探索宇宙无穷期细推物理须“统一”——读《走向统一的自然力》有感

 统一,作为一个物理学的术语（或概念）,常常表现着一个重大的主题,也表现着一种发展的意味。探索和试图建立一个对已知的四种自然力进行统一描述的理论一直是物理学家孜孜不倦追求,是人类认识世界最基本和最重要的一步。在物理学的发展过程中,不管是阶段性地看、还是从终极的目标看,物理学家的成就往往就是统一了某一个领域中的某种"力"。因此,就这一点来看,统一似乎成为物理学家的"理念"。长期以来,物理学家们几乎都试图去构筑其理论发展统一的基础,这也是物理学家一个崇高的理想。     

走向统一的自然力爱因斯坦：试图统一电磁力和引力未能如愿(Ⅱ)

 19 世纪末,以牛顿力学和麦克斯韦电磁理论为代表的经典物理学渐趋完善,著名英国物理学家汤姆孙(W. Thomson,1824～1907)甚至认为:“未来物理学将不得不在小数点后第六位去寻求真理。” 他在1900 年末为展望20世纪物理学而写的一篇文章中说:“在已经基本建成的科学大厦中,后辈物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。”     

物理教育改革:回顾与展望

<正>几乎是在物理学成为高中课程的同时,物理学家就开始寻求教授物理学的方法。芝加哥大学的物理学家Charles Mann于1906年在《中学科学与数学》一书中指出:"想要掌握科学,就必须学习如何合理解释现象,并使之成为一种习惯。这一习惯只有通过科学研究才能习得。"尽管Mann的观点与众多物理学家是一致的,但直到物理学成为     

场论小史谈:奥斯卡·克莱因及其矢量规范理论

<正>在物理学史中,科学史家对很多著名物理学家已经有诸多研究。本文介绍一位重要的但非特别著名的物理学家——瑞典物理学家奥斯卡·克莱因(Oskar Klein,1894~1977)。他于1938年在波兰华沙一次物理学研讨会上提出了一个矢量规范理论和电磁力-核力统一场论模型。该工作本可以使得他成为近代物理学巨擘,但因为各种各样的原因,他的理论并没有受到他的同时代人的足够重视。虽然有关他的理论在物理学史和一些专业文     

科学性与人文性的统一是物理学之魂

<正>对于物理学所拥有的科学性,这是不言而喻、无可争辩的事实。但是如果提及物理学还具备人文性,很有可能会引起争议。据此,笔者拟就这个问题,提出一管之见,旨在揭示这门久经考验、伟大而艰巨、实实在在的科学之本质属性,在于科学性与人文性的统一。这在推崇和促进两种文化彼此交融的今天,更有其深刻的现实意义。1.物理学具有两重属性的依据对于什么是"物理学"?尽管目前人们对它还没有给出一个令人满意的答案。但是,学术界普遍     

以太学说的发展和以太内涵的演变

以太是物理学中最古老且最富有争议的一个概念,伴随着经典物理学的发展而发展.以太学说的每一次兴起总是伴随着一些物理学基本问题的提出,而以太学说的衰落也总是伴随着人们对这一基本问题认识的深化和进步.本文论述了以太学说在力学、光学、电磁学等经典物理学领域的发展历史,并阐明随着经典物理学的成熟和现代物理学的建立,以太模型已经被目前主流物理学家眼中更完美的现代物理学理论所放弃,以太存在的土壤也已经消失.     

物理学大师与音乐的不解之缘

 我在阅读物理学家的传记时,发现一个十分有趣的现象:很多物理学大师都是音乐爱好者,他们所从事的科学活动与音乐有着千丝万缕的联系。我们知道,物理学研究,主要运用的是逻辑思维和数学语言,其创造性劳动的特点重在“现实主义”;而从事音乐活动则主要是运用形象思维和艺术语言,所体现的风格重在“浪漫主义”。这两种思维方式看上来是完全相反的,可是它们竟如此神奇地统一在那些物理学家的身上。这是什么原因呢?本文想对此作一番探讨。     

让泡利敬重的三个半物理学家

 喜欢物理学史的朋友想必都知道,泡利是一位以批评尖刻、不留情面著称的物理学家,荷兰物理学家艾伦菲斯特曾给他取过一个外号,叫作“上帝的鞭子”.至于他的具体“执鞭”事迹,大家可能已经听得多了,在这里我只讲一个在我看来流传较少,并且特别有趣的.我们知道,俄国有位以狂傲著称的物理学家,叫作朗道.有人画过这样一幅漫画：朗道坐在讲台上,长着一对天使翅膀,头上绕着光环(仔细看的话,那光环似乎是用量子力学波函数Ψ组成的),下面的学生则个个长着长长的驴耳朵,恭恭敬敬地聆听教诲.无独有偶,泡利的学生在泡利面前也有耳朵偏长的感觉,在泡利的学生中流传着这样一种说法,那就是他们可以问任何问题,而不必担心问题太愚蠢,因为任何问题对泡利来说都是愚蠢的.     

评冯端和金国钧的《凝聚态物理学》

<正>笔者最初收到冯端和金国钧教授所著的《凝聚态物理学》(高等教育出版社2013年10月出版)时,有点惊讶于此书的两卷本大块头,堪称"巨著"。其实它之所以是"巨著",更在于它的覆盖内容和写作质量。它全面覆盖了凝聚态物理的方方面面,而且有一个统一的线索。"凝聚态物理"这个名词是著名物理学家安德森(P.Anderson)首先提出的,后来他又出版了一本论述加上一些原始论文的书Basic Notions of Condensed Matter     

物理学中的唯象方法与唯象理论的认识论意义

布莱克（Paul J．Black）在谈到物理教育问题时提出：“如果物理教育是为更多学生的全面发展服务的,那就应当重视物理学家的工作成果在社会上、技术上的应用;应当重视物理学的哲学和物理学的历史;应当重视蕴含于我们文化之中的物理学方法;应当重视物理学家这个专业群体的特点,如支持、贡献社会的方式等。”本文就物理学认识论的一个课题谈一点认识,也算是对布莱克先生的响应吧。     

物理学中的科学争论

 在缤纷的物理学发展史中,有令人叹为观止的实验,揭示和证实了宇宙间的重大规律,推动着物理学的前进;有意想不到的机遇和灵感火花的碰撞,涂抹着物理世界的斑斓色彩;有大胆、精彩的假说与假想,不断地将物理学从一次次“灾难”中解脱出来而更上一层楼;有求实、求真的观察,不时地修正着物理学远征的航标;有超脱、巧妙的类比,不停地拓展着物理学前进的道路;有对称、和谐、统一、简洁等科学美学标准,永久地支配着物理学的未来……凡此种种,都深刻地表明:在物理学的发展中,科学方法不仅制约着其子学科的分化、衍生和综合的方向,而且是推进物理学发展的一种重要的创造因素和强大动力。     

物理学家的两个定律

正物理学研究包括实验和理论,而物理学家需要技巧和信心。李政道先生曾经提出过关于物理学家的两个定律[1],用来说明理论和实验的相互促进。第一个定律是:"没有实验物理学家,理论物理学家就要漂浮不定。"第二个定律是:"没有理论物理学家,实验物理学家就会犹豫不决。"他还举了几个例子,其中一个是μ子衰变中"密歇尔参量"的测量史。密歇尔参量ρ表征了μ子衰变产生的末态电子的动量分布。从1949年开始的20年时     

超弦理论——统一基本相互作用研究的最新进展

自然界存在的强、弱、电磁和引力相互作用看起来是完全不同的相互作用.如何去统一地描述它们,是科学家们数十年来不断探索的问题.近两年来,在以前研究的基础上,产生了所谓超弦(superstring)理论.初步结果表明,它可以避免以前理论中所存在的矛盾并具有最小的任意性.物理学家们相信,超弦理论有可能最终导致四种相互作用的统一. 1915年,爱因斯坦提出了新的引力理论——广义相对论.它将时间和空间统一为四维时空,而四维时空的几何性质决定了物体所受的引力作用.广义相对论第一次把物理的作用与时空的几何结构联系起来.这一观念对物理学后来的发…     

走向统一的自然力 强力、弱力和电磁力的大统一(Ⅳ)

<正>2.相位·杨-米尔斯场·弱电统一理论(1)相位在纪念中国科学院成立50周年所举行的学术报告会上,杨振宁教授作了题为《量子化、对称和相位因子——20世纪物理学的主旋律》的学术报告;2002年,在巴黎国际理论物理讨论会上,他又作了类似题目:Thematic Melodies of Twentieth Centure Theoretical Physics:Quantization,Symmetry and Phase Factor的报告,一再强调"量子化、对称和相位因子是20世纪物理学的主旋律"。量子化和对称在20世纪物理学     

玻尔的错误

 美国物理学家温伯格(Steven Weinberg)曾经写过一篇文章,标题是:爱因斯坦的错误。对于喜爱物理学史的读者来说,那篇文章列举的错误也许都是“熟面孔”,因为“爱因斯坦的错误”是一个很吸引人的话题,很多人都谈论过。从某种意义上讲,判断一位科学家是否伟大的一个另类但很管用的指标,就是看他(她)是否连所犯的错误都能吸引人们持久而广泛的兴趣。如果是,那就几乎可以断定为是伟大的科学家。在20世纪的物理学家中,爱因斯坦无疑是那样的人物,这是对他“首席物理学家”地位的很好的佐证。     

物理学中的简炼与和谐

 物理学作为探讨物质结构和物质运动规律的学科,其学科本身蕴藏着固有之美。与此同时,在研究物质世界过程中物理学家们又以独特的眼光创造着美,发现着美,由真至善至美。物理学与科学美相伴相生,在不断探索中它日趋完善。狄拉克曾经说过“让方程式优美比让方程式符合实验更重要”。这充分体现了科学家们的美学思想。科学家们在从事科学研究的过程中,发现科学理论的美学价值,通过对客观规律高度概括的公式和定理来表现高水平的美感。美是发展的,美是变化的。     

拓扑绝缘体可以帮助确定基本常数

一种新发现的叫做"拓扑绝缘体"的材料,可以使物理学家能采用一种新技术确定三个基本物理学常数:光速(c)、质子电荷(e)和普朗克常数(h).美国的几位物理学家建议进行一项新的实验,通过光在这种新材料上的散射来测量精细结构常数(α),而     

质朴无华、境界臻纯--评孙洪洲、韩其智《李代数、李超代数及在物理学中的应用》

对称性的概念在近代物理学，特别是量子物理学的发展中是至关重要的．著名物理学家杨振宁在《量子化、对称和相因子》一文中指出，“如果我们把20世纪物理学发展当作一个交响乐，就会发现有几个重要的现象连续不断地出现，与这些现象交织在一起的一些基本观念，构成了20世纪物理学发展的     

百年物理诺奖回顾：我们的崇敬与误解

物理诺奖至今已颁发112轮,共产生209位获奖者。物理诺奖的宗旨是奖励"在物理领域做出最重要发现或者发明的人",如此而已。诺奖由私人基金会颁发,没有公平不公平的问题。对物理诺奖不该想当然地加入我们自家特色的误解。物理诺奖得主中堪称大物理学家者约占三分之一左右。反过来看,爱因斯坦、玻恩等宗师级的人物得诺奖的过程满眼是泪,而庞加莱、索末菲这样的一代宗师甚至折戟诺奖名利场。对于中国物理学的发展,也许努力学会物理、扎实开展物理研究比盯着诺奖更重要,毕竟能将自己的研究结果加入物理学的体系才是一个物理学家的最高成就。     

古希腊的近代物理学家--阿基米德

本文介绍古希腊的物理学家阿基米德，阿基米德重视数学在物理学中的应用，重视物理实验，开创公理方式在物理学中的应用，首创物理学应用于技术领域，这些特点基本是近代物理学发展的主要特征，我们因此称其为近代物理学家，阿基米德开创的发展物理学的正确道路为什么放置了一千六百多年才重新开创，且困难重重，这一历史教训值得研究。