物理学的现状和未来(英文)

列举了物理学中100多个未解决的问题 ,阐明物理学中长期悬而未决的难题正是新物理学将要诞生的信号 ,人类探索物理学基本规律的努力总是值得的.Listing more than one hundred unanswered questions the present author claims that 1) the long standing puzzles in physics may be the signals of new physics; 2) the effort of searching for the basic natural laws of physics is always highly worthwhile.     

物理与三次技术革命

科学突飞猛进，新技术层出不穷．物理学作为20世纪的领头学科，由经典走向现代，由宏观到微观，已步人一个崭新的发展阶段．20世纪物理学上的两大重要成果是狭义相对论（爱因斯坦）和量子力学（普朗克），诺贝尔奖得主李政道教授说：“如果没有狭义相对论和量子力学的诞生，就不会有后来的原子结构、分子物理、核能、激光、     

光和实物的统一性与物理学基础探讨（Ⅰ）：相对论和量子论带来的困惑

本文通过对现有理论和实验事实的考察，对电磁波或场作为物质看待提出疑问；对于相对论，指出它对光与实物缺乏统一的认识和对等的处理方式；关于量子论，重点对波粒二重性解释的论战作了简介和简评；最后，怀着自然界具有客观实在性和统一性的信念，对所述的观念上的矛盾的起因做了推测．     

在现代物理学里感觉到老庄思想的光芒

相对论和量子力学是在本世纪建立起来的物理学理论,是现代物理学的两大基础.由于它们所涉及的多半是我们日常生活经验之外的自然规律,所以其中有些概念很难用我们日常生活中的直观感觉去理解.最近读到关洪教授的新著《量子力学的基本概念》一书[1],看到他引用老子的话来阐明量子力学,感到很有意思.我在近年来的教学中,也常引用庄子的话来阐明狭义相对论.现将这两个例子写出,以就教于读者.一 关洪教授在《量子力学的基本概念》一书中所讲的如下: “道.可道.非常道. 名.可名.非常名.” 篇首所引语录,是《老子》里开宗明义的两句话.近读汤川秀…     

相对论与爱因斯坦的直觉思维

本文从爱因斯坦利用直觉思维建立狭义相对论和广义相对论的过程，说明直觉思维在创造科学研究中的作用。     

相对论效应对GPS的影响

全球定位系统(GPS)对时钟的精度提出了很高的要求.由于GPS卫星的速度和高度,本文从狭义相对论和广义相对论两方面论述了无论是运动时钟变慢,还是引力场中高处时钟加快的效应都将对GPS系统时钟的精度产生不可忽视的影响.这是大学物理课程讲述相对论的一个极好的例子.     

关于狭义相对论本质的十个论据

为寻找狭义相对论的本质,我们逐渐积累了10个论据,在量子力学基础上集中到一个基本假设:一个粒子总是不纯的,它总是包含着两个对立的场,φ(x,t)与χ(x,t),它们耦合在一起,并服从如下的对称性:φ(-x,-t)χ(x,t),χ(-x,-t)φ(x,t)。在一个粒子态中因|φ|>|χ|,φ占主导地位,但随着粒子速度增长,隐藏的χ场随之增大,这导致各种奇异的狭义相对论效应。在新定义的空一时反演(x-x,t-t)下,因φ(x,t)φ(-x,-t)=χc(x,t),　χ(x,t)χ(-x,-t)=φc(x,t)而|χc|>|φc|,于是粒子便变为它的反粒子,具有同样的动量与(正的)能量。上述对称性应当作为构造狭义相对论,相对论性量子力学,量子场论和粒子物理的出发点,其中关于中微子的超光速理论又是特别有兴趣的。     

广义相对论——纯粹理性思维的巅峰之作

相对论的发展是一个长达300余年的思想历程,在爱因斯坦1915年奠立广义相对论的那一刻达到了顶峰。相对论是纯粹理性思维的胜利,是物理现实的内在和谐与数学表达的形式美学之间完美的相互激励。物理规律的变换不变性是相对论的核心思想。沿着朴素相对论、伽利略相对论经由狭义相对论抵达广义相对论,这一条绵密的思想河流上有最激动人心的关于物理学创造的历史画卷。     

物理与纳电子科学

科学突飞猛进,新技术层出不穷．物理学作为20世纪的领头学科,由经典走向现代,由宏观到微观,已步人一个崭新的发展阶段．20世纪物理学上的两大重要成果是狭义相对论（爱因斯坦）和量子力学（普朗克）,诺贝尔奖得主李政道教授说：“如果没有狭义相对论和量子力学的诞生,就不会有后来的原子结构、分子物理、核能、激光、     

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。     

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”。     

空间时间、引力和宇宙理论正在经历变革

 2005年是世界物理年,是年11月份,南开大学物理学院“今日物理”邀请中科院理论物理研究所资深研究员郭汉英老师作了题为《空间时间、引力和宇宙理论正在经历变革--大船、水桶、升降机、橡皮膜和暗宇宙》的讲座。讲座之后,“今日物理”活动组的徐光明、苗荣欣等同学对郭老师进行了专访,几经讨论,内容已经超出原来的讲座。现与郭老师一起整理成文,供大家参考。徐光明:郭老师,您好。非常感谢您在百忙之中来到南开物理系所作的精彩讲座,谢谢您对我们“今日物理”活动的支持!您的演讲深入浅出,使同学们受益匪浅。我们想就这个话题的讨论整理成稿,发表出来,作为世界物理年纪念活动的一部分,您看可以吗?     

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。     

物理学咬文嚼字之四十五 此同时非彼同时

At the same time,meantime（meanwhile）,coeval,contemporaneous,contemporary,isochronal,synchronic,synchronous,synchronistic,simultaneous等等都有同时（刻、段、代）的意思,但此同时非彼同时,不可以总按照中文的同时来理解.同时性简直是物理学最深刻的概念--放弃simultaneity的绝对性是狭义相对论的关键,量子力学在随意地谈论同时测量的问题,而统计物理中的系综（ensemble）概念也和simultaneity有关.这些词之间的差别是微妙的,容不得任何含糊.     

爱因斯坦对实验和技术物理学的影响(1905-2005)

2004年6月,联合国大会宣布将2005年定为世界物理年．之所以选定2005年,是为了纪念爱因斯坦的奇迹之年100周年——1905年,爱因斯坦先后发表了5篇具有划时代意义的论文而被世人称之为奇迹．世界物理年将通过展示物理学在经济、技术、文化等方面的重要作用,进一步增进公众对物理学的理解．因此,简略介绍爱因斯坦的科学工作在物理学中的杰出贡献及其对世界与公众所产生的深远影响,很有必要．由于前面彭桓武先生已经介绍了爱因斯坦对理论物理学的贡献和影响,下面,我就侧重谈谈爱因斯坦对实验物理学和技术物理学的贡献和影响．拟分4个方面来介绍：     

《从零学相对论》连载(23)

正§8.6相对论在GPS(全球定位系统)中的应用相对论在许多人的心目中有如下特点:①新奇有趣;②难度颇高;③毫不实用.下面谈谈特点③.狭义相对论在日常生活中毫不实用的关键原因是日常接触到的速率都太低.一旦涉足高能物理学领域,由于高能粒子通常都有很高的速率,狭义相对论就大有用武之地,而且变得不可或缺.然而,与物理学的其他分支相比,狭义相对论在国民经济和日常生活中的应用似乎还是非常罕见.至于广义相对论,虽然它在近代天体物理学(特别是黑洞和宇宙论)中必不可少,但过去一直认为它与国计民生以及日常生活毫无关联.有趣的是,有一件与日常生活息息相关     

场与粒子理论的实验问题

千纪之交观物理，场与粒子遇麻烦。高能进展初次跌落Ｌｉｖｉｎｇｓｔｏｎ线，却正值标准模型最重要的检验：找万物质量起源Ｈｉｇｇｓ粒子和问津亚夸克之际。这与卅年前打开夸克物理创标准模型时出现的Ｌｉｖｉｎｇｔｏｎ线上的Ｐａｎｓｆｓｋｙ跃升正相反。而更大的麻烦是标准模型及其后的超对称、……等可实验检验理论的两大支柱：广义相对论和正统量子力学是根本不相容的。     

自然的边界：物理学的第二课程狭义和广义相对论以及量子力学

人们对广义相对论和量子力学的公共渴求是无止境的，我们除了竭力地吸引学生的这种学习愿望外(这些学生大多数不会成为物理专业工作者，但所有的学生都可以经历“深奥的物理学”)，还必须选择地应用它。理科、工科和数学学科的学生每个人都熟知微积分，