改變世界的物理學(xué)

1、1,您將一點(diǎn)一點(diǎn)地掀開物質(zhì)世界的神奇的面紗,2,第一篇 緒 論,通才教育與專才教育；當(dāng)前教育與社會(huì)需求、教育與人的全面發(fā)展的需求；歷史的必然、現(xiàn)實(shí)的選擇；當(dāng)代科技加速發(fā)展和學(xué)科交叉整合的趨勢(shì)；具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高素質(zhì)人才培養(yǎng)；物理學(xué)已經(jīng)滲透到文史、經(jīng)管、法政、商學(xué)、醫(yī)學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域。,一、文科學(xué)生為什么要學(xué)習(xí)物理學(xué)？,3,學(xué)校的目標(biāo)始終是：青年人在離開學(xué)校時(shí)，是作為一個(gè)和諧的人，而不是一個(gè)專家。發(fā)展獨(dú)立思考和獨(dú)立判斷

2、的一般能力，應(yīng)當(dāng)始終放在首位，而不應(yīng)該把專業(yè)知識(shí)放在首位。如果一個(gè)人掌握了他的學(xué)科的基礎(chǔ)理論，并且學(xué)會(huì)了獨(dú)立思考和工作，他必定會(huì)找到自己的道路，而且比起那種主要以獲得細(xì)節(jié)知識(shí)為其培養(yǎng)內(nèi)容的人來，他一定會(huì)更好地適應(yīng)進(jìn)步和變化。 ————愛因斯坦（1879—1955）,4,二、物理學(xué)的發(fā)展與人類文明的進(jìn)步,從經(jīng)典物理學(xué)到量子物理學(xué)量子理論的發(fā)展從宏觀世界到微觀世界和宇觀世界從簡(jiǎn)單系統(tǒng)到復(fù)雜系統(tǒng),5

3、,諾貝爾（1833——1896）,6,諾貝爾的一生,瑞典著名化學(xué)家。研究過大炮和蒸汽機(jī)的設(shè)計(jì)。發(fā)明了硝化甘油烈性炸藥及引爆方法，意愿用于工業(yè)——開發(fā)礦山、挖掘河道、修建鐵路和隧道，為人類造福。遺囑設(shè)立了諾貝爾物理學(xué)、化學(xué)、生理醫(yī)學(xué)、文學(xué)和人類和平5大獎(jiǎng)項(xiàng)。,7,歷年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 年 份 獲 獎(jiǎng) 者 國(guó)籍 獲 獎(jiǎng) 原 因 1901

4、W.C.倫琴 德國(guó) 發(fā)現(xiàn)倫琴射線(X射線) 1902 H.A.洛倫茲 荷蘭 塞曼效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)和研究 P.塞曼 荷蘭 1903 H.A.貝克勒爾 法國(guó) 發(fā)現(xiàn)天然鈾元素的放射性 P.居里

5、 法國(guó) 放射性物質(zhì)的研究， M.S.居里 法國(guó) 放射性元素釙與鐳并發(fā)現(xiàn) 釷也有放射性 1904 L.瑞利 英國(guó) 在氣體密度的研究中發(fā)現(xiàn)氬 1905 P.勒鈉德 德國(guó) 陰極射線的研究,8,年 份

6、 獲 獎(jiǎng) 者 國(guó)籍 獲 獎(jiǎng) 原 因 1906 J.J湯姆孫 英國(guó) 通過氣體電傳導(dǎo)性的研究，測(cè)出電子的電荷與質(zhì)量的1907 A.A邁克耳孫 美國(guó) 創(chuàng)造精密的光學(xué)儀器和用 以進(jìn)行光譜學(xué)度量學(xué)的研 究，并精確測(cè)出光速 1908 G.里普曼 法國(guó) 發(fā)明應(yīng)用干涉現(xiàn)象的天然 彩色攝影技術(shù)

7、 1909 G.馬可尼 意大利 發(fā)明無線電極及其對(duì)發(fā)展 C.F.布勞恩 德國(guó) 無線電通訊的貢獻(xiàn) 1910 J.D.范德瓦耳斯 荷蘭 對(duì)氣體和液體狀態(tài)方程的 研究,9,年 份 獲 獎(jiǎng) 者 國(guó)籍 獲 獎(jiǎng) 原 因 1911 W.維恩 德國(guó) 熱輻射定律的導(dǎo)出和研究 1

8、912 N.G.達(dá)倫 瑞典 發(fā)明點(diǎn)燃航標(biāo)燈和浮標(biāo)燈 的瓦斯自動(dòng)調(diào)節(jié)器 1913 H.K.昂尼斯 荷蘭 在低溫下研究物質(zhì)的性質(zhì) 并制成液態(tài)氦1914 M.V.勞厄 德國(guó) 發(fā)現(xiàn)倫琴射線通過晶體時(shí) 的衍射，既用于決定X射 線的波長(zhǎng)又證明了晶體的 原子點(diǎn)陣結(jié)構(gòu) 1915 W.H.布拉格

9、 英國(guó) 用倫琴射線分析晶體結(jié)構(gòu) W.L.布拉格 英國(guó),10,年 份 獲 獎(jiǎng) 者 國(guó)籍 獲 獎(jiǎng) 原 因 1917 C.G.巴克拉 英國(guó) 發(fā)現(xiàn)標(biāo)識(shí)元素的次級(jí)倫琴 輻射 1918 M.V.普朗克 德國(guó) 研究輻射的量子理論，發(fā)現(xiàn)基本量子，提出能量量子化的假設(shè)，解釋了電磁輻射的經(jīng)驗(yàn)定律 19

10、19 J.斯塔克 德國(guó) 發(fā)現(xiàn)陰極射線中的多普勒效應(yīng)和原子光譜線在電場(chǎng)中的分裂1920 C.E.吉洛姆 法國(guó) 發(fā)現(xiàn)鎳鋼合金的反常性以及在精密儀器中的應(yīng)用,11,年 份 獲 獎(jiǎng) 者 國(guó)籍 獲 獎(jiǎng) 原 因 1921 A.愛因斯坦 德國(guó) 對(duì)現(xiàn)物理方面的貢獻(xiàn)，特別是闡明光電效應(yīng)的定律 1922

11、N.玻爾 丹麥研究原子結(jié)構(gòu)和原子輻射，提出他的原子結(jié)構(gòu)模型 1923 R.A.密立根 美國(guó) 研究元電荷和光電效應(yīng)，通過油滴實(shí)驗(yàn)證明電荷有最小單位 1924 K.M.G.西格班 瑞典倫琴射線光譜學(xué)方面的發(fā)現(xiàn)和研究1925 J.弗蘭克 德國(guó) 發(fā)現(xiàn)電子撞擊原子時(shí)出現(xiàn) G.L.赫茲 德國(guó) 的規(guī)

12、律性,12,年 份 獲 獎(jiǎng) 者 國(guó)籍 獲 獎(jiǎng) 原 因 1926 J.B.佩林 法國(guó) 研究物質(zhì)分裂結(jié)構(gòu)，并發(fā)現(xiàn)沉積作用的平衡1927 A.H.康普頓 美國(guó)發(fā)現(xiàn)康普頓效應(yīng) C.T.R.威爾孫 英國(guó) 發(fā)明用云霧室觀察帶電粒子，使帶電粒子的軋跡變?yōu)榭梢?1928 O.W.里查孫

13、 英國(guó)熱離子現(xiàn)象的研究，并發(fā)現(xiàn)里查孫定律 1929 L.V.德布羅意 法國(guó)電子波動(dòng)性的理論研究 1930 C.V.拉曼 印度 研究光的散射并發(fā)現(xiàn)拉曼效應(yīng),13,年 份 獲 獎(jiǎng) 者 國(guó)籍 獲 獎(jiǎng) 原 因 1932 W.海森堡 德國(guó) 創(chuàng)立量子力學(xué)，并導(dǎo)致氫 的同素異形的發(fā)現(xiàn) 1933 E.薛定諤

14、 奧地利 量子力學(xué)的廣泛發(fā)展 P.A.M.狄立克 英國(guó) 量子力學(xué)的廣泛發(fā)展，并預(yù)言正電子的存在 1935 J.查德威克 英國(guó)發(fā)現(xiàn)中子 1936 V.F赫斯 奧地利 發(fā)現(xiàn)宇宙射線 C.D.安德孫 美國(guó) 發(fā)現(xiàn)正電子,14,年 份 獲 獎(jiǎng) 者 國(guó)籍 獲 獎(jiǎng) 原 因1937 J.P.湯

15、姆孫 英國(guó)通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)受電子照射的晶體中的干涉現(xiàn)象 C.J.戴維孫 美國(guó) 通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)晶體對(duì)電子的衍射作用 1938 E.費(fèi)米 意大利 發(fā)現(xiàn)新放射性元素和慢中子引起的核反應(yīng) 1939 F.O.勞倫斯 美國(guó) 研制回旋加速器以及利用它所取得的成果，特別是 有關(guān)人工放射性元素的研究

16、1943 O.斯特恩 美國(guó) 測(cè)定質(zhì)子磁矩 1944 I.I.拉比 美國(guó) 用共振方法測(cè)量原子核的磁性,15,年 份 獲 獎(jiǎng) 者 國(guó)籍 獲 獎(jiǎng) 原 因1945 W.泡利 奧地利 發(fā)現(xiàn)泡利不相容原理 1946 P.W.布里奇曼 美國(guó) 研制高壓裝置并創(chuàng)立了高壓物理 1947

17、 E.V.阿普頓 英國(guó) 發(fā)現(xiàn)電離層中反射無線電波的阿普頓層 1948 P.M.S.布萊克特 英國(guó) 改進(jìn)威爾孫云霧室及在核物理和宇宙線方面的發(fā)現(xiàn) 1949 湯川秀樹 日本 用數(shù)學(xué)方法預(yù)見介子的存在 1950 C.F.鮑威爾 英國(guó) 研究核過程的攝影法并發(fā)現(xiàn)介子,16,年 份 獲 獎(jiǎng) 者

18、 國(guó)籍 獲 獎(jiǎng) 原 因1951 J.D.科克羅夫特 英國(guó) 首先利用人工所加速的粒子開展原子核 E.T.S.瓦爾頓 愛爾蘭 蛻變的研究 1952 E.M.珀塞爾 美國(guó) 核磁精密測(cè)量新方法的發(fā) F.布洛赫 美國(guó) 展及有關(guān)的發(fā)現(xiàn) 1953 F.塞爾尼克 荷蘭 論證相襯法，特

19、別是研制相差顯微鏡 1954 M.玻恩 德國(guó) 對(duì)量子力學(xué)的基礎(chǔ)研究，特別是量子力學(xué)中波函數(shù)的統(tǒng)計(jì)解釋 W.W.G.玻特 德國(guó) 符合法的提出及分析宇宙輻射,17,年 份 獲 獎(jiǎng) 者 國(guó)籍 獲 獎(jiǎng) 原 因1955 P.庫(kù)什 美國(guó) 精密測(cè)定電子磁矩 W.E.拉姆

20、 美國(guó) 發(fā)現(xiàn)氫光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu) 1956 W.肖克萊 美國(guó) 研究半導(dǎo)體并發(fā)明晶體管 W.H.布拉頓 美國(guó) J.巴丁 美國(guó) 1957 李政道 美國(guó) 否定弱相互作用下宇稱守 楊振寧 美國(guó) 恒定律，使基本粒子研究獲重大發(fā)現(xiàn) 1958 P.A.切連柯夫 前蘇

21、聯(lián) 發(fā)現(xiàn)并解釋切連柯夫效應(yīng) I.M.弗蘭克 前蘇聯(lián) (高速帶電粒子在透明物質(zhì) I.Y.塔姆 前蘇聯(lián) 中傳遞時(shí)放出藍(lán)光的現(xiàn)象),18,年 份 獲 獎(jiǎng) 者 國(guó)籍 獲 獎(jiǎng) 原 因1959 E.薩克雷 美國(guó) 發(fā)現(xiàn)反質(zhì)子 O.張伯倫 美國(guó) 1960 D.A.格拉塞爾 美國(guó) 發(fā)明氣泡室 1961

22、 R.霍夫斯塔特 美國(guó) 由高能電子散射研究原子核的結(jié)構(gòu) R.L.穆斯堡 德國(guó) 研究r射線的無反沖共振吸收和發(fā)現(xiàn)穆斯堡效應(yīng) 1962 L.D.朗道 前蘇聯(lián) 研究凝聚態(tài)物質(zhì)的理論，特別是液氦的研究,19,年 份 獲 獎(jiǎng) 者 國(guó)籍 獲 獎(jiǎng) 原 因1963 E.P.維格納 美國(guó) 原子核和

23、基本粒子理論的研究，特別是發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用 對(duì)稱性基本原理方面的貢獻(xiàn) M.G.邁耶 美國(guó) 發(fā)現(xiàn)原子核結(jié)構(gòu)殼層模型 J.H.D.詹森 德國(guó) 理論，成功地解釋原子核的長(zhǎng)周期和其它幻數(shù)性質(zhì)的問題 1964 C.H.湯斯 美國(guó) 在量子電子學(xué)領(lǐng)域中的基礎(chǔ)研究導(dǎo)致了根據(jù)微波激射器和激光器的原理構(gòu)成

24、振蕩器和放大器,20,年 份 獲 獎(jiǎng) 者 國(guó)籍 獲 獎(jiǎng) 原 因1964 N.G.巴索夫 前蘇聯(lián) 用于產(chǎn)生激光光束的振蕩器和放大器的研究工作 A.M.普洛霍羅夫 前蘇聯(lián) 在量子電子學(xué)中的研究工作導(dǎo)致微波激射器和激光器的制作 1965 R.P.費(fèi)曼 美國(guó) 量子電動(dòng)力學(xué)的研究，包 J.S.施

25、溫格 美國(guó) 括對(duì)基本粒子物理學(xué)的意朝永振一郎 日本 義深遠(yuǎn)的結(jié)果 1966 A.卡斯特萊 法國(guó) 發(fā)現(xiàn)并發(fā)展光學(xué)方法以研究原子的能級(jí)的貢獻(xiàn) 1967 H.A.貝特 美國(guó) 恒星能量的產(chǎn)生方面的理論,21,年 份 獲 獎(jiǎng) 者 國(guó)籍 獲 獎(jiǎng) 原 因1968 L.W.阿爾瓦雷斯 美國(guó)

26、 對(duì)基本粒子物理學(xué)的決定性的貢獻(xiàn)，特別是通過發(fā)展氫氣泡室和數(shù)據(jù)分析技術(shù)而發(fā)現(xiàn)許多共振態(tài) 1969 M.蓋爾曼 美國(guó) 關(guān)于基本粒子的分類和相互作用的發(fā)現(xiàn)，提出“夸克”粒子理論 1970 H.O.G.阿爾文 瑞典 磁流體力學(xué)的基礎(chǔ)研究和 L.E.F.尼爾 法國(guó)發(fā)現(xiàn)并在等離子體物理中找到廣泛應(yīng)用,22,年

27、 份 獲 獎(jiǎng) 者 國(guó)籍 獲 獎(jiǎng) 原 因1980 J.W.克羅寧 美國(guó) CP不對(duì)稱性的發(fā)現(xiàn)V.L.菲奇 美國(guó)1981 N.布洛姆伯根 美國(guó) 激光光譜學(xué)與非線性光學(xué) A.L.肖洛 美國(guó)的研究 K.M.瑟巴 瑞典 高分辨電子能譜的研究1982 K.威爾孫 美國(guó) 關(guān)于相變的臨界現(xiàn)象　1983 S.

28、錢德拉塞卡爾 美國(guó) 恒星結(jié)構(gòu)和演化方面的理論研究 W.福勒 美國(guó) 宇宙間化學(xué)元素形成方面 的核反應(yīng)的理論研究和實(shí)驗(yàn),23,年 份 獲 獎(jiǎng) 者 國(guó)籍 獲 獎(jiǎng) 原 因1984 C.魯比亞 意大利 由于他們的努力導(dǎo)致了中間 S.范德梅爾 荷蘭玻色子的發(fā)現(xiàn)1985 K.V.克利青 德國(guó) 量子霍耳效應(yīng)

29、 1986 E.魯斯卡 德國(guó) 電子物理領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究工作，設(shè)計(jì)出世界上第一架電子顯微鏡 G.賓尼 瑞士 設(shè)計(jì)出掃描式隧道效應(yīng)顯微鏡 H.羅雷爾 瑞士 1987 J.G.柏諾茲 美國(guó) 發(fā)現(xiàn)新的超導(dǎo)材料 K.A.穆勒 美國(guó),24,年 份 獲 獎(jiǎng) 者 國(guó)籍 獲 獎(jiǎng) 原 因1988 L.

30、M.萊德曼 美國(guó) 從事中微子波束工作及通過 M.施瓦茨 美國(guó)發(fā)現(xiàn)μ介子中微子從而對(duì)輕 J.斯坦伯格 英國(guó)粒子對(duì)稱結(jié)構(gòu)進(jìn)行論證 1989 N.F.拉姆齊 美國(guó) 發(fā)明原子銫鐘及提出氫微波激射技術(shù) W.保羅 德國(guó) 創(chuàng)造捕集原子的方法以達(dá)到 H.G.德梅爾特 美國(guó)能極其精確地研究一個(gè)電子或離子 1990

31、 J.杰羅姆 美國(guó) 發(fā)現(xiàn)夸克存在的第一個(gè)實(shí)驗(yàn) H.肯德爾 美國(guó)證明 R.泰勒 加拿大,25,年 份 獲 獎(jiǎng) 者 國(guó)籍 獲 獎(jiǎng) 原 因 1991 P.G.德燃納 法國(guó) 液晶基礎(chǔ)研究1992 J.夏帕克 法國(guó) 對(duì)粒子探測(cè)器特別是多絲正比室的發(fā)明和發(fā)展1993 J.泰勒

32、 美國(guó) 發(fā)現(xiàn)一對(duì)脈沖星，質(zhì)量 L.赫爾斯 美國(guó)為兩個(gè)太陽(yáng)的質(zhì)量，而直徑僅10-30km，故引力場(chǎng)極強(qiáng)，為引力波的存在提供了間接證據(jù) 1994 C.沙爾 美國(guó) 發(fā)展中子散射技術(shù) B.布羅克豪斯 加拿大,26,年 份 獲 獎(jiǎng) 者 國(guó)籍 獲 獎(jiǎng) 原 因1995 M.L.珀?duì)?美國(guó) 珀?duì)柤捌浜?/p>

33、作者發(fā)現(xiàn)了τ輕 F.雷恩斯 美國(guó)子雷恩斯與C.考溫首次成功地觀察到電子反中微子他們?cè)谳p子研究方面的先驅(qū)性工作，為建立輕子-夸克層次上的物質(zhì)結(jié)構(gòu)圖像作出了重大貢獻(xiàn) 1996 戴維.李 美國(guó) 發(fā)現(xiàn)氦-3中的超流動(dòng)性 D.D.奧謝羅夫 美國(guó) 　 R.C.里查森 美國(guó)1997 朱棣文 美

34、國(guó) 激光冷卻和陷俘原子 C.C.塔諾季 法國(guó) 　 W.D.菲利浦斯 美國(guó),27,年 份 獲 獎(jiǎng) 者 國(guó)籍 獲 獎(jiǎng) 原 因1998 R.B.勞克林 美國(guó) 分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)的發(fā)現(xiàn) H.L.斯特默 美國(guó) 崔琦 美國(guó) 　1999 H.霍夫特 荷蘭闡明物理學(xué)弱電相互作用中 M.韋爾特曼的

35、量子結(jié)構(gòu) 2000 澤羅斯.阿爾費(fèi)羅夫 俄羅斯 為現(xiàn)代信息技術(shù)的所作出赫伯特.克勒默 美國(guó)的基礎(chǔ)性貢獻(xiàn)，特別是他們杰克.S.基爾比 美國(guó)發(fā)明的快速晶體管、激光二極管和集成電路(芯片),28,物理學(xué)與工業(yè)革命,蒸氣機(jī)、內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展和完善，使人類從農(nóng)業(yè)社會(huì)進(jìn)入工業(yè)社會(huì)—第一次工業(yè)革命；電力、石油和自動(dòng)生產(chǎn)線——第二次工業(yè)革命；電腦、電信革命，信息時(shí)代、知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代——第三次工業(yè)革命。,29,物

36、理學(xué)與哲學(xué),30,中國(guó)古代的物理成就 我國(guó)古代的科學(xué)技術(shù)成就中，屬于物理學(xué)或與物理學(xué)有關(guān)的，可以提出力學(xué)、光學(xué)和聲學(xué)等三個(gè)方面作一簡(jiǎn)要介紹?！犊脊び洝?（公元前７００至４００年）：關(guān)于慣性的記載、滾動(dòng)摩擦的論述、火箭的飛行與保持穩(wěn)定，還記述了有關(guān)力的測(cè)量、斜面受力分析以及材料和施工中的一些軟科學(xué)知識(shí)。《墨經(jīng)》（公元前４９０至４０３年），《墨經(jīng)》戰(zhàn)國(guó)時(shí)代以墨翟為首的墨家的代表作，分為“經(jīng)”與“經(jīng)說”兩大部分。前者的內(nèi)

37、容大多是一些定義性質(zhì)的條文，后者則帶有定律的性質(zhì)的解釋。,31,《墨經(jīng)》中的軟科學(xué)知識(shí)已不全是實(shí)際生產(chǎn)知識(shí)的總結(jié)和記述，而是對(duì)力學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行了粗淺的概括，并進(jìn)行了一些推理論證。諸如，關(guān)于時(shí)空觀念、運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)、力的概念、力系平衡的論述，以及斜面、滑輪及其應(yīng)用，等等。侯風(fēng)地動(dòng)儀。這是東漢張衡（公元７８至１３９年）所制的世界上第一臺(tái)地震儀。《后漢書張衡列傳》上有下面一段記載：“（順帝）陽(yáng)嘉元年（即公元１３２年），復(fù)造侯風(fēng)地動(dòng)儀。這是一種測(cè)定

38、震源方向的儀器。張衡利用了力學(xué)上的慣性原理，同時(shí)他對(duì)地震波傳播和方向性也一定有所了解。這些在當(dāng)時(shí)來說都是十分了不起的。,32,記里鼓和指南車。這是三國(guó)時(shí)魏人馬鈞根據(jù)以前的記載模仿制成的兩種利用各種齒輪的復(fù)合運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)的自動(dòng)機(jī)構(gòu)。在劉仙洲教授著的《中國(guó)機(jī)械工程發(fā)明史》第一編第五章中有較詳細(xì)的介紹。關(guān)于光學(xué)知識(shí)的記載以《墨經(jīng)》經(jīng)下中的八條最為系統(tǒng)。內(nèi)容涉及影子生成的道理，本影和半影，由物體與光源的相對(duì)位置確定影子的大小，光的直線傳播實(shí)驗(yàn)，

39、光的反射性和平面鏡成像，凹面鏡成像，凸面鏡成像等。它已觸及了幾何光學(xué)很大一部分，從時(shí)間上看要比古希臘歐幾里德注《反射光學(xué)》早一百多年。,33,聲學(xué)方面：據(jù)文獻(xiàn)記載和考古的發(fā)現(xiàn)，在周朝以前已經(jīng)有了各種樂器，而且很早就制定了有科學(xué)根據(jù)的樂律，樂律說有豐富的物理聲學(xué)內(nèi)容，它的產(chǎn)生和發(fā)展，是物理聲學(xué)史中重要的組成部分。我國(guó)古籍中多次記載了物體的共振和聲音的共鳴現(xiàn)象。關(guān)于物質(zhì)和運(yùn)動(dòng)的概念：物質(zhì)觀。關(guān)于物質(zhì)的構(gòu)成，中國(guó)古代有多種說法， 如 “

40、五行說 ”，“八卦說”，“元?dú)庹f”以及墨家提出的“原子論”。,34,我國(guó)原始五行說發(fā)展到了春秋時(shí)代，又出現(xiàn)了五行相生相克的學(xué)說，即 水生火，火生土，土生金，金生水，水生木； 木克土，土克水，水克火，火克金，金克木。 顯然它是由實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)抽象出來的。這種關(guān)系深刻地揭示了組成世界的五種基本物質(zhì)元素在相互轉(zhuǎn)化的復(fù)雜變換過程中，,35,運(yùn)動(dòng)觀念。在我國(guó)古代，人們把運(yùn)動(dòng)理解為一般變化，其中包括產(chǎn)生和消滅，數(shù)量增減和性質(zhì)變化，以及位置移動(dòng)

41、。,除去以上列舉的力學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)和物質(zhì)與運(yùn)動(dòng)等四個(gè)方面之外，在這一時(shí)代中，我國(guó)還有許多其它的物理學(xué)方面的成就，例如磁現(xiàn)象和靜電現(xiàn)象、氣象知識(shí)等等，不再一一加以介紹了。 即使從以上的一個(gè)很不完整、很不系統(tǒng)的介紹，我們已經(jīng)可以看到，我國(guó)古代確實(shí)有不少很有價(jià)值的物理學(xué)成就。跟文學(xué)、藝術(shù)、哲學(xué)等其它領(lǐng)域一樣，比之其它文明古國(guó)毫無遜色，甚至可以說有過之而無不及。,36,物理學(xué)與物質(zhì)世界,37,物質(zhì)世界的美麗,簡(jiǎn)潔性描述經(jīng)驗(yàn)資料，具有最少量

42、的定義和獨(dú)立假設(shè)的模型——最好的理論；“遙望”從整體上把握萬物，星星繁多，卻個(gè)個(gè)清晰，萬里長(zhǎng)城（單塊石頭）；質(zhì)點(diǎn)、剛體、黑體、諧振子、理想氣體等，小到原子大到太陽(yáng)可以有同一名稱——質(zhì)點(diǎn)。,38,雄偉壯觀的萬里長(zhǎng)城,39,對(duì)稱性,對(duì)稱、平衡、和諧是人類共同的審美心態(tài)；古羅馬的建筑、中國(guó)的宮殿、《周易》中的陰陽(yáng)、八卦；作用力與反作用力、正負(fù)電荷、S極N極、電流周圍的磁場(chǎng)及變化磁場(chǎng)周圍的電場(chǎng)、楊振寧和李政道的宇稱守恒。,40,普遍性,

43、“1＋1＝2”數(shù)學(xué)抽象，“1頭牛＋2頭牛＝3頭牛；1個(gè)原子＋2個(gè)原子＝3個(gè)原子” ；0、1、2所包含的的哲學(xué)思想；普朗克在瑞利和維恩定律后，為追求二者的統(tǒng)一，引出普朗克常數(shù)。,41,穩(wěn)定感,人類審美心態(tài)的又一要素——表現(xiàn)了對(duì)封閉、獨(dú)立系統(tǒng)的向往；聯(lián)合國(guó)憲章規(guī)定了一百多個(gè)國(guó)家的邊界不可侵犯；互不干涉內(nèi)政也體現(xiàn)了這種心態(tài)；整個(gè)宇宙（有限）中，質(zhì)量(能量)守恒、電荷守恒；二千多年前孔子望著川流不息的江河感慨：“逝者如斯夫，不舍晝夜”

44、 。人們渴望永恒，真空中的光速、普朗克常數(shù)、 電子電荷、阿伏加德羅常數(shù)等等。,42,延伸性,“落霞與孤騖齊飛，秋水共長(zhǎng)天一色”唐代王勃把視野引向無窮、無盡、無限和無數(shù)。仿佛看到在一塊無限大平板上，放著一個(gè)剛球，伽利略一推，剛球保持初速直線前進(jìn)，向前，向前，直到無邊——否定亞力斯多德的經(jīng)驗(yàn)結(jié)論。,43,1993年3月，亞特蘭大， “物理學(xué)對(duì)社會(huì)的重要貢獻(xiàn)” 的決議”,物理學(xué)是一項(xiàng)智力探險(xiǎn)活動(dòng)，鼓舞著年輕人，擴(kuò)展著我們關(guān)于大自然知識(shí)

45、的疆界。物理學(xué)發(fā)展著未來技術(shù)進(jìn)步所需要的基本知識(shí)。物理學(xué)為科學(xué)進(jìn)步和發(fā)明的利用，提供所需訓(xùn)練有素的人才。物理學(xué)在培養(yǎng)其它學(xué)科領(lǐng)域科學(xué)工作者的教育中，是一個(gè)重要組成部分。物理學(xué)擴(kuò)展和提高我們對(duì)其他科學(xué)的理解，諸如地球科學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、環(huán)境科學(xué)，以及天文學(xué)和宇宙學(xué)——這些學(xué)科對(duì)世界上所有民族都是至關(guān)重要的。物理學(xué)提供發(fā)展應(yīng)用于醫(yī)學(xué)的新設(shè)備和新技術(shù)所需的基本知識(shí)，如計(jì)算機(jī)層析技術(shù)（CT），磁共振成像，正電子發(fā)射層析技術(shù)，

46、超聲波成像和激光技術(shù)等，改善了我們生活的質(zhì)量。,44,人類21世紀(jì)的文明要到兩千年前中國(guó)的孔子和老子那里去找,兩千年前，哲學(xué)家莊子“判天地之美，析萬物之理”古訓(xùn)激勵(lì)我們勇攀科學(xué)高峰！,45,您將一點(diǎn)一點(diǎn)地掀開物質(zhì)世界的神奇的面紗,歡迎,46,§1 物理學(xué)與物質(zhì)世界物理學(xué)是探討物質(zhì)結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)基本規(guī)律的學(xué)科 是自然科學(xué)的基礎(chǔ),一.物質(zhì)世界,研究的對(duì)象十分廣泛 宇觀 宏觀 微觀,為人們

47、描繪出一副五彩繽紛的圖畫,47,空間尺度(相差1045－1046)1026 m(約150億光年)(宇宙)－10－20 m(夸克),時(shí)間尺度(相差1045)1018s 150億年(宇宙年齡)-10-27s(硬 ?射線周期),速率范圍0(靜止) - 3x108 m/s(光速),48,人們從自己向小尺度追問 以探索物質(zhì)的組成 物理學(xué)上對(duì)應(yīng) 粒子物理學(xué)目前物理學(xué)界公認(rèn)組成物質(zhì)的最小單元是夸克

48、即認(rèn)為quark沒有內(nèi)部結(jié)構(gòu) 但近來有消息稱 quark 也可一分為二 說明認(rèn)識(shí)無止境,49,粒子種類 自由狀態(tài)存在的: 452 種 其中 規(guī)范玻色子 4 種 輕子 12 種 強(qiáng)子 436 種,,基本相互作用 : 電磁 強(qiáng) 弱 引力,50,人們從自己向大尺度追問以探索宇宙的奧秘

49、 物理學(xué)上對(duì)應(yīng) 天體物理學(xué),宇宙是怎樣運(yùn)動(dòng)的呢？進(jìn)行絕熱膨脹?? 宇宙半徑增大?? 宇宙密度降低?? 溫度降低,宇宙有限又無邊!,有中心?無中心?,遠(yuǎn)離,51,仙女座大星云,52,53,三.物理學(xué)使人們深入認(rèn)識(shí)世界 ? 物質(zhì)存在的基本形式中學(xué)時(shí)已有 粒子和場(chǎng) 的認(rèn)識(shí),場(chǎng)論給出最新認(rèn)識(shí)每種粒子對(duì)應(yīng)一種場(chǎng)場(chǎng)有不同能量狀態(tài),場(chǎng)與粒子是統(tǒng)一體的兩種表現(xiàn)形式,54,演繹法－推理 演算歸納法－假設(shè) 模型定性和

50、半定量,直覺 想象力 洞察力,§2 物理學(xué)與科學(xué)思維,一.物理學(xué)的研究方法,55,物理學(xué)家的1/3 激奮在于 建立理論1/3 激奮在于 證實(shí)理論1/3 激奮在于 突破理論愛因斯坦是典范 --最令人驚訝的是沒有出現(xiàn)令人驚訝的事--,二.物理學(xué)家的科學(xué)態(tài)度,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與已有理論不符合 預(yù)示著重大突破,令人興奮,56,§3 物理學(xué)與科

51、學(xué)技術(shù)? 物理學(xué)為其他學(xué)科創(chuàng)立技術(shù)和原理? 重大新技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)立總是經(jīng)歷 長(zhǎng)期的物理醞釀如 微電子技術(shù)的發(fā)展? 物理學(xué)滿足人類所深刻認(rèn)識(shí)到的最根本的 程度上了解自然界的需要 (美國(guó)物理學(xué)評(píng) 述委員會(huì)),57,盧瑟福 a 粒子散射實(shí)驗(yàn)(1909)－核能利用(40年代以后)愛因斯坦受激輻射理論(1917) －第一臺(tái)激光器(1960) (物理) (技術(shù))信息技

52、術(shù)的發(fā)生和發(fā)展的硬件部分－以物理學(xué)成果為基礎(chǔ) (技術(shù)) (物理) 量子力學(xué) 費(fèi)米狄拉克統(tǒng)計(jì) 固體能帶理論(20年代)(物理) －晶體管誕生(1947) 集成電路(1962) 大規(guī)模集成電路 (70年代后期)(技術(shù))－微結(jié)構(gòu)物理(物理),58,,§4 物理學(xué)與高素質(zhì)人才,提高科學(xué)素質(zhì)和能力以適應(yīng)高新技術(shù)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)工程師類型工程科學(xué)家型革新發(fā)明家

53、型現(xiàn)場(chǎng)工程專家型管理規(guī)劃專家型,要求良好的科學(xué)素質(zhì)!,59,物理學(xué)的思想和觀點(diǎn) 如 建理想化模型從物理本質(zhì)上提出和研究本專業(yè)問題創(chuàng)新能力在工程技術(shù)中引入物理學(xué)的新成果,物理素質(zhì)的表現(xiàn),重視提高科學(xué)素質(zhì)深厚的科學(xué)素養(yǎng)是發(fā)明創(chuàng)造的基礎(chǔ),60,如：掃描隧道顯微鏡 (STM)的發(fā)明 說明：深厚的科學(xué)素質(zhì)的重要性,70年代 羅伯特.楊 制成場(chǎng)發(fā)射顯微鏡,1981年 賓尼和羅雷爾 應(yīng)用隧道效應(yīng)

54、 改進(jìn)了場(chǎng)發(fā)射顯微鏡 ? ? S T M,得益于深厚的科學(xué)素養(yǎng),1986年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),61,經(jīng)典量子,,,62,中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所研制的 CSTM-9000型掃描隧道顯微鏡 “原子和分子的觀察與操縱”,63,用AFM得到的癌細(xì)胞的表面圖象 “原子和分子的觀察與操縱”,基于STM工作原理或掃描成像方法的派生顯微鏡系列原子力(AFM) 磁力 分子力顯微鏡

55、等等,64,1994年中國(guó)科學(xué)院科學(xué)家“寫”出的 平均每個(gè)字的面積僅百萬分之一平方厘米 “原子和分子的觀察與操縱”,操縱原子不是夢(mèng) “原子書法”,65,移動(dòng)鐵原子,66,文科物理課的任務(wù),通過物理學(xué)的學(xué)習(xí)，把大學(xué)生領(lǐng)進(jìn)各個(gè)領(lǐng)域的大門；打開大門 并送一枚指南針； 使之能在物理學(xué)展示的五彩繽紛的世界中汲取營(yíng)養(yǎng) 茁壯成長(zhǎng) ；為將來無論從事什么工作，打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。,67,不斷地探索未知是物