現代物理所
『壹』 現代物理是一個驚天騙局嗎
小朋友,你這是看無腦小編的渣渣文看多了吧?你知道什麼是現代物理嗎?它包含什麼內容你知道嗎?現代物理在我們的生活中發揮多麼重要的作用知道嗎?
近代物理包括相對論和量子物理兩大部分,這兩大部分都和大科學家愛因斯坦分不開,關於科學家們對物質世界的討論那不是尋常人可以理解的,雖然我們的理論還需完善,但不是那些一知半解腦殘們所說的驚天騙局!
愛因斯坦1917年提出了受激輻射理論,於是到19 6 0 年誕生了第一台激光器,如今現代激光被廣泛應用,一節小電池就能產生激光,你說現代物理是驚天騙局?
2 0世紀初量子力學誕生,再結合後面的費米狄拉克統計理論和固體的能帶理論發展,催生了19 47年的晶體管,19 62年的集成電路,再到70年代後期的大規模集成電路出現和應用,你說現代物理是驚天騙局?
在上世紀20年代提出的相對論雖然不能幫助你返老還童,但在GPS定位系統和太空航行中是必須考慮的影響。你說現代物理是驚天騙局?
奉勸多讀書!
『貳』 現代物理有哪些呢
前期量子論
經典物理學並不能恰當地解釋比熱、黑體輻射、光電效應、原子穩定性等問題。普朗克、愛因斯坦和玻爾用量子化的思想解決了這些問題。
新量子論
就事論事的量子化奏效了,但是沒有一個人知道為什麼——那時基本理論還不存1925~1930年間,出現了三種形式的量子理論——海森伯的矩陣力學,薛定諤的波動力學,狄拉克的算符力學。所有這三種形式的量子力學
都沒有考慮相對論效應。狄拉克方程解決了這個問題。
量子謎團
量子理論很管用,但是沒有一個人知道如何來解釋這些方程。玻爾在不確定性原理和互補原理的基礎上提出了哥本哈根詮釋。但是,愛因斯坦並不能接受它。爭論在繼續,然而,實驗結果支持的是量子理論。
量子力學
人們試圖解釋光和物質是如何相互作用的努力卻導致了無窮大的難題。1948年費恩曼和朝永振一郎創立了一種新的量子場論——量子電動力學(縮寫為QED)。l962年歐洲原子核研究組織(CERN)舉辦了第ll屆國際高能物理學術會議
解釋物質
原子和核
對陰極射線的研究表明,原予不是不可分割的一一所有原子都包含有電子。a粒子散射實驗向世人揭示了核。瑟福提出原子核的「行星模型」。查德威克發現中子。盧瑟福解釋了核嬗變和放射性。湯川提出了束縛核子的強核力模型。提出核的液滴模型和作軌道運動的核子模型。
標准模型
對宇宙線、放射性和粒子碰撞的研究發現了許多歸人不同家族的新粒子:輕子——類電子粒子和中微子;強子——重子和介子,受強核力的作用而運動;強子圖式促使人們想到了更深的層次——誇克。規范玻色子起粒子相互作用媒介的作用。
粒子加速器
高能物理學的研究使用兩種最基本的工具:加速器——從范德格拉夫的高壓靜電發生器到大型強子對撞機(LHC).探測器——從驗電器到大型正負電子對撞機物理探測器(ALEPH).
萬物論
統一是物理學的遠大目標。電磁學是第一個重要的物理學的統一理論。電弱相互作用統一理論。從對稱到超對稱。從量子電動力學到量子色動力學以及量子引力問題。弦理論。
空間與時間
光速
麥克新韋證明了,光的速度可以從電磁定律推導出來。邁克耳孫畢其一生精益求精地進行光速的測量,並力圖尋找支持所謂以太的媒質。邁克耳孫一莫雷實驗並沒有檢測到這種「光以太」。光的速度是一切速度的極限。
狹義相對論
牛頓力學和麥克斯韋的電磁理論在處理空間一時間和運動問題上並不一致。愛因斯坦提出物理學的定律對所有觀測者都應該是一樣的,而與他們的運動狀態無關。相對論的原理導致了許多與人們的直覺不一致的結果:時間延緩、長度收縮、質能等效等。閔可夫斯基則把相對論解釋為一個四維空間一時間幾何學的理論。
廣義相對論
怎樣才能把引力和加速度包容進相對論?愛因斯坦認識到,自由下落的觀察者是感覺不到引力的。等效原理則把引力和加速度聯結了起來,並預言了一些新的物理現象:光在引力場中的偏折、引力的時間延緩以及近日點的進動。引力又可解釋為閔可夫斯基的四維空間一時間的畸變:「物質告訴空間該怎樣彎曲,而空間告訴物質該怎樣運動。理論預言了引力波和黑洞。
天體物理
編輯
天文觀測
人類在地球表面觀測天體的范圍以及成像的清晰度受到地球大氣層以及望遠鏡孔徑衍
射效應的制約。克服這種限制的方法之一就是將望遠鏡送人太空。天文學始於可見光波段的觀測,現已擴展到電磁波譜的全部波段。
恆星
為測量到恆星乃至星系的距離,我們需要一系列技術手段,涉及恆星發光、生長和死亡
的詳盡的理論。恆星光譜提供了包含恆星的本質、宇宙的歷史以及元素起源的信息寸赫一羅圖匯總了恆星的種類和特點。圖中主序帶以外包括了紅巨星、白矮星、中子星和黑洞。超新星爆發冶煉出的各種重元素推動了整個星系化學成分的演化,同時超新星可以作為標准燭光用於測量宇宙大尺度的距離。
宇宙學
宇宙中有數量極多的星系,彼此相距遙遠。銀河系只是其中的一個星系。哈勃定律指出,星系的紅移量正比於其距離。宇宙正在膨脹中心宇宙的膨脹意味著它的大爆炸起源。微波背景輻射和高豐度輕核的證據都支持這一學說。宇宙的年齡大約為150億年(譯註:更准確的數據為137億年)。早期的宇宙可能是處於一種按指數規律暴脹的狀態々這是由不穩定的真空態坍縮引起的。宇宙的未來取決於它的密度。當前我們只能檢測到它的部分質量,可以解釋恆星和星系的運動。
時間溫度
熱力學第二定律表明物理過程固有的不可逆性。熵永不減少。玻爾茲曼對熵和不可逆性作了有效的微觀解釋,但也引起了爭議。諸如麥克斯韋妖這樣的思想實驗表明,熵與信息是相互關聯的。霍金開創了黑洞熱力學。
向絕對零度進軍
盡管人們對溫度很熟悉,但它是一個微妙的、與熵和能量有關的概念。絕對零度是不可能達到的。按照熱力學定律,利用從有序到無序的轉變可以獲得很低的溫度。昂內斯將氦液化從而開創了低溫物理學,揭示出物質的一些奇特的新性質——超導性和超流性。接近絕對零度時,這種奇異行為涉及量子統計以及費米子和玻色子之間的區別。最近的研究已經創造了一種新的宏觀物質態——玻色一愛因斯坦凝聚。
18、正反共軛(C)、空間反射(P)和時間反演(T)
守恆定律與對稱性原理有關。在某些粒子相互作用中,單獨的正反共軛、空間反射和時間反演對稱性都遭到破壞,但是它們的聯合效應(CPT)應當守恆。在某些衰變反應中,時間反演對稱性的破壞表明有一個基本的微觀時間箭頭,它與熱力學箭頭並沒有明顯的聯系。
『叄』 《現代物理》期刊 怎麼樣
你說的這個是漢斯出版社的開源期刊吧,是一本關注現代物理領域最新進展的國際中文期刊,主要刊登有關生物物理與醫學物理、復雜系統物理學、計算物理等領域的論文,反映國內外該領域的最新研究動態。
『肆』 現代物理學的現狀及前景
如果說現狀,那麼有三大事實:第一,在一個目前最有力的理論框架下,標准模型已經建立。只剩下希格斯玻色子和引力子還未找到,但至少量子場論加上標准模型已是當今最完整最禁得住考驗的理論支柱。第二,最有希望發展為終極理論的超弦理論和M理論在西方發展勢頭最強,盡管它們看似美妙但實際上困難重重,離所謂的終極理論還有不可預想的距離。第三,實驗技術方面也難有大的突破,即便提出了更強更基本的理論,也很難在現有的技術條件下獲得驗證,除非實驗判定理論的觀念不在被堅持。再說前景。還有很多觸及最基本問題的為什麼,如今任然無法解答,不是說現有的理論不對,而是它們並不是最根本的,走向最終的方向並不很明朗,沒人敢肯定的說M或超弦或扭量理論其中的那個就一定會走到底。現如今很可能需要一個擺脫已有理論和思維框架的新理論,就像當初提出量子化一樣,打開一個新局面。這是理論上的需求。但事實上,如今和將來奔向理論的人都越來越少而選擇應用的人卻越來越多,在中國尤其顯著。換句話說,前景取決於學術界共同意識形態的大方向,而很難再由個別出色的人所創造。
『伍』 現代物理學中,有哪些發現讓人們意料不到
在初中的學習當中,那麼我們初步進入了物理學的學習,那麼其實在以前的物理學的了解當中都是非常小的,我們只了解到關於力與力之間的作用,還有速度與力之間的作用,那麼就是相關的牛頓定理。幾乎都是關於力的一個知識,比如說你的做功或者是另一之間的一個動力性比,那麼其實隨著我們科技或者是隨著我們各個方面的發展,那麼科學極大地推進了在各方面的進步之後,那麼物理學在我們的生活當中也是廣泛應用,給我們的人的社會也帶來了很多的好處。
就拿現在我們的高鐵運行和手機的通訊,通用以及許多的電子產品的使用,那麼以至於更大的就是一些航天器或者是一些神舟飛船的發射。對於太空的探索已經有了很大的進步,那麼這一些都是我們物理學中運用到的知識,而讓我們意想不到的成果。
『陸』 現代物理學已經發展到瓶頸了嗎人類科技真被「智子鎖死」
回首過往,在20世紀初,量子力學和相對論的出現刷新了人們的世界觀,讓人類對時間、空間和物質的關系有了全新的認識,使人類的科技飛速發展。21世紀初,物理學卻沒有什麼爆炸性的發現,准確來說是在基礎領域沒有較大的發現。難道物理學的發展遇到瓶頸了嗎?莫非真的像科幻小說《三體》中描述的那樣,人類的科學發展已經被高等級文明鎖死。
其實物理學在最近100年裡不僅沒有止步不前,而且比歷史上其他時期的發展快得多。20世紀初,那是一個人才輩出的時代,現代物理學的許多重大發現都誕生於那個時期。從20世紀開始,人類文明就進入了飛速發展的時期。
下圖為1927年第五屆索爾維會議參會科學家的合影,那個時期世界上最傑出的物理學家基本上都出現在了這張照片上。
此外,還有許許多多的問題,等待我們探索。諸如:物質是否無限可分,黑洞的內部情況,正反物質的對稱性破缺,多重宇宙和額外維度是否存在等等……
目前理論物理學發展的很迅速,可是現有觀測能力遠遠不能驗證當前的許多理論。無論是弦理論,還是關於黑洞的霍金輻射,都只能停留在理論層面上,還不能證實。正如前面所說,阻礙物理學發展的主要是人類的觀測能力。
不過,物理學的發展並沒有遇到難以逾越的瓶頸,並沒有走進死胡同,待時機成熟,將會產生新一輪物理學革命,到時候又會產生新的難題。宇宙中是否存在更高等級的文明,還尚未可知。至於“智子鎖死”這種低等級文明被高等級文明限制發展的想法,是未被證實的幻想。
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『柒』 現代物理和近代物理有何區別
現代物理主要是以相對論和量子力學為主,研究的是宏觀的宇宙與微觀的原子核。
近代物理學就是通常我們所學的經典物理學。
『捌』 現代物理要學些什麼
現代物理研究方向:
相對論
量子理論(包括量子力學,量子場論和量子統計)
粒子物理學
亞原子粒子(內見詳細分類)
天體物理學
核子物理和放射線學
凝聚態物理及相關科目:
半導體
材料科學
計算物理學
***
世紀之交談物理學發展的方向
摘要: 回顧了物理學發展的歷史,討論了二十一世紀物理學發展的方向。認為二十一世紀物理學將在三個方向上繼續發展:(1)在微觀方向上深入下去;(2)在宏觀方向上拓展開去;(3)深入探索各層次間的聯系,進一步發展非線性科學。可能應該從兩方面去探尋現代物理學革命的突破口:(1)發現客觀世界中已知的四種力以外的其他力;(2)通過審思相對論和量子力學的理論基礎的不完善性,重新定義時間、空間,建立新的理論。
二十世紀即將結,二十一世紀即將來臨,二十世紀是光輝燦爛的一個世紀,是個類社會發展最迅速的一個世紀,是科學技術發展最迅速的一個世紀,也是物理學發展最迅速的一個世紀。在 這一百年中發生了物理學革命,建立了相對信紙和量子力學,完成了從經典物理學到現代物理學的轉變。在二十世紀二、三十年代以後,現代物理學在深度和廣度上有了進一步的蓬勃發展,產生了一系列的新學科的交叉學科、邊緣學科,人類對物質世界的規律有了更深刻的認識,物理學理論達到了一個新高度,現代物理學達到了成熟的階段。
在此世紀之交的時候,人們自然想展望一下二十一世紀物理學的發展前景,探索今後物理學發展的方向。我想談一談我對這個問題的一些看法和觀點。首先,我們來回顧一下上一個世紀之交物理學發展的情況,把當前的情況與一百年前的情況作比較對於探索二十一世紀物理學發展的方向是很有幫助的。
一、歷史的回顧
十九世紀末二十世紀初,經典物物學的各個分支學科均發展到了完善、成熟的階段,隨著熱力學和統計力學的建立以及麥克斯韋電磁場理論的建立,經典物理學達到了它的頂峰,當時人們以系統的形式描繪出一幅物理世界的清晰、完整的圖畫,幾乎能完美地解釋所有已經觀察到的物理現象。由於經典物理學的巨大成就,當時不少物理學家產生了這樣一種思想:認為物理學的大廈已經建成,物理學的發展基本上已經完成,人們對物理世界的解釋已經達 到了終點。物理學的一些基本的、原則的問題都已經解決,剩下來的只是進一步精確化的問題,即在一些細節上作一些補充和修正,使已知公式中的各個常數測得更精確一些。
然而,在十九世紀末二十世紀初,正當物理學家在慶賀物理學大廈落成之際,科學實驗卻發現了許多經典物理學無法解釋的事實。首先是世紀之交物理學的三大發現:電子、X射線和放射性現象的發現。其次是經典物理學的萬里晴空中出現了兩朵「烏雲」:「以太漂移」的「零結果」和黑體輻射的「紫外災難」。[1]這些實驗結果與經典物理學的基本概念及基本理論有尖銳的矛盾,經典物理學的傳統觀念受到巨大的沖擊,經典物理發生了「嚴重的危機」。由此引起了物理學的一場偉大的革命。愛因斯坦創立了相對論;海林堡、薛定諤等一群科學家創立了量子力學。現代物理學誕生了!
把物理學發展的現狀與上一個世紀之交的情況作比較,可以看到兩者之間有相似之 外,也有不同之處。
在相對論和量子力學建立起來以後,現代物理學經過七十多年的發展,已經達到了成熟的階段。人類對物質世界規律的認識達到了空前的高度,用現有的理論幾乎能夠很好地解釋現在已知的一切物理現象。可以說,現代物理學的大廈已經建成。在這一點上,目前有情況與上一個世紀之交的情況很相似。因此,有少數物理學家認為今後物理學不會有革命性的進展了,物理學的根本性的問題、原則問題都已經解決了,今後能做到的只是在現有理論的基礎上在深度和廣度兩方面發展現代物理學,對現有的理論作一些補充和修正。然而,由於有了一百年前的歷史經驗,多數物理學家並不贊成這種觀點,他們相信物理學遲早會有突破性的發展。 另一方面,雖然在微觀世界和宇宙學領域中有一些物理現象是現代物理學的理論不能很好地解釋的,但是這些矛盾並不是嚴重到了非要徹底改造現有理認紗可的程度。在這方面,目前的情況與上一個世紀之交的情況不同。在上一個世紀之交,經典物理學發生了「嚴重的危機」;而在本世紀之交,現代物理學並無「危機」。因此,我認為目前發生現代物理學革命的條件似乎尚不成熟。
雖然在微觀世界和宇宙學領域中有一些物理現象是現代物理學的理論不能很好地解釋的,但是這些矛盾並不是嚴重到了非要徹底改造現有理認紗可的程度。在這方面,目前的情況與上一個世紀之交的情況不同。在上一個世紀之交,經典物理學發生了「嚴重的危機」;而在本世紀之交,現代物理學並無「危機」。因此,我認為目前發生現代物理學革命的條件似乎尚不成熟。 客觀物質世界是分層次的。一般說來,每個層次中的體系都由大量的小體系(屬於下一個層次)構成。從一定意義上說,宏觀與微觀是相對的,宏觀體系由大量的微觀系統構成。物質世界從微觀到宏觀分成很多層次。物理學研究的目的包括:探索各層次的運動規律和探索各層次間的聯系。
回顧二十世紀物理學的發展,是在三個方向上前進的。在二十一世紀,物理學也將在這三個方向上繼續向前發展。
1) 在微觀方向上深入下去。 在這個方向上,我們已經了解了原子核的結構,發現了大量的基本粒子及其運規律,建立了核物理學和粒子物理學,認識到強子是由誇克構成的。今後可能會有新的進展。但如果要探索更深層次的現象,必須有更強大得多的加速器,而這是非常艱巨的任務,所以我認為近期內在這個方向上難以有突破性的進展。
2) 在宏觀方向上拓展開去。 1948年美國的伽莫夫提出「大爆炸」理論,當時並未引起重視。1965年美國的彭齊亞斯和威爾遜觀測到宇宙背景輻射,再加上其他的觀測結果,為「大爆炸」理論提供了有力的證據,從此「大爆炸」理論得到廣泛的支持,1981年日本的佐藤勝彥和美國的古斯同時提出暴脹理論。八十年代以後,英國的霍金[2,3] 等人開始論述宇宙的創生,認為宇宙從「無」誕生,今後在這個方向上將會繼續有所發展。從根本上來說 ,現代宇宙學的繼續發展有賴於向廣漠的宇宙更遙遠處觀測的新結果,這需要人類製造出比哈勃望遠鏡性能更優越得多的、各個波段的太空天文望遠鏡,這是很艱巨的任務。
我個人對於近年來提出的宇宙創生學說是不太信的,並且認為「大爆炸」理論只是對宇宙的一個近似的描述。因為現在的宇宙學研究的只是我們能觀測到的范圍以內的「宇宙」,而我相信宇宙是無限的,在我們這個「宇宙」以外還有無數個「宇宙」,這些宇宙不是互不相干、各自孤立的,而是互相有影響、有作用的。現代宇宙學只研究我們這個「宇宙」,當然只能得到近似的結果,把他們的延伸到「宇宙」創生了初及遙遠的未來,則失誤更大。
3)深入探索各層次間的聯系。
這正是統計物理學研究的主要內容。二十世紀在這方面取得了巨大的成就,先是非平衡態統計物理學有了得大的發展,然後建立了「耗散結構」理論、協同論和突變論,接著混沌論和分形論相繼發展起來了。近年來把這些分支學科都納入非線性科學的范疇。相信在二十一世紀非線性科學的發展有廣闊的前景。
上述的物理學的發展依然 現代物理學現有的基本理論的框架內。在下個世紀,物理學的基本理論應該怎樣發展呢?有一些物理學家在追求「超統一理論」。在這方面,起初是愛因斯坦、海森堡等天才科學家努力探索「統一場論」;直到1967、1968年,美國的溫伯格和巴基斯坦的薩拉姆提出統一電磁力和弱力的「電弱理論」;目前有一些物理學家正在探索加上強力的「大統一理論」以及再加上引力把四種力都統一起來的「超統一理論」,他們的探索能否成功尚未定論。
愛因斯坦當初探索「統一場論」是基於他的「物理世界統一性」的思想[4] ,但是他努力探索了三十年,最終沒有成功。我對此有不同的觀點,根據辯證唯物主義的基本原理,我認為「物質世界是既統一,又多樣化的」。且莫論追求「超統一理論」能否成功,即便此理論完成了,它也不是物理學發展的終點。因為「在絕對的總的宇宙發展過程中,各個具體過程的發展都是相對的,因而在絕對真理的長河中,人們對於在各個一定發展階段上的具體過程的認識只具有相對的真理性。無數相對的真理之總和,就是絕對的真理。」「人們在實踐中對於真理的認識也就永遠沒有完結。」[5]
現代物理學的革命將怎樣發生呢?我認為可能有兩個方面值得考試:
1) 客觀世界可能不是只有四種力。第五、第六……種力究竟何在呢?現在我們不知道。我的直覺是:將來最早發現的第五種力可能存在於生命現象中。物質構成了生命體之後,其運動和變化實在太奧妙了,我們沒有認識的問題實在太多了,我們今天對於生命科學的認識猶如亞里斯多德時代的人們對於物理學的認識,因此在這方面取得突破性的進展是很可能的。我認為,物理學業與生命科學的交叉點是二十一世紀物理學發展的方向之一,與此有關的最關於復雜性研究的非線性科學的發展。
2) 現代物理學理論也只是相對真理,而不是絕對真理。應該通過審思現代物理學理論基礎的不完善性來探尋現代物理學革命的突破口,在下一節中將介紹我的觀點。
三、現代物理學的理論基礎是完美的嗎?
相對論和量子力學是現代物理學的兩大支柱,這兩大支柱的理論基礎是否十全十美的
呢?我們來審思一下這個問題。
1) 對相對論的審思
當年愛因斯坦就是從關於光速和關於時間要領的思考開始,創立了狹義相對論[1]。我們今天探尋現代物理學革命的突破口,也應該從重新審思時空的概念入手。 愛因勞動保護坦創立狹義相對論是從講座慣性系中不同地點的兩個「事件」的同時性開始的[4],他規定用光信號校正不同地點的兩個時鍾來定義「同時」,這樣就很自然地導出了洛侖茲變換,進一步導致一個四維時空(x,y,z,ict)(c是光速)。為什麼愛因勞動保護擔提出用光信號來校正時鍾,而不用別的信號呢?在他的論文中沒有說明這個問題,其實這是有深刻含意的。
時間、空間是物質運動的表現形式,不能脫離物理質運動談論時間、空間,在定義時空時應該說明是關於什麼運動的時空。現代物理學認為超距作用是不存在的,A處發生的「事件」影響B處的「事件」必須通過一定的場傳遞過去,傳遞需要一定的時間,時間、空間的定義與這個傳遞速度是密切相關的。如果這種場是電磁場,則電磁相互作用傳遞的速度就是光速。因此,愛因斯坦定義的時空實際上是關於由電磁相互作用引起的物質運動的時空,適用於描述這種運動。
愛因斯坦把他定義的時間應用於所有的 物質運動,實際上就暗含了這樣的假設:引力相互作用的傳遞速度也是光速c.但是引力相互作用是否也是以光速傳遞的呢?令引力相互作用的傳遞速度為c』。至今為止,並無實驗事實證明c』等於c。愛因斯坦因他的「物質世界統一性」的世界觀而在實際上假定了c=c』。我持有「物質世界既統一,又多樣化的」以觀點,再加之電磁力和引力的強度在數量級上相差太多,因此我相相信c』可能不等於c。工樣,關於由電磁力引起的物質運動的四維時空(x,y,z,ict)和關於由引力引起的運動的時空(x』,y』,z』,ic』t』)是不同的。如果研究的問題只涉及一種相互作用,則按照現在的理論建立起來的運動方程的形式不變。例如,愛因斯坦引力場方程的形式不變,只需把常數c改為c』。如果研究的問題涉及兩種相互作用,則需要建立新的理論。不過,首要的事情是由實驗事實來判斷c』和c是否相等;如果不相等,需要導出c』的數值。
我在二十多年前開始形成上述觀點,當時測量引力波是眾所矚目的一個熱點,我曾對那些實驗寄予厚望,希望能從實驗結果推算出c』是否等於c。令人遺憾的是,經過長斯的努力引引力波實驗沒有獲得肯定的結果,隨後這項工作冷下去了。根據愛國斯坦理論預言的引力波是微弱的,如果在現代實驗技術能夠達到的測量靈敏度和准確度之下,這樣弱的引力波應該能夠探測到的話,長期的實驗得不到肯定的結果似乎暗示了害因斯坦理論的缺點。應該從c』可能不等於c這個角度來考慮問題,如果c』和c有較大的差異,則可能導出引力波的強度比根據愛因勞動保護坦理論預言的強度弱得多的結果。
弱力、強力與引力、電磁力有本質的不同,前兩者是短程力,後兩者是長程力。不同的相互作用是通過傳遞不同的媒介粒子而實現的。引力相互作用的傳遞者是引力子;電磁相互作用的傳遞者是光子;弱相互 作用的傳遞者是規范粒子(光子除外);強相互作 用的傳遞者是介子。引力子和光子的靜質量為零,按照愛因斯坦的理論,引力相互作用和電磁相互作用的傳遞速度都是光速。並且與傳遞粒子的靜質量和能量有關,因而其傳遞速度是多種多樣的。
在研究由弱或強相互作用引起的物質運動時,定義慣性系中不同的地點的兩個「事件」的「同時」,是否應該用弱力或強力信號取代光信號呢?我對核物理學和粒子物理學是外行,不想貿然回答這個問題。如果應該用弱力或強力信號取代光信號,那麼關於由弱力或強力引起的物質運動的時空和關於由電磁力引起的運動的時空(x,y,z,ict)及關於由引力引起的運動的時空(x』,y』,z』,ic』t』)
有很大的不同。設弱或強相互作用的傳遞速度為c』』,c』』不是常數,而是可變的,則關於由弱或強力引起的運動的時空為(x』』,y』』,z』』,Ic』』t』』),時間 t』』和空間(x』』,y』』,z』』)將是c』的函數。然而,很可能應該這樣來考慮問題:關於由弱力引起的運動的時空,在定義中應該以規范粒子的靜質量取作零時的速度c1取代光速c。由於「電弱理論」把弱力和電磁力統一起來了,因此有可能c1=c,則關於由弱力引起的運動的時空和關於由電磁力引起的運動的時空是相同的,同為(x,y,z,ict)。關於由強力引起的運動的時空,在定義中應該以介子的靜質量取作零(在理論上取作零,在實際上沒有靜質量為零的介子)時的速度c』』取代光速 c,c』』可能不等於c。則關於由強力引起的運動的時空(x』』,y』』,z』』,Ic』』t』』)不同於(x,y,z,ict)或(x』,y』,z』,ic』t』)。無論上述兩種考慮中哪一種是對的,整個物質世界的時空將是高於四維的多維時空。對於由短程力(或只是強力)引起的物質運動,如果時空有了新的一義,就需要建立新的理論,也就是說需要建立新的量子場論、新的核物理學和新的粒子物理學等。如果研究的問題既清及長程力,又涉及短程力(尤其是強力),則更需要建立新的理論。
1)對量子力學的審思
從量子力學發展到量子場論的時候,遇到了「發散困難」[6]。1946——1949年間,日本的朝永振一郎、美國的費曼和施溫格提出「重整化」方法,克服了「發散困難」。但是「重整化」理論仍然存在著邏輯上的缺陷,並沒有徹底克服這一困難。「發散困難」的一個基本原因是粒子的「固有」能量(靜止能量)與運動能量、相互作用能量合在一起計算[6],這與德布羅意波在υ=0時的異性。
現在我陷入一個兩難的處境:如果採用傳統的德布羅意關系,就只得接受不合理的德布羅意波奇異性;如果採納修正的德布羅意關系,就必須面對使新的理論滿足相對論協變性的難題。是否有解決問題的其他途徑呢?我認為這個問題或許還與時間、空間的定義有關。現在的量子力學理論中時寬人的定義實質上依然是決定論的定義,而不確定原理是微觀世界的一條基本規律,所以時間、空間都不是嚴格確定的,決定論的時空要領不再適用。在時間或空間的間隔非常小的時候,描寫事情順序的「前」、「後」概念將失去意義。此外,在重新定義時空時還應考慮相關的物質運動的類別。模糊數學已經發展得相當成熟了,把這個數學工具用到微觀世界時空的定義中去可能是很值得一試的。
1)在二十一世紀物理學將在三個方向上繼續向前發展(1)在微觀方向上深入 下去;(2)在宏觀方向上拓展開去;(3)深入探索各層次間的聯系,進一步發展非線性科學。
2) 可能應該從兩方面去控尋現代物理學革命的突破口。(1)發現客觀世界中已知的四種力以外的其他力;(2)通過審思相對論和量子力學的理論基礎,重新定義時間、空間,建立新的理論
3)由於現代物理學尚未發生「危機」,因此目前發生現代物理學革命的條件也許還不成熟,物理學的發展和物理學革命都有賴於在物理實驗和對客觀物質世界的觀測中獲得新的結果,實驗和觀測是發展物理學的量重要手段,這是我們要關注的首要問題。然而,科學的發展和物理學的發展有本身的邏輯,符合客觀規律的、有真知灼見的思維也是一個關鍵。
我的觀點與眾不同,可能不算什麼真知灼見,也可能被有些人認為是不合常規、有悖常理的。然而我期望這些觀點能起到拋磚引玉的作用,引出大量有真知灼見的「玉」。當不合目前的「常規」和「常理」的思想在物理學花園中百花盛開的時候,我們將迎來物理學更光輝燦爛的明天!
『玖』 現代物理的研究方法是什麼
物理中的研究方法
一、控制變數法 當我們研究不同物理量之間的關系,為了確定一個物理量與另一個物理量之間的關系,就需要控制其他物理量不變,看所研究的物理量與另外一個物理量變化的關系,這種方法就是「控制變數法」。
具體例子:
1.探究導體中的電流與導體兩端電壓和電阻的關系
2.研究導體電阻大小與導體材料、長度、橫截面積的關系
3.研究滑動摩擦力的大小與壓力和接觸面的粗糙程度的關系
4.研究壓力的作用效果與壓力和受力面積的關系
5.研究液體的壓強與液體密度和深度的關系
6.研究物體動能的大小與質量和速度的關系
7.研究不同物質的吸熱能力8電流所作的功與電流、電壓的關系
二、理想化法 所謂理想化法就是藉助於邏輯思維和想像力,有意識的突出研究對象的主要因素,排出次要因素和無關的干擾因素,對實際的研究對象加以合理的概括和描述,在我們頭腦中形成理想化地研究客體或相互聯系、代替實際的研究對象,並用來探索物理世界奧秘的方法,初中物理理想化法主要體現在以下三個方面
(一).理想化條件 1.忽略外界影響與一些不重要的力的影響。例如研究物體的運動時,不考慮空氣的阻力 2.忽略一些摩擦力。例如只研究物體在「光滑平面」上的運動在研究定滑輪、動滑輪、滑輪組時,不考慮軸上的摩擦力
(二.)理想化模型 在物理學中,常常把實際研究對象或過程抽象成理想模型。例如 1.在研究光的傳播路徑和傳播方向時,引入光線 2.在研究磁場的分布時,引入磁感線 3.將光滑的表面看成沒有摩擦的理想表面。 4.杠桿也是一種理想模型。杠桿在實際應用中,忽略受力產生的形變,不考慮形狀 5.在研究原子的組成時,引入原子核式結構, 6.電流表看成一段導線,電壓表視為開路
(三.理想實驗) 也叫假象實驗理想實驗以真實的科學實驗和科學理論為基礎,加以推理得出結論。即實驗加推理。 1.研究真空不能傳聲,是建立在空氣越少聽到聲音越小得出的 2.牛頓第一定律,是以摩擦越小,小車前進的越遠為基礎的
三、等效替代法 將某個物理量、物理裝置、物理狀態(過程),用另外一個物理量、物理裝置、物理狀態(過程)來替代,得到同樣的結論。在間接測量中有許多物理量的測量都採用了這種方法 1.研究平面鏡成像實驗中,用兩個同樣的蠟燭,其中一個找另一個的像 2.求多個用電器組成的串聯、並聯的總電阻 3.「曹沖稱象」,用石塊的重量的總和替代大象的重量 4.排水法求不規則物體的體積 5.測量摩擦力時,用二力平衡原理測得拉力,從而求摩擦力 6.托里拆利實驗,利用水銀柱產生的壓強求大氣壓的數值
四、轉化法 在研究看不見的物質或現象時,可以通過研究物質或現象所產生的可見效果,進一步認識該物質或現象。需要注意的是,等效替代法雖然也有轉化的思想,但其研究主體已經產生
轉移,而轉化法則是通過研究主體所產生的效果來求其原因的一種思維方法。 1.利用小球的振動來判斷發聲體在振動。 2.通過電流的效應來認識電流的存在 3.通過小磁針是否受力來判斷磁場的存在 4.電磁鐵磁性強弱通過它吸引的大頭針來確定 5.研究壓強時,利用小桌陷入海綿的深度來判斷壓力作用的效果 6.研究流體壓強時,用紙片的飄動顯示壓強的變化 7.研究動能大小的因素,通過小球推動木塊運動的遠近判斷小球動能的大小 8.通過固體、液體、氣體的擴散來認識分子的熱運動。 8電流產生熱量的多少通過溫度計示數變化量來判斷
五、類比法 在分析較為抽象的物理問題時,用具體的事物類比說明,找出共性,使得研究對象易於理解 1.用水流類比電流 水壓類比電壓 2.水波類比聲波3.用物體的動能、勢能類比分子的動能勢能4.用太陽系類比原子的結構。
六、圖像法 用圖像法分析問題,更加形象、直觀,便於理解。 1.研究固體熔化 2.研究水沸騰 3.研究物體質量與體積的關系4.研究重力與質量關系。
『拾』 復旦大學現代物理研究所EBIT實驗室怎麼樣
復旦大學現代物理研究所EBIT實驗室,
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