互推进并广泛应用于各部门成为技术革命——的重要动力也♡♡♡♡♡♡是20世纪物理学——的一个显著特征￥￥￥￥￥￥其中开展得最迅速——的领域则♡♡♡♡♡♡是原子核物理学和粒子物理学￥￥￥￥￥￥1905年E.卢瑟福等发表元素——的嬗变理论说明放射性元素因放射a和β粒子转变为另一元素打破元素万古不变——的旧观念；1911年卢瑟福又利用a粒子——的大角度散射确立了原子核——的概念；1919年卢瑟福用a粒子实现人工核反应￥￥￥￥￥￥鉴于天然核反应不受外界条件——的控制当时人工核反应所消耗——的能量又远大于所获得——的核能因此卢瑟福曾断言核能——的利用♡♡♡♡♡♡是不可能——的￥￥￥￥￥￥1932年2月J.查德威克在约里奥·居里夫妇（1932年1月）和W.博特——的实验基础上发现了中子既解决构成原子核——的一个基本粒子（和质子并称为核子）又因它对原子核只有引力而无库仑斥力中子特别♡♡♡♡♡♡是慢中子成为诱发核反应、产生人工放射性核素——的重要工具￥￥￥￥￥￥1938年发现核裂变反应1942年建成第一座裂变反应堆完成裂变链式反应1945年爆炸了第一颗原子弹1954年建成了第一个原子能发电站至今核裂变能已成为重要——的能源￥￥￥￥￥￥物理学家还从核聚变方向探索新能源：1938年H.A.贝特提出碳氮循环假说以氢聚变解释太阳——的能源成为分析太阳内部结构和恒星演化——的重要理论依据；1952年爆炸了第一颗氢弹￥￥￥￥￥￥许多国家都在惯性约束聚变和磁约束聚变等不同方面探索自控核聚变反应以解决日趋匮乏——的能源问题￥￥￥￥￥￥<br> <br> 对基本粒子——的研究最初♡♡♡♡♡♡是和研究原子和原子核结构在一起——的先后发现了电子、质子和中子￥￥￥￥￥￥1931年泡利为了解释β衰变——的能量守恒提出中微子假设于1956年证实￥￥￥￥￥￥1932年C.D.安德森发现第一个反粒子即正电子证实了狄拉克于1928年作出——的一切粒子都存在反粒子——的预言￥￥￥￥￥￥在研究核内部结构时发现核子间普遍存在强相互作用以克服质子间——的电磁相互作用还了解核内存在数值比电磁作用小——的弱相互作用它♡♡♡♡♡♡是引起β衰变——的主要作用￥￥￥￥￥￥1934年汤川秀树用介子交换——的假设解释强相互作用但当时所用——的粒子加速器——的能量不足以产生介子因此要在宇宙射线中寻找￥￥￥￥￥￥1937年C.D.安德森在宇宙线内果然找到了一种质量介乎电子和质子间——的粒子(后称μ子)一度被认为介子但以后发现它并无强作用￥￥￥￥￥￥1947年C.F.鲍威尔在高山顶上利用核乳胶发现π介子￥￥￥￥￥￥从50年代起各国都把高频、微波和自动控制技术引入加速器制成大型高能加速器及对撞机等成为粒子物理学——的主要实验手段发现了几百种粒子：将参与电磁、强、弱相互作用——的粒子称为强子如核子、介子和质量超过核子——的重子；只参与电磁和弱相互作用——的粒子如电子、μ子、τ子称轻子并开始按对称性分类￥￥￥￥￥￥1955年发现当时称为θ介子和τ介子——的两种粒子它们——的质量、寿命相同应属一种粒子但在弱相互作用下却有两种不同衰变方式一种衰变成偶宇称一种为奇宇称究竟♡♡♡♡♡♡是一种或两种粒子被称为θ-τ之谜￥￥￥￥￥￥李政道和杨振宁仔细检查了以往——的弱作用实验确认这些实验并未证实弱作用中宇称守恒从而以弱作用中宇称不守恒确定θ和τ♡♡♡♡♡♡是一种粒子合称K粒子￥￥￥￥￥￥这♡♡♡♡♡♡是首次发现——的对称性破缺￥￥￥￥￥￥对粒子间相互作用——的研究还促进了量子电动力学——的发展￥￥￥￥￥￥60年代中期起进一步研究强子结构提出带色——的夸克假设并用对称性及其破缺来分析夸克和粒子——的各种性质及各种相互作用；建立了电弱统一理论和量子色动力学并正在探索将电磁、弱、强三种相互作用统一起来——的大统一理论￥￥￥￥￥￥<br> <br> 此外基于19世纪末热电子发射现象1906年发明了具有放大作用——的三极电子管各种电子管纷纷出现并和基于阴极射线——的摄像管相结合使电子工业电子技术和电子学都迅速发展￥￥￥￥￥￥1912年M.von劳厄发现X射线通过晶体时——的衍射现象后布拉格父子发展了研究固体——的X射线衍射技术在发现电子和离子——的衍射现象后鉴于它们——的波长可以较X射线更短发展了各种电子显微镜其中扫描透射电镜——的分辨本领达到3可以观察到轻元素支持膜上——的重原子这些都成为研究固体结构及其表面状态——的重要实验工具￥￥￥￥￥￥在引入量子理论后固体物理学及所属——的表面物理学迅速开展起来了￥￥￥￥￥￥在固体——的能带理论指导下对半导体——的研究取得很大成功1947年制成了具有放大作用——的晶体三极管以后又发明其他类型晶体管和集成电路等半导体器件使电子设备小型化促进了电子计算机——的发展并开创了半导体物理学新学科￥￥￥￥￥￥此外以爱因斯坦——的受激辐射理论为基础发展了激光技术由于激光——的高定向性、高单色性、高相干性和高亮度得到了广泛——的应用；在低温物理学方面H.卡默林-昂内斯于1906和1908年相继液化了氢气和氦气1911年发现金属在温度4K左右时——的超导电性以后超导物质有所增加超导温度也渐提高￥￥￥￥￥￥现已证实超导转变温度可提高到100余开并已开始应用于超导加速器等￥￥￥￥￥￥<br> <br> 学科特点物理学♡♡♡♡♡♡是实验科学“实践♡♡♡♡♡♡是真理——的唯一标准”物理学也同样遵循这一标准￥￥￥￥￥￥一切假说都必须以实验为基础必须经受住实验——的验证￥￥￥￥￥￥但物理学也♡♡♡♡♡♡是思辨性很强——的科学从诞生之日起就和哲学建立了不解之缘￥￥￥￥￥￥无论♡♡♡♡♡♡是伽利略——的相对性原理、牛顿运动定律、动量和能量守恒定律、麦克斯韦方程乃至相对论、量子力学无不带有强烈——的、科学——的思辨性￥￥￥￥￥￥有些科学家例如在19世纪中主编《物理学与化学》杂志——的J.C.波根多夫曾经想把思辨性逐出物理学先后两次以具有思辨性内容为由拒绝刊登迈尔和亥姆霍兹——的论能量守恒——的文章终为后世所诟病￥￥￥￥￥￥要发现隐藏在实验事实后面——的规律需要深刻——的洞察力和丰富——的想像力￥￥￥￥￥￥多少物理学家关注θ-τ之谜唯有华裔美国物理学家李政道和杨振宁经过缜密——的思辨检查大量文献发现谜后隐藏着未经实验鉴定——的弱相互作用——的宇称守恒——的假设￥￥￥￥￥￥而从物理学发展史来看每一次大综合都促使物理学本身和有关学科——的很大发展而每一次综合既以建立在大量精确——的观察、实验事实为基础也有深刻——的思辨内容￥￥￥￥￥￥因此一般——的物理工作者和物理教师为了更好地应用和传授物理知识也应从物理学——的整个体系出发理解其中——的重要概念和规律￥￥￥￥￥￥<br> <br> 应用物理学♡♡♡♡♡♡是广泛应用于生产各部门——的一门科学有人曾经说过优秀——的工程师应♡♡♡♡♡♡是一位好物理学家￥￥￥￥￥￥物理学某些方面——的发展确实♡♡♡♡♡♡是由生产和生活——的需要推动——的￥￥￥￥￥￥在前几个世纪中卡诺因提高蒸汽机——的效率而发现热力学第二定律阿贝为了改进显微镜而建立光学系统理论开尔文为了更有效地使用大西洋电缆发明了许多灵敏电学仪器；在20世纪内核物理学、电子学和半导体物理、等离子体物理乃至超声学、水声学、建筑声学、噪声研究等——的迅速发展显然和生产、生活——的需要有关￥￥￥￥￥￥因此大力开展应用物理学——的研究♡♡♡♡♡♡是十分必要——的￥￥￥￥￥￥另一方面许多推动社会进步大大促进生产——的物理学成就却肇始于基本理论——的探求例如：法拉第从电——的磁效应得到启发而研究磁——的电效应促进电——的时代——的诞生；麦克斯韦为了完善电磁场理论预言了电磁波带来了电子学世纪；X射线、放射性乃至电子、中子——的发现都来自对物质——的基本结构——的研究￥￥￥￥￥￥从重视知识、重视人才考虑尤应注重基础理论——的研究￥￥￥￥￥￥因此为使科学技术达到世界前列基础理论研究♡♡♡♡♡♡是绝不能忽视——的￥￥￥￥￥￥<br> <br> 展望21世纪——的前夕科学家将从本学科出发考虑百年前景￥￥￥￥￥￥物理学♡♡♡♡♡♡是否将如前两三个世纪那样处于领先地位会有一番争议但不会再有一位科学家像开尔文那样断言物理学已接近发展——的终端了￥￥￥￥￥￥能源和矿藏——的日渐匮乏环境——的日渐恶化向物理学提出解决新能源、新——的材料加工、新——的测试手段——的物理原理和技术￥￥￥￥￥￥对粒子——的深层次探索解决物质——的最基本——的结构和相互作用将为人类提供新——的认识和改造世界——的手段这需要有新——的粒子加速原理更高能量——的加速器和更灵敏、更可靠——的探测器￥￥￥￥￥￥实现受控热核聚变需要综合等离子体物理、激光物理、超导物理、表面物理、中子物理等方面知识以解决有关——的一系列理论技术问题￥￥￥￥￥￥总之随着新——的技术革命——的深入发展物理学也将无限延伸￥￥￥￥￥￥