未来最有可能震动物理世界的实验

<正>当CERN的科学家2013年7月宣布他们发现了希格斯玻色子的时候,描述所有已知粒子和相互作用的标准模型理论被认为已经发现了它框架结构最后一点所缺少的东西,这个东西就是被认为给出所有粒子质量来源的希格斯玻色子。这意味着当今时代的粒子物理学已经划上了圆满的句号。这是一件非常好的事情,对吧?慢着,也可能不是。科学家一直以为标准模型所缺憾的希格斯粒子是非常重要的,它将引导更     

如何引入物理学史改进大学物理教学

 《物理学史》这门课是师范院校物理系的一门必修课,提倡引入物理学史改进物理课堂教学,力争把学生正确世界观的树立和方法论的培养落实到实处。但如何引入物理学史改进物理专业知识教学呢?有关这个课题的讨论已是持续多年的事了,其间有许多学者作了多方面的研究和探讨。为什么要引入物理学史对于这个问题,有少数人习惯于笼统地解释为是为了进行辩证唯物主义和方法论教育,认为教科书只能传授知识,不能进行方法论教育。我们认为,这种认识是片面的,并不是只有物理学史才能进行世界观和方法论的教育,引入物理学史的必要性在于它进行方法论教育的方式要比传统教科书的方式更为形象、真实和深刻.     

束流物理学的量子方法初探

 量子束流物理学是近年来发展起来的处理束流传输的全新方法，它是经典束流物理学的有益补充。介绍了量子束流物理学的热波模型和基于狄拉克方程的相对论电子束磁透镜量子理论，并与经典束流物理学方法进行了比较。     

质量起源——电磁质量说的兴衰

 物理学是一门试图在最基本的层次上理解自然的古老科学，早期曾经是哲学的一部分。在那个时期，物理学所关心的是一些有关世界本原的问题。那些问题看似朴素，却极为困难。在后来的漫长岁月里，物理学曾经一次次的回到那些问题上来，就像一个远行的水手一次次地回望灯塔。质量的起源便是一个有关世界本原的问题。     

世纪间物理学发展和思考

 物理学发展到今天,对推动人类文明进步起了很大的作用。回顾过去,展望未来,我们不应该慨叹物理研究之前途渺茫,２１世纪的物理学定会得到突破性发展,物理学又将上一个新台阶。物理学是研究物质的基本结构和物质运动最一般规律的学科。更广泛地讲,物理学是研究自然的科学。物理学发展史实际上是人类探索自然、认识自然及改造自然的过程。当今社会,高度物质文明、高科技生产都是以人类对自然认识程度为基础的。物理学方面每次重大发展,总是把社会生产推到一个新的高度。随着人类实践和认识水平的提高,物理学更趋完善,然而物理学的发展并未走到尽头,也不可能走到尽头。     

再论plasma的译名

对plasma一词的译名问题,我本人曾发表过看法[1],近来也有不少人关心这个问题,发表了自己的方案[2,3].自从1927年Langmuir用plasma一词来描述放电管中一个区域以来,今天已经80年了.在这80年里,plasma以及与之相关的词汇使用得愈来愈多,而其涵义被不断地拓展与更新.一个物理名词被引进后,其内涵随着科学的进展不断拓宽,以它为词根的术语和组合词愈来愈多,而且愈来愈长.这是科学术语发展和演化的总趋势,我们制订物理学名词时不能不考虑这一因素,这也是我们近年来制订物理学名词时得到的深刻经验教训.基于上述情况,我们制订中文物理学名词时,…     

暗物质模型简介

 粒子物理学的基本任务之一是探究宏观物质世界的微观起源。以粒子物理标准模型(二十世纪六七十年代)为代表性成就的二十世纪,是粒子物理学的黄金时期。在规范对称性的框架下,标准模型成功地统一了微观世界中(由夸克、轻子和传递相互作用的规范粒子组成)除引力之外的三种基本相互作用： 电磁相互作用(确切地说超荷相互作用)、弱相互作用和强相互作用。换句话说,从标准模型出发,几乎可以解释一切目前实验室微观物理现象。     

期待一个新的黄金岁月（上）

关于基本相互作用的标准模型获得了巨大的成功,但是也遗留下一个有待完成的议程。研究其中一些主要问题的时机似乎即将成熟。我期望下一个10年将是一个孕育基本物理学重大发现的黄金岁月。     

爱因斯坦:机遇与眼光

各位同学，大家好。今天我们很高兴能请杨振宁先生来给我们作报告。大家都知道，今年是世界物理年，1905年爱因斯坦发表了5篇划时代的重要论文，为相对论的建立和发展奠定了基础，为量子理论的发展做出了重要贡献，从根本上改变了物理学的面貌。今年恰好就是这几篇重要论文发表100周年，所以联合国教科文组织把今年定为世界物理年。     

真实世界的近似图像——“拉普拉斯妖”随笔之四

一 物理学走过的路,往往是从一个理想模型开始的. 牛顿力学可以认为是近代物理学的一个起点,它的研究就是从一个最简单的理想模型--质点开始的.所以从某种意义上讲,近代物理的研究对象起源于一个点.这一事实蕴含着物理学一贯就有的重要研究方法,即对一个真实的系统建立一个与之相对应的理想模型,物理学家先通过对理想模型的探讨,寻找规律,建立理论,然后再去阐释真实世界中的事情.     

物理学革命与社会进步

 早在100多年前,马克思就“把科学首先看成是历史的有力的杠杆,看成是最高意义上的革命力量。”其中“物理学研究提高了我们对自然界的基本认识,产生了对人类有深远意义的知识。它所孕育出的新技术扎根于我们的文化中。”因此,物理学的每一次革命都会推动人类社会的巨大进步。一、日心说的建立---科学战胜神学古希腊曾创造过灿烂的科学文化,以致“理论自然科学想要追溯自己今天的一般原理发生发展的历史,它不得不回到希腊人那里去。”地心说就是其光辉成就之一。从公元5世纪起,西方进入了黑暗的中世纪。此后,“科学只是教会恭顺的婢女”。     

质量起源——量子色动力学与质量起源

 ……有读者可能会问：我们是不是离题了？既然量子色动力学中的胶子是无质量的，而夸克虽然有质量，但其质量是不可约化的。那么，量子色动力学与质量起源这一主题又能有什么关系呢？应该说，这是一个很合理的疑问。但量子色动力学的奇妙之处就在于，它形式上异常简洁，内涵却惊人地丰富。它宛如一坛绝世的佳酿，越品就越是回味无穷。在谈论质量起源问题的时侯，人们往往把注意力放在包含希格斯机制的电弱统一理论上，因为希格斯机制在登场伊始就打出了质量产生机制的响亮广告。但事实上我们将会看到，看似与质量起源问题无关的量子色动力学对这一问题有着非常独特而精彩的回答，从某种意义上讲，这一回答才是标准模型范围内的最佳回答。……     

物理学中的悖论思维

深入研究物理学漫长的发展过程，我们惊奇地发现，无论哪一次长足的进展或者革命性的变革，都有一个幽灵与之相伴，这就是悖论。伽利略运用“落体悖论”巧妙地将潜藏的矛盾暴露在人们的面前，从而打碎了亚里士多德的统治，翻开了近代物理学崭新的一页；在热力学宏观和微观两个领域伟大结合的孕育中，汤姆孙、开尔文和洛施密特等人分别于1874。1876年间提出了一个悖论——“可逆性佯谬”（也称“不可逆佯谬”）．而正是这个佯谬的解决直接导致了统计物理学的诞生；“紫外悖论”导致了量子假说的提出；“光速悖论”导致了相对论的创立．还有“液压悖论”、“气体扩散悖论”、“热膨胀佯谬”、“可逆性佯谬”、“麦克斯韦佯谬”、“热寂佯谬”等等许多悖论在物理学发展中起着不可替代和磨灭的伟大作用．由于篇幅有限，我们不能尽述其详．     

谈谈纠缠态

 在20世纪科学发展过程中,以量子力学为核心的量子物理无疑是最深刻、最有科学成就的科学理论之一。然而对量子物理的基本原理和概念的理解仍然存在一些问题。纠缠态概念的提出与进一步研究却为从理论上和实验上解决这些问题提供了一把极为重要的钥匙。也把关于量子力学问题的争论从思辨领域上升到了实验研究确证的领域。爱因斯坦提出了关于物理实在的定义,“要是对于一个体系没有任何干扰,我们能够确定地预测(即几率等于1)一个物理量的值,那末对应于这一物理量必定存在着一个物理实在的元素。”该定义与经典物理学是基本一致的。     

齐心协力建设北京正负电子对撞机

正一、高能物理实验和高能加速器早在两千多年前,我国就有"五行"的假说,认为世界上的万物都是由金、木、水、火、土五种最基本的物质所组成。古代哲学家的"基本物质"的想法在今天已经被科学研究所证实。20世纪物理学的进展告诉我们,世界确实是由一些基本粒子组成的。现在已知的基本粒子有60多种,分为三大类。一类是传递基本粒子之间的作用的,统称媒介子,     

落入黑洞的宇航员死亡之谜

正如果一位宇航员落入黑洞中(见图1),当然必死无疑。问题是因何死亡的?有关的信息能否传递出来?对此问题,物理学的两大支柱——量子力学和广义相对论存在着相悖的答案。一般会认为:一开始,这个宇航员不会有什么特别的感觉,甚至当他通过黑洞的视界(理论上围绕黑洞的一个界面,视界以内就连光线也不能逃逸出来)时也是如此。但是经过一段时间后,由于引力与距离的平方成反比,他将逐     

简论中国古代物理学中的物理实验

一般的物理学史书籍中,对中国古代物理学的特点,概括为是对物理现象的描述和对生活、生产经验的初步总结,以及一些哲学猜测和思辨。这种概括是指出了中国古代物理学的主要特点,但大量的物理史料告诉我们,在中国古代物理学中,也有不少物理实验,这是理所当然的事情,因为物理学是以实验为基础的自然科学,当然中国古代物理学也不能例外。本文举出一些物理实验实例,来简述中国古代物理学中的物理实验。在中国古代物理学中多为定性实验。在力学中古代对杠杆原理进行了研究,并通过实验得出了结论。在春秋战国时代成书的《墨经》中说:“衡木:加重于其一旁,必捶——重相若也。相衡:则本短标长,两加焉,重相若,则标必下——标得权也。”这段论述虽是定性实验结论,但在实践中却发明制作了天平与杆秤。据史料记载,在春秋战国时代天平和杆秤已经被普遍地使用。近年来,在湖南长沙发掘出一架战国时代的天平和砝码组,     

量子临界态

1905年是爱因斯坦的奇迹年．在那一年里爱因斯坦提出了狭义相对论，解释了光电效应和布朗运动．紧接着，爱因斯坦于1906年借鉴光子的概念，又建立了固体比热的模型，解决了长期困扰人们的低温下固体比热反常的难题．这一问题的解决，是爱因斯坦奇迹般的智慧的又一次闪光．同样重要的是——如果不是更重要的话——爱因斯坦于1916年提出了受激辐射的概念．在此基础上，人类于1960年造出了第一台激光器，并由此改变了人类生活的方方面面．今天在纪念爱因斯坦奇迹年100周年的时候，我们翻译了英国《自然》杂志上的一篇“世界物理年”专稿，向广大物理爱好者介绍量子临界问题．如同一百年前的固体比热问题一样，量子临界问题质疑我们已有的物理学基础，拷问人类的智慧．译校者希望本文能唤起广大读者对这一物理学难题的兴趣，也许就是读者中的某位能够延续爱因斯坦的奇迹，给这个问题一个令人信服的解答．     

从物理概念的发展谈基础物理内容现代化

章认为教学内容现代化是基础物理改革的一个重要方面。由于物理学迅速发展，必然会引起一些基本物理概念的变革，而物理学迅速发展，必然会引起一些基本物理概念的变革，而物理教学有必要给学生一个与目前物理学发展水平相适应的物理概念。章通过物理学中的对称性，粒子与场及其真空，宏观量子现象以及非线性物理学等四个方面的物理概念的历史发展和当前的进展，来说明基础物理教学内容现代化的必要性。     

物质结构在夸克-轻子层次上的动力学规律和研究发展趋势

文章综述了粒子物理中标准模型理论的历史发展、面临挑战以及未来的发展趋势.目前阶段物质结构最小组成单元是夸克和轻子,量子色动力学是描述夸克-胶子之间强相互作用的基本理论,它具有渐近自由和夸克禁闭的特点.量子色动力学和电弱统一理论一起构成粒子物理中标准模型理论.标准模型理论成功同时也面临两大挑战:对称性破缺的本质和夸克禁闭难题,这意味着标准模型理论需要发展和突破.人们期望粒子物理学、天文学和宇宙学交叉发展联手解决物质结构和早期宇宙研究中面临的难题,最终揭示超出标准模型的新物理规律.