物理学中长期悬而未决的问题

 (一)概况英国物理学家开尔文在1900年瞻望20世纪物理学时曾说:“在物理学晴朗天空的远处,还有两朵小小的令人不安的乌云”。为驱散这两朵乌云,诞生了相对论和量子论,导致了20世纪人类社会空前的技术进步,极大地改变了人类的生产方式和生活方式,并促使人类整个自然科学的改观。与19世纪相比,本世纪的物理学取得了更加辉煌的成就。     

20世纪物理学革命的启示

 回顾百年前发生的物理学革命是令人激动不已的,那一段时期发生的故事可以说是百听不厌,给我们的启示则是既深刻又发人深省的。19世纪末,人类完全掌握自然规律来造福人类的梦想、似乎已经到了实现的边缘。1894年美著名科学家迈克尔逊兴高采烈的宣称:“尽管谁也不会轻率断言,未来物理科学再也不会提出什么使人惊奇的东西来,未来物理学的真理将在小数点后第六位寻找。”然而物理学大厦却已经山雨欲来风满楼。1900年4月27日,开尔文勋爵在英国皇家学会上以“19世纪热和光的动力理论上空的乌云”为题的长篇演讲中指出:“动力学理论的优美性和明晰性被两朵乌云遮蔽得黯然失色。     

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。”     

爱因斯坦和狄拉克谁对20世纪物理学发展贡献大

 《现代物理知识》2001年第6期上的有两篇文章:一篇是关于英国杂志《物理世界》最杰出的10位物理学家排名的报道,爱因斯坦位居榜首,而狄拉克排名第8;另一篇是王正行先生的文章“狄拉克获诺贝尔奖的经过”,该文介绍了狄拉克在20世纪20年代对物理学的贡献和30年代物理学界对狄拉克的评价。读完这两篇文章后,细细想了一下爱因斯坦和狄拉克对20世纪物理学的贡献,有一些话想说。王正行先生的文章一开头就说:“20世纪物理学的第一位巨人当然是爱因斯坦。”毫无疑问,爱因斯坦是20世纪物理学的巨人,他对20世纪物理学的贡献是革命性的,影响是深远的。     

我们将给下一世纪的下一代人留下什么?——李政道谈“真空作为一种物理媒质”

 5月26日,诺贝尔物理奖得主,著名华裔物理学家,美国哥伦比亚大学教授李政道院土,应邀在中国科学院研究生院做了一个题为“真空作为一个物理媒质”的学术报告。精辟地论证了当前物理学面临的两大疑难,并在这世纪之交的激动人心的时刻,提出了发人深思的问题:“我们将给下一世纪的下一代人留下什么?” 报告首先从李政道教授在50年代曾经做出过巨大贡献的,粒子物理学中左和右的不对称性(宇称不守恒)讲起。     

漫谈微观粒子的波粒二象性

 物质世界是由什么组成的,其最小的组成单元是什么,这些“单元”或“微粒”具有什么特点,一直是古往今来人们十分感兴趣的问题。早在我国战国时期,哲学家公孙权就曾说过:“一尺之棰,日取其半,万世不竭。”人们在不断地“切割木棍”的过程中逐渐进入了微观领域,并用在上世纪建立起来的、被誉为20世纪物理学两大支柱之一的量子力学来反映微观粒子特有的运动规律。微观粒子的波粒二象性就是量子力学中最基本、最重要、也是最具创新性的概念之一。对它的理解是一件既让人着迷又略感困惑的事情。     

强力、弱力和电磁力的大统一(IV)

 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 TheoreticalPhysics: 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”。     

弦论小史（二）

我已经用1／3篇幅谈了20世纪末的两朵乌云,借此说明我们正处在新一轮物理学革命的前夜,当然这种判断非常个人化。人们也许会质疑,飘在我们头顶的暗能量和暗物质这两朵乌云与19世纪的两朵乌云完全不同,因为我们面对的是远离地球发生的事,而19世纪的两大疑惑是地面上的实验所带来的。这种质疑不无道理,但我们总可以采取一种历史姿态,认为历史不会完全重复自身。     

辛勤耕耘 勇于攀登——记魏荣爵教授

 魏荣爵曾撰文写道,“根据物理学的统一性以及声学与物理学其他分支的关系,声学始终是物理学中不可忽略的重要分支”,“声学研究应不断开辟新的篇章,有着光辉和广阔的前景”.因而他数十年如一日,锲而不舍,在声学这块园地上辛勤地耕耘着.     

生命科学发展过程中物理学的贡献

 生命科学是21世纪发展最快的一门学科，随着人类基因组计划的完成，生命科学已经进入到“后基因组”时代。生命科学的迅猛发展，离不开其他学科的相互促进。在20世纪中，发展最迅速的两门自然科学：前50年是物理学、后50年是生命科学。在此过程中物理和生命科学两门学科互相促进，尤其是物理学技术和手段的改进极大地促进了生命科学的发展。     

钱德拉塞卡成功的启示

 物理学的发展经历了几次辉煌,在此世纪交替之际,它正处于前段具有辉煌成就而将进入一个可能产生新突破的时期。马约拉纳曾说过:“每隔500年才有一个类似阿基米德或牛顿这样的科学家出现,而每隔100年就有1至2个类似爱因斯坦和玻尔这样的科学家出现。”史蒂芬·霍金认为“除非你已经是巅峰人物,当今要在实验物理学上留下痕迹极其困难。”值此,青年学者在学习和研究物理时,是否该望而却步呢?     

20世纪科技发展的一、二、三、四

 20世纪已落下了帷幕,回眸100年,人类在科学发展的道路上经历了艰苦卓绝的探索研究和奋斗,以自己的理性和智慧创造出了前所未有的辉煌,科学和技术在各方面取得了惊人的成果。“一台电脑”带来信息化时代“两大理论”从根本上改变了人类对世界的认识以“三大工程”为代表的高新技术,显示了科学对人类生活世界的重新改造和塑造的能力“四大模型”是以物理学革命为先导的理论自然科学的主要成就,使人类对宇宙和生命的认识更加深化。科学给人类带来物质文明和精神文明,开创了一个新时代。     

2005——世界物理年

 1905年,年仅26岁的天才物理学家爱因斯坦连续发表了5篇极具震憾力的物理学论文,论文包括现代物理学中的3项伟大的成就:分子运动论、狭义相对论和光量子假说,从根本上改变了物理学的面貌,并为相对论的建立与发展奠定了基础,这一年被称为“奇迹年”。在这“奇迹年”100周年到来之际,全球物理学界一致呼吁把2005年定为“世界物理年”,这项倡议由欧洲物理学会提出,得到了国际纯粹与应用物理联合会的一致通过。     

物理学会终结吗

 物理学会终结吗?这个持续了几百年的老话题似乎并没有随着20世纪物理学以及其他科学的高速发展而停息,相反,关于物理学就会终结的议论,随着新千年的开始又一次活跃起来。我们的话题是从一本名为“科学的终结”的书开始的。此书作者为美国权威杂志“科学美国人”的专职撰稿人,资深记者约翰·霍根。他在此书的封面上写道“科学(尤其是纯科学)已经终结,伟大而又激动人心的科学发现时代已一去不复返了。”在他的书中不仅物理学已趋向终结而且如哲学、宇宙学、进化生物学、社会科学、神经科学、混杂学,乃至科学神学统统接近了终结,似乎我们人类探索自然的进程已临近尾声,然后的日子就会在混混沌沌中度过了。     

漫谈比喻和物理学

 古人曰:“言而无文,行之不远。”为增强语言的力量,提高表达的效果,便产生了各种修辞方法。比喻是广泛运用的一种。它以具体、浅显、熟悉的甲事物说明抽象、深奥、陌生的乙事物。甲乙既有某些相似,故可“比”;又有本质区别,故称“喻”。不论明喻、暗喻、借喻,巧在洞察出本体和喻体间的相似处。“治学门径本相通,评文论理皆神飞”,人文学科如此,自然科学也不例外。在破译大自然里隐蔽着的法则及应用它们的探索中,比喻倍受青睐。物理学里的比喻与普通比喻相比,敏锐的洞察力是发端于文理贯通的根基上的,即人文、物理的完美结合。     

试论20世纪物理科学思想的进化

 众所周知,２０世纪物理学取得了突飞猛进的发展和极其辉煌的成就,可谓是物理学史上伟大的革命性的变革时期．引起这场变革的最深层、最本质的内涵,主要包括如下１０个方面的内容．一、由确定性到不确定性１７世纪尤其是１８世纪以来,由于牛顿力学的节节胜利,人们由此而构造了一个全封闭的“时钟式”或“发动机”模型式的物理世界．其中所有的事物不论是在宇观、宏观层次上还是在微观层次上,都精确地、有规律地运动着．以致于在长达３个世纪之久,人们普遍认为物理科学的使命就是提供确定性的知识,并且实际上也正是这样．２０世纪以来,统计规律和概率随机性、不确定性思想,在物理学所有学科领域均得到了深化和发展．     

邮票上的得诺贝尔奖的物理学家和工作

 一、总的介绍每年１１月,全球学术界的目光都注视着瑞典首都斯德哥尔摩,看今年的诺贝尔奖将颁给哪些人．诺贝尔奖现在已成为有关学科的国际最高荣誉奖．虽然也存在一些争议,特别是在和平奖和文学奖的授予上,但是在自然科学的几个奖项（物理奖、化学奖、生理学或医学奖）上,争议是比较少的（不是没有,我们下面会讲到）．就物理奖而言,每年得诺贝尔奖的工作,基本上反映了过去一些年里物理学领域内的最高水平;而历年的诺贝尔奖得奖名单,连起来就是一部近代物理学史．例如,１９世纪末的三大发现,上一个世纪之交时的“两朵乌云”和它们带来的相对论和量子论两大革命理论的建立,在诺贝尔奖的得奖名单上都得到了反映．     

对负熵、信息熵和熵原理等概念之厘清

 20世纪中叶以来,生命科学和信息科学都获得了长足的发展,与之相关的负熵、信息熵等新概念也应运而生。这些新概念目前也开始受到物理学工作者的青睐。但是,人们在接受这些新概念时,却往往会产生一些混淆和误解。比如,有人“将信息的熵称为负熵”,这就把“信息熵”(不确定性)误解为“负熵”(即信息,是消除不确定性)。另外,在理解负熵原理时,若不小心,也容易把过程量(信息)与态函数(信息熵)相混淆。因此,有必要对这些相关概念和规律稍予厘清。     

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”。     

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。