文档介绍：1
中国科学技术大学物理学院
卢荣德
力、热
我曾对中国科技大学的同学们提出过“三P”:
Perception,
Persistence,
Power
意思是:直觉,坚持,力量。
要有科学的直觉意识去创造,用坚持不懈的努力去奋斗,以扎实的知识力量去克服困难。
杨振宁
绪论
目录
1、物理学与物质世界
2、物理学与科学技术
3、物理学与科学思维
4、悟物穷理
联合国大会于2004年6月10日通过了2005年为“国际物理年”
的决议。决议全文如下:
联合国大会,
承认物理学为了解自然提供了重要基础;
注意到物理学及其应用是当今众多技术进步的基石;
确信物理教育提供了建设人类发展所必需的科学基础设施的工具。
意识到2005年是爱因斯坦关键性科学发现一百周年,这些发现为现代物理学奠定了基础。
在21世纪,完全有出现第二个爱因斯坦的可能性。
物理学仍然面临许多迫切需要解决的问题。
爱因斯坦终生没有解决的统一理论至今没有解决,另外弦理论还需要完善。
随着实验条件进步,超越爱因斯坦的物理学理论有可能出现。
联合国第58次会议决议
一、物质世界
物理学的骄傲在于研究对象无所不包,大至宇宙,小至原子内部(宇观、宏观、介观、微观)。
物理学是探讨物质结构和相互作用以及它们的运动规律的学科,是自然科学的基础。
时间尺度(相差1045):
空间尺度(相差1045-1046):
速率范围:
1018s (150亿年, 宇宙年龄) - 10-27s(硬射线周期)
1026 m(约150亿光年, 宇宙)-10-20 m(夸克)
0(静止) - 3108 m/s(光速)
(I) 物理学与物质世界
物质世界总图象
从整个物理学的发展中,可看到一条鲜明的主线,这就是执着地追求宇宙的统一,找寻支配宇宙万物的最基本、最统一的规律.
探索物质的组成, 物理学上对应粒子物理学(微观理论)
人们从自己向小尺度追问
粒子物理的标准模型:
目前,粒子物理的所有观测结果都可以用存在三族基本粒子(夸克、轻子、规范玻色子)和三种(或四种)基本相互作用来解释。
人们从自己向大尺度追问
探索宇宙的奥秘, 物理学上对应天体物理学(宇观理论)
宇宙是怎样运动的呢?宇宙有限又无边!有中心?无中心?
宇宙学的标准模型:大爆炸宇宙学
三、物理学使人们深入认识世界
场与粒子是统一体的两种表现形式;
场论给出最新认识, 每种粒子对应一种场, 场有不同能量状态
物质存在的基本形式
物质的凝聚状态
凝聚态: 固、液、气态、等离子体
致密态: 恒星晚年,白矮星、中子星、黑洞
基本相互作用
强相互作用(强度1,作用距离)
电磁相互作用(强度,作用距离长)
弱相互作用(强度,作用距离)
引力相互作用(强度,作用距离长)
(II) 物理学与科学技术
从物理学300多年发展的历史看,已经历了三次革命:
第一次是17世纪牛顿力学率先发展,完成了物理学的第一次大综合;
第二次是18世纪到19世纪,把光、电、磁三者统一起来的麦克斯韦电磁理论的建立;
到20世纪,第三次大革命则是由相对论和量子力学带动起来的。每一次革命物理学在观念上都产生深刻的转变。
一物理学的发展
物理学的发展依赖于一种基本的信念:物质世界存在着
完整的因果链条,即自然界是统一的。
自然界的运动现象是多种多样的,物理学的责任就是寻找支配这些现象的统一的力。
三发展模式:
技术-物理-技术
物理-技术-物理
卢瑟福粒子散射实验(1909)-核能利用(40年代以后)
量子力学-费米狄拉克统计-固体能带理论(20年代) -晶体管
诞生(1947)-集成电路(1962)-大规模集成电路(70年代后期)
-微结构物理
实例:
由于物理学的发展成为科学技术和社会发展的巨大推动力,引发了三次技术革命:第一次是开始于18世纪60年代,主要标志是蒸汽机的广泛应用,它是牛顿力学和热力学发展的结果。
第二次是开始于19世纪70年代,主要标志是电力的广泛应用和无线电通讯的实现,它是电磁学发展的结果。
笫三次则是开始于20世纪40年代的电脑、电信革命,也叫做“数字革命”。目前正处于笫三次工业革命的初期阶段。
它则是近代物理学发展的结果。
二物理学发展与技术革命