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物理学

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物理学(PHYSICS)是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自然科学,简称物理。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。现在,物理学已成为自然科学中最基础的学科之一。物理理论通常是以数学的形式表达出来。经过大量严格的实验验证的物理学规律被称为物理定律。然而如同其他很多自然科学理论一样,这些定律不能被证明,其正确性只能靠着反复的实验和观测来检验。

物理学(英语:Physicses)是一种自然科学,主要研究的是物质,声光热力电的科学,在时空中物质的运动,和所有相关概念,包括能量和作用力。更广义地说,物理学是对于大自然的研究分析,目的是为了要明白宇宙的行为。

物理学是最古老的学术之一。在过去两千年,物理学与哲学,化学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。

在物理学的领域中,研究的是宇宙的基本组成要素:物质、能量、空间、时间及它们的相互作用;借由被分析的基本定律与法则来完整了解这个系统。物理在经典时代是由与它极相像的自然哲学的研究所组成的,直到十九世纪物理才从哲学中分离出来成为一门实证科学。

物理学与其他许多自然科学息息相关,如数学、化学、生物、天文和地质等。特别是数学和化学。化学与某些物理学领域的关系深远,如量子力学、热力学和电磁学,而数学是物理的基本工具,也就是物理依赖着数学。  

现在,物理学已成为自然科学中最基础的学科之一。物理理论通常是以数学的形式表达出来。经过大量严格的实验验证的物理学规律被称为物理定律。然而如同其他很多自然科学理论一样,这些定律不能被证明,其正确性只能靠着反复的实验和观测来检验。

物理学的影响深远,这是因为物理学的突破时常会造成新科技的出现,物理学的新点子很容易会引起其它学术领域产生共鸣。例如,在电磁学的进展,直接地导致像电视,电脑,家用电器等等新产品,大幅度地提升了整个社会的生活水平;核裂变的成功,使得核能发电不再是梦想。 

物理学是随着人类社会实践的发展而产生、形成和发展起来的,它经历了漫长的发展过程。纵观物理学的发展史,根据它不同阶段的特点,大致可以分为物理学萌芽时期、经典物理学时期和现代物理学时期三个发展阶段。

● 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

● 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

● 热力学(Thermodynamics)研究物质热运动的统计规律及其宏观表现

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

量子力学(Quantum mechanics)研究微观物质运动现象以及基本运动规律

此外,还有:

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、天体物理学等等。

从石器时代起,人们就尝试着理解这个世界:为什么物体会往地上掉,为什么不同的物质有不同的性质等等。宇宙的性质同样是一个谜,比如地球、太阳以及月亮这些星体究竟是遵循着什么规律在运动,并且是什么力量决定着这些规律。人们提出了各种理论试图解释这个世界,然而其中的大多数都是错误的。这些早期的理论在今天看来更像是一些哲学理论,它们不像今天的理论通常需要被有系统的实验证明。像托勒密(Ptolemy)和亚里士多德(Aristotle)提出的理论,其中有些与我们日常所观察到的事实是相悖的。当然也有例外,譬如印度的一些哲学家和天文学家在原子论和天文学方面所给出的许多描述是正确的,再举例如希腊的思想家阿基米德(Archimedes)在力学方面导出了许多正确的结论,像我们熟知的阿基米德定律。

在十七世纪末期,由于人们乐意对原先持有的真理提出疑问并寻求新的答案,最后导致了重大的科学进展,这个时期现在被称为科学革命。科学革命的前兆可回溯到在印度及波斯所做出的重要发展,包括:印度数学暨天文学家Aryabhata以日心的太阳系引力为基础所发展而成的行星轨道之椭圆的模型、哲学家Hindu及Jaina发展的原子理论基本概念、由印度佛教学者Dignāga及Dharmakirti所发展之光即为能量粒子之理论、由穆斯林科学家Ibn al-Haitham(Alhazen)所发展的光学理论、由波斯的天文学家Muhammad al-Fazari所发明的星象盘,以及波斯科学家Nasir al-Din Tusi所指出托勒密体系之重大缺陷。

同样是在十七世纪,学者开始慎密地研查这性质。古中国人观测到某些石头(磁石),会通过某种看不见的作用力互相吸引,这性质后来称为磁性。也是在十七世纪,学者开始严格地穷究。经过燃膏继晷、废寝忘食的努力,物理学者终于明白了这两种自然现象的基本原因电和磁。但是,在二十世纪,经过更高深的研究,物理学者发现这两种作用力是电磁力的两个不同方面。今天,这统一各种各样作用力的程序仍旧方兴未艾,物理学者认为电磁力和弱核力是电弱作用(electroweak interaction)的两个不同方面。物理学者的终极目标是找到一个完美的万有理论,能够解释大自然的一切本质。

伽利略(1564年-1642年)人类现代物理学的创始人,奠定了人类现代物理科学的发展基础。

● 1900-1926年 建立了量子力学。

● 1926年 建立了费米狄拉克统计。

● 1927年 建立了布洛赫波的理论。

● 1928年 索末菲提出能带的猜想。

● 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。

● 1947年 贝尔实验室的巴丁、布拉顿和肖克莱发明了晶体管,标志着信息时代的开始。

● 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。

● 1958年 杰克.基尔比发明了集成电路。 

● 20世纪70年代出现了大规模集成电路。

物理与物理技术的关系:

● 热机的发明和使用,提供了第一种模式:技术 物理 技术

● 电气化的进程,提供了第二种模式:物理 技术 物理

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”。例如:核能的利用、激光器的产生、层析成像技术(CT)、超导电子技术、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。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。

物理学的方法和科学态度:提出命题 → 理论解释 → 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,它的产生过程如下:

①物理命题一般是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;

②首先尝试用已知理论对命题作解释、逻辑推理和数学演算。如现有理论不能完美解释,需修改原有模型或提出全新的理论模型;

④新理论模型必须提出预言,并且预言能够为实验所证实;

⑤⑥一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。

● 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的一般能力,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 。

● 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。

● 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自然界的规则,并试图以这些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,这是物理学,甚至是所有学科所共同追求的目标。

以物理学为基础的相关科学:化学天文学,自然地理学及生物学等。

物理学 (Physics):物理现象、物质结构、物质相互作用、物质运动规律

物理学研究的范围 物质世界的层次和数量级

空间尺度:

原子、原子核、基本粒子、DNA长度、最小的细胞、太阳山哈勃半径、星系团、银河系、最近恒星的距离、太阳系、超星系团等。人蛇吞尾图形象地表示了物质空间尺寸的层次

微观粒子Microscopic:质子 10-15 m

介观物质mesoscopic

宏观物质macroscopic

宇观物质cosmological 类星体 10 26m

时间尺度:

基本粒子寿命 10-25 s

宇宙寿命 10 18 s

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、介观、宏观、宇观

按运动速度划分: 低速,中速,高速,超速

按研究方法划分:实验物理学、理论物理学、计算物理学

在古代,因为生产水平的低下,所以人们对自然界的认识主要依靠不充分的观察,和在此基础上进行的直觉的、思辨性猜测,来把握自然现象的一般性质,因而自然科学的知识基本上是属于现象的描述、经验的总结和思辨的猜测。那时,物理学知识是包括在统一的自然哲学之中的。在这个时期,首先得到较大发展的是与生产实践密切相关的力学,如静力学中的简单机械、杠杆原理、浮力定律等。在《墨经》中,有力的概念(“力,形之所以奋也”)的记述;光学方面,积累了关于光的直进、折射、反射、小孔成像、凹凸面镜等的知识。《墨经》上关于光学知识的记载就有八条。在古希腊的欧几里德(公元前450-380)等的著作中也有光的直线传播和反射定律的论述,并且对光的折射现象也作了一定的研究。电磁学方面,发现了摩擦起电、磁石吸铁等现象,并在此基础上发明了指南针。声学方面,由于音乐的发展和乐器的创造,积累了不少乐律、共鸣方面的知识。物质结构和相互作用方面,提出了原子论、元气论、阴阳五行说、以太等假设。

在这个时期,观察和思辨虽然是人们认识自然的主要手段和方法,但也出现了一些类似于用实验来研究物理现象的方法。例如,我国宋代沈括在《梦溪笔谈》中的声共振实验和利用天然磁石进行人工磁化的实验,以及赵友钦在《革象新书》中的大型光学实验等就是典型的事例。

总之,从远古直到中世纪欧洲通常把五世纪到十五世纪叫做中世纪末,由于生产的发展,虽然积累了不少物理知识,也为实验科学的产生准备了一些条件并做了一些实验,但是这些都还称不上系统的自然科学研究。在这个时期,物理学尚处在萌芽阶段。

十五世纪末叶,资本主义生产关系的产生,促进了生产和技术的大发展;席卷西欧的文艺复兴运动,解放了人们的思想,激发起人们的探索精神。近代自然科学就在这种物质的和思想的历史条件下诞生了。系统的观察实验和严密的数学演绎相结合的研究方法被引进物理学中,导致了十七世纪主要在天文学和力学领域中的“科学革命”。牛顿力学体系的建立,标志着近代物理学的诞生。整个十八世纪,物理学处在消化、积累、准备的渐进阶段。新的科学思想、方法和理论,得到了传播、完善和扩展。牛顿力学完成了解析化工作,建立了分析力学;光学、热学和静电学也完成了奠基性工作,成为物理学的几门基础学科。人们以力学的模型去认识各种物理现象,使机械论的自然观成为十八世纪物理学的统治思想。到了十九世纪,物理学获得了迅速和重要的发展,各个自然领域之间的联系和转化被普遍发现,新数学方法被广泛引进物理学,相继建立了波动光学、热力学和分子运动论、经典电磁场理论等完整的、解析式的理论体系,使经典物理学臻于完善。由物理学的巨大成就所深刻揭示的自然界的统一性,为辨证唯物主义的自然观提供了重要的科学依据。

十九世纪末叶,物理学上一系列重大发现,使经典物理学理论体系本身遇到了不可克服的危机,从而引起了现代物理学革命。由于生产技术的发展,精密、大型仪器的创制以及物理学思想的变革。这一时期的物理学理论呈现出高速发展的状况,研究对象由低速到高速,由宏观到微观,深入到广垠的宇宙深处和物质结构的内部,对宏观世界的结构、运动规律和微观物质的运动规律的认识,产生了重大的变革。

相对论和量子力学的建立,克服了经典物理学的危机,完成了从经典物理学到现代物理学的转变,使物理学的理论基础发生了质的飞跃,改变了人们的物理世界图景。1927年以后,量子场论、原子核物理学、粒子物理学、天体物理学和现代宇宙学,得到了迅速的发展。物理学向其它学科领域的推进,产生了一系列物理学的新部门和边缘学科,并为现代科学技术提供了新思路和新方法。现代物理学的发展,引起了人们对物质、运动、空间、时间、因果律乃至生命现象的认识的重大变化,对物理学理论的性质的认识也发生了重大变化。现在越来越多的事实表明,物理学在揭开微观和宏观深处的奥秘方面,正酝酿着新的重大突破。现代物理学的理论成果应用于实践,出现了像原子能、半导体、计算机、激光、宇航等许多新技术科学。这些新兴技术正有力地推动着新的科学技术革命,促进生产的发展。而随着生产和新技术的发展,又反过来有力地促进物理学的发展。这就是物理学的发展与生产发展的辩证关系。

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。

其次,物理又是一种智能。

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。

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!

总之物理学是概括规律性的总结,是概括经验科学性的理论认识。

1.真理性:物理学的理论和实验揭示了自然界的奥秘,反映出物质运动的客观规律。

2.和谐统一性:神秘的太空中天体的运动,在开普勒三定律的描绘下,显出多么的和谐有序。物理学上的几次大统一,也显示出美的感觉。牛顿用三大定律和万有引力定律把天上和地上所有宏观物体统一了。麦克斯韦电磁理论的建立,又使电和磁实现了统一。爱因斯坦质能方程又把质量和能量建立了统一。光的波粒二象性理论把粒子性、波动性实现了统一。爱因斯坦的相对论又把时间、空间统一了。

3.简洁性:物理规律的数学语言,体现了物理的简洁明快性。如:牛顿第二定律,爱因斯坦的质能方程,法拉第电磁感应定律

4.对称性:对称一般指物体形状的对称性,深层次的对称表现为事物发展变化或客观规律的对称性。如:物理学中各种晶体的空间点阵结构具有高度的对称性。竖直上抛运动、简谐运动、波动镜像对称、磁电对称、作用力与反作用力对称、正粒子和反粒子、正物质和反物质、正电和负电等。

5.预测性:正确的物理理论,不仅能解释当时已发现的物理现象,更能预测当时无法探测到的物理现象。例如麦克斯韦电磁理论预测电磁波存在,卢瑟福预言中子的存在,菲涅尔的衍射理论预言圆盘衍射中央有泊松亮斑,狄拉克预言电子的存在。

6.精巧性:物理实验具有精巧性,设计方法的巧妙,使得物理现象更加明显。

对于物理学理论和实验来说,物理量的定义和测量的假设选择,理论的数学展开,理论与实验的比较是与实验定律一致,是物理学理论的唯一目标。

人们能通过这样的结合解决问题,就是预言指导科学实践,这不是大唯物主义思想,其实是物理学理论的目的和结构。

1.物理变化:物质随时间而发生变化的变化;

化学变化:旧化学键破裂,新化学键形成。

2.物理变化现象:很广的,只要物质在时间上发生变化都是;化学变化:发光,发热,生成沉淀,生成气体是中学阶段常规的现象,但有些反应是肉眼看不到的,如二氧化碳和水反应。

3.物理变化包括化学变化:化学变化就看有没有新旧化学键的破裂与形成。

物理性质是物质化学键没有被破坏和形成而表现出来的性质:化学性质是通过破坏物质化学键而表现出来的性质(就是物质要通过化学反应才说他有这个化学性质)。

物理与形而上学的关系

在不断反思形而上学而产生的非经验主义的客观原理的基础上,物理学理论可以用它自身的科学术语来判断。而不包括依赖于它们可能从属于哲学学派的主张。在着手描述的物理性质中选择简单的性质,其它性质则是群聚的想象和组合。通过恰当的测量方法和数学技巧从而进一步认知事物的本来性质。实验选择后的数量存在某种对应关系。一种关系可以有多数实验与其对应,但一个实验不能对应多种关系。也就是说,一个规律可以体现在多个实验中,但多个实验不一定只反映一个规律。

对于物理学来说理论预言与现实一致与否是真理的唯一判断标准。

历届诺贝尔物理学奖获得者:

1901年 威尔姆康拉德伦琴(德国人)

发现X 射线

1902年 H.A.洛伦兹、P. 塞曼(荷兰人)

研究磁场对辐射的影响

1903年 A.H.贝克勒尔(法国人)

发现物质的放射性

皮埃尔居里、玛丽居里(法国人)

从事放射性研究

1904年 J.W.瑞利(英国人)

从事气体密度的研究并发现氩元素

1905年 P.E.A.雷纳尔德(德国人)

从事阴极线的研究

1906年 J.J.汤姆森(英国人)

对气体放电理论和实验研究作出重要贡献

1907年 A.A.迈克尔逊(美国人)

发明了光学干涉仪并且借助这些仪器进行光谱学和度量学的研究

1908年 G.李普曼(法国人)

发明了彩色照相干涉法(即李普曼干涉定律)

1895年 G.马克尼(意大利人)、 K . F. 布劳恩(德国人)

发明无线电,并开发了无线电通信

O.W.理查森(英国人)

从事热离子现象的研究,特别是发现理查森定律

1910年 J.O.范德瓦尔斯(荷兰人)

从事气态和液态议程式方面的研究

1911年 W.维恩(德国人)

发现热辐射定律

1912年 N.G.达伦(瑞典人)

发明了可以和燃点航标、浮标气体蓄电池联合使用的自动节装置

1913年 卡末林-昂内斯(荷兰人)

从事液体氦的超导研究

1914年 M.V.劳厄(德国人)

发现晶体中的X射线衍射现象

1915年 W.H .布拉格、W.L.布拉格(英国人)

借助X射线,对晶体结构进行分析

1916年 未颁奖

1917年 C.G.巴克拉(英国人)

发现元素的次级X 辐射的特征

1900年 马克斯普朗克(德国人)

对确立量子理论作出巨大贡献

1919年 J.斯塔克(德国人)

发现极隧射线的多普勒效应以及电场作用下光谱线的分裂现象

1920年 C.E.纪尧姆(瑞士人)

发现镍钢合金的反常现象及其在精密物理学中的重要性

1921年 阿尔伯特爱因斯坦(德国人)

发现了光电效应定律等

1922年 N.玻尔(丹麦人)

从事原子结构和原子辐射的研究

1923年 R.A.米利肯

从事基本电荷和光电效应的研究

1924年 K.M.G.西格巴恩(瑞典人)

发现了X 射线中的光谱线

1925年 J.弗兰克、G.赫兹(德国人)

发现原子和电子的碰撞规律

1926年 J.B.佩兰(法国人)

研究物质不连续结构和发现沉积平衡

1927年 A.H.康普顿(美国人)

发现康普顿效应(也称康普顿散射)

C.T.R.威尔逊(英国人)

发明了云雾室 ,能显示出电子穿过空气的径迹

1928年 O.W 理查森(英国人)

从事热离子现象的研究,特别是发现理查森定律

1929年 L.V.德布罗意(法国人)

发现物质波

1930年 C.V.拉曼(印度人)

从事光散方面的研究,发现拉曼效应

1931年 未颁奖

1932年 W.K.海森堡(德国人)

创建了量子力学

1933年 E.薛定谔(奥地利人)、P.A.M.狄拉克(英国人)

发现原子理论新的有效形式

1934年 未颁奖

1935年 J.查德威克(英国人)

发现中子

1936年 V.F.赫斯(奥地利人)

发现宇宙射线;

C.D.安德森(美国人)

发现正电荷

1937年 C.J.戴维森(美国人)、G.P.汤姆森(英国人)

发现晶体对电子的衍射现象

1938年 E.费米(意大利人)

发现中子轰击产生的新放射性元素并发现用慢中子实现核反应

1930年 E.O.劳伦斯(美国人)

发明和发展了回旋加速器并以此取得了有关人工放射性等成果

1940年 1942年 未颁奖

1943年 O.斯特恩(美国人)

开发了分子束方法以及质子磁矩的测量

1944年 I.I.拉比(美国人)

发明了著名气核磁共振法

1945年 W.泡利(奥地利人)

发现不相容原理

1946年 P.W.布里奇曼(美国人)

发明了超高压装置,并在高压物理学方面取得成就

1947年 E.V.阿普尔顿(英国人)

从事大气层物理学的研究,特别是发现高空无线电短波电离层(阿普尔顿层)

1948年 P.M.S.布莱克特(英国人)

改进了威尔逊云雾室方法,并由此导致了在核物理领域和宇宙射线方面的一系列发现

1949年 汤川秀树(日本人)

提出核子的介子理论,并预言介子的存在

1950年 C.F.鲍威尔(英国人)

开发了用以研究核破坏过程的照相乳胶记录法并发现各种介子

1951年 J.D.科克罗夫特(英国人)、E.T.S.沃尔顿(爱尔兰人)

通过人工加速的粒子轰击原子,促使其产生核反应(嬗变)

1952年 F.布洛赫、E.M.珀塞尔(美国人)

从事物质核磁共振现象的研究并创立原子核磁力测量法

1953年 F.泽尔尼克(荷兰人)

发明了相衬显微镜

1954年 M.玻恩

在量子力学和波函数的统计解释及研究方面作出贡献

W. 博特(德国人)

发明了符合计数法,用以研究原子核反应和γ射线

1955年 W.E.拉姆(美国人)

发明了微波技术,进而研究氢原子的精细结构

P.库什(美国人)

用射频束技术精确地测定出电子磁矩,创新了核理论

1947年 W.H.布拉顿、J.巴丁、W.B.肖克利(美国人)

从事半导体研究并发现了晶体管效应

1957年 李政道杨振宁(美籍华人)

对宇称定律作了深入研究

1958年 P.A.切伦科夫、I.E.塔姆、I.M.弗兰克(俄国人)

发现并解释了切伦科夫效应

1959年 E .G. 塞格雷、O. 张伯伦(美国人)

发现反质子

1960年 D.A.格拉塞(美国人)

发现气泡室,取代了威尔逊的云雾室

1961年 R.霍夫斯塔特(美国人)

利用直线加速器从事高能电子散射研究并发现核子

R.L.穆斯保尔(德国人)

从事γ射线的共振吸收现象研究并发现了穆斯保尔效应

1962年 L.D.兰道(俄国人)

开创了凝集态物质特别是液氦理论

1963年 E. P.威格纳(美国人)

发现基本粒子的对称性以及原子核中支配质子与中子相互作用的原理

M.G.迈耶(美国人)、J.H.D.延森(德国人)

从事原子核壳层模型理论的研究

1964年 C.H.汤斯(美国人)、N.G.巴索夫、A.M.普罗霍罗夫(俄国人)

发明微波射器和激光器,并从事量子电子学方面的基础研究

1965年 朝永振一郎(日本人)、J. S . 施温格、R.P.费曼(美国人)

在量子电动力学方面进行对基本粒子物理学具有深刻影响的基础研究

1966年 A.卡斯特勒(法国人)

发现和开发了把光的共振和磁的共振合起来,使光束与射频电磁发生双共振的双共振法

1967年 H.A.贝蒂 (美国人)

以核反应理论作出贡献,特别是发现了星球中的能源

1968年 L.W.阿尔瓦雷斯(美国人)

通过发展液态氢气泡和数据分析技术,从而发现许多共振态

1969年 M.盖尔曼(美国人)

发现基本粒子的分类和相互作用

1970年 L.内尔(法国人)

从事铁磁和反铁磁方面的研究

H.阿尔文(瑞典人)

从事磁流体力学方面的基础研究

1971年 D.加博尔(英国人)

发明并发展了全息摄影法

1972年 J. 巴丁、L. N. 库柏、J.R.施里弗(美国人)

从理论上解释了超导现象

1973年 江崎玲于奈(日本人)、I.贾埃弗(美国人)

通过实验发现半导体中的“隧道效应”和超导物质

B.D.约瑟夫森(英国人)

发现超导电流通过隧道阻挡层的约瑟夫森效应

1974年 M.赖尔、A.赫威斯(英国人)

从事射电天文学方面的开拓性研究

1975年 A.N. 玻尔、B.R.莫特尔森(丹麦人)、J.雷恩沃特(美国人)

从事原子核内部结构方面的研究

1976年 B. 里克特(美国人)、丁肇中(美籍华人)

发现很重的中性介子 J /φ粒子

1977年 P.W. 安德林、J.H. 范弗莱克(美国人)、N.F.莫特(英国人)

从事磁性和无序系统电子结构的基础研究

1978年 P.卡尔察(俄国人)

从事低温学方面的研究

A.A.彭齐亚斯、R.W.威尔逊(美国人)

发现宇宙微波背景辐射

1979年 S. L.格拉肖、S. 温伯格(美国人)、A. 萨拉姆(巴基斯坦

预言存在弱中性流,并对基本粒子之间的弱作用和电磁作用的统一理论作出贡献

1980年 J.W.克罗宁、V.L.菲奇(美国人)

发现中性K介子衰变中的宇称(CP)不守恒

1981年 K.M.西格巴恩(瑞典人)开发出高分辨率测量仪器

N.布洛姆伯根、A.肖洛(美国人)对发展激光光谱学和高分辨率电子光谱不做出贡献

1982年 K.G.威尔逊(美国人)

提出与相变有关的临界现象理论

1983年 S.昌德拉塞卡、W.A.福勒(美国人)

从事星体进化的物理过程的研究

1984年 C.鲁比亚(意大利人)、S. 范德梅尔(荷兰人)

对导致发现弱相互作用的传递者场粒子W±和Z 0的大型工程作出了决定性贡献

1985年 K. 冯克里津(德国人)

发现了霍耳效应并开发了测定物理常数的技术

1986年 E.鲁斯卡(德国人)

在电光学领域做了大量基础研究,开发了第一架电子显微镜

G.比尼格(德国人)、H.罗雷尔(瑞士人)

设计并研制了新型电子显微镜扫描隧道显微镜

1987年 J.G.贝德诺尔斯(德国人)、K.A.米勒(瑞士人)

发现氧化物高温超导体

1988年 L.莱德曼、M.施瓦茨、J.斯坦伯格(美国人)

发现μ子型中微子,从而揭示了轻子的内部结构

1989年 W.保罗(德国人)、H.G.德默尔特、N.F.拉姆齐(美国人)

创造了世界上最准确的时间计测方法原子钟,为物理学测量作出杰出贡献

1990年 J.I.弗里德曼、H.W.肯德尔(美国人)、R.E.泰勒(加拿大人)

通过实验首次证明了夸克的存在

1991年 皮埃尔-吉勒热纳(法国人)

从事对液晶、聚合物的理论研究

1992年 G.夏帕克(法国人)

开发了多丝正比计数管

1993年 R.A.赫尔斯、J.H.泰勒(美国人)

发现一对脉冲双星,为有关引力的研究提供了新的机会

1994年 BN.布罗克豪斯(加拿大人)、C.G.沙尔(美国人)

在凝聚态物质的研究中发展了中子散射技术

1995年 M.L.佩尔、F.莱因斯(美国人)

发现了自然界中的亚原子粒子:Υ轻子、中微子

1996年 D. M . 李(美国人)、D.D.奥谢罗夫(美国人)、R.C.理查森(美国人)

发现在低温状态下可以无摩擦流动的氦- 3

1997年 朱棣文(美籍华人)、W.D.菲利普斯(美国人)、C.科昂塔努吉(法国人)

发明了用激光冷却和俘获原子的方法

1998年 劳克林(美国)、斯特默(美国)、崔琦(美籍华人)

发现了分数量子霍尔效应

1999年 H.霍夫特(荷兰)、M.韦尔特曼(荷兰)

阐明了物理中电镀弱交互作用的定量结构.

2000年 阿尔费罗夫(俄罗斯人)、基尔比(美国人)、克雷默(美国人)

因其研究具有开拓性,奠定资讯技术的基础,分享今年诺贝尔物理奖。

2001年 克特勒(德国)、康奈尔(美国)和维曼(美国)

在“碱性原子稀薄气体的玻色-爱因斯坦凝聚态”以及“凝聚态物质性质早期基础性研究”方面取得成就。

2002年 雷蒙德戴维斯(美)、小柴昌俊(日)、里卡尔多贾科尼(美)

在天体物理学领域做出的先驱性贡献,打开了人类观测宇宙的两个新“窗口”。

2003年 阿列克谢阿布里科索夫(美俄双重国籍)、维塔利金茨堡(俄)、安东尼莱格特(英美双重国籍)

在超导体和超流体理论上作出的开创性贡献。

2004年 戴维格罗斯、戴维波利泽、弗兰克维尔泽克(均为美国人)

这三位科学家对夸克的研究使科学更接近于实现它为“所有的事情构建理论”的梦想。

2005年 美国科罗拉多大学的约翰L霍尔、哈佛大学的罗伊J格劳贝尔,以及德国路德维希马克西米利安大学(简称慕尼黑大学)的特奥多尔亨施

研究成果可改进GPS技术

2006年 约翰马瑟 乔治斯穆特(均为美国人)

发现了黑体形态和宇宙微波背景辐射的扰动现象

2007年 阿尔贝费尔(法) 彼得格林贝格尔(德)

先后独立发现了“巨磁电阻”效应。这项技术被认为是“前途广阔的纳米技术领域的首批实际应用之一”。

中国的理论物理院校

国内设有理论物理的院校

[北京] 清华大学北京大学北京科技大学、北方交通大学、北京邮电大学北京理工大学北京航空航天大学北京工业大学中国农业大学、石油大学、中央民族大学

[天津] 南开大学天津大学、天津理工学院

[河北] 河北工业大学河北大学、河北科技大学、燕山大学、河北师范大学

[山西] 太原理工大学山西大学

[内蒙古] 内蒙古大学赤峰学院

[辽宁] 东北大学大连理工大学沈阳工业大学

[吉林] 吉林大学、吉林工业大学、长春光学精密机械学院

[黑龙江] 哈尔滨工业大学哈尔滨理工大学黑龙江大学

[上海] 复旦大学上海交通大学、同济大学、华东理工大学、东华大学上海大学

[江苏] 南京大学东南大学中国矿业大学南京理工大学河海大学

[浙江] 宁波大学浙江工业大学、杭州电子工业学院

[安徽] 中国科学技术大学、安徽大学、合肥工业大学、安徽理工大学.

[福建] 福州大学华侨大学

[江西] 南昌大学、南昌航空工业学院

[山东] 山东大学烟台大学青岛大学

[河南] 郑州大学、洛阳工学院

[湖北] 武汉大学华中科技大学华中师范大学、中国地质大学(武汉)、江汉石油学院

[湖南] 湖南大学中南大学

[广东] 暨南大学华南理工大学汕头大学、深圳大学

[重庆] 重庆大学

[四川] 四川大学电子科技大学、西南民族大学

[贵州] 贵州民族学院

[云南] 云南大学云南师范大学

[陕西] 西北大学西安交通大学西北工业大学西安电子科技大学、西安理工大学

[甘肃] 兰州大学

[新疆] 新疆大学

其中北京大学、南京大学、中科大学、兰州大学和北京师范大学的物理学比较好。

本专业培养掌握物理学的基本理论与方法,具有良好的数学基础和实验技能,能在物理学或相关的科学技术领域中从事科研、教学、技术和相关的管理工作的高级专门人才。

本专业学生主要学习物质运动的基本规律,接受运用物理知识和方法进行科学研究和技术开发训练,获得基础研究或应用基础研究的初步训练,具备良好的科学素养和一定的科学研究与应用开发能力。

高等数学、力学、热学、光学、电磁学、原子物理学、数学物理方法、理论力学、热力学与统计物理、电动力学、量子力学、固体物理学、结构和物性、计算物理学入门等。

主干学科:物理学

本专业的学生毕业后可到高校从事教学工作,或是到研究所从事理论研究、实验研究和技术开发与应用工作;另外还可以到企业中从事材料科学与工程、电子信息技术等领域的技术开发及应用研究工作。

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