广岛长崎原子弹爆炸的回顾与反思

 1945年8月6日,美国一架B-29战略轰炸机在日本广岛上空投下了第一颗原子弹,8月9日又在长崎投下第二颗原子弹,至今已整整60年了。原子弹的使用尽管迫使日本于1945年8月15日宣布无条件投降,结束了第二次世界大战。但是并未为人类赢得永久的和平,相反地却把世界带进了原子战争的时代,笼罩在广岛长崎上空的原子弹烟云,绵延到整个世界,核武器从此开始威胁全人类。一、原子弹的物理基础原子弹是利用原子核裂变反应瞬时释放巨大能量的核武器。其基本原理是:铀235、钚239等重核在中子轰击下发生裂变反应,这一过程同时放出2～3个中子和200MeV的能量（相当于3.2×10¹¹焦耳）。     

具有“特定功能”的第三代核武器

 1945年8月6日和9日,美国在日本的广岛和长崎投下了两颗原子弹,宣告了核武器的问世,即产生了第一代核武器--原子弹.原子弹是利用铀-235,或钚-239等重原子核的链式裂变原理制成的核武器.     

原子钟、原子弹哪个更重要

 1945年原子弹(AtomicBomb)在广岛长崎爆炸之前,一般人很难理解原子弹的威力,原子钟(AtomicClock)也不是大家都能一睹为快的;但是,原子弹和原子钟的概念的确已是家喻户晓。如果我们要比较原子钟和原子弹谁更重要还真不容易,原因很简单:它们自从诞生之日起,就对世界产生了极其深远的影响;而且,随着时间的推移,这种影响不是在减弱,而是在日益加剧。从理性上来讲,原子钟的贡献并不比原子弹小,也并不让人毛骨悚然。我们认为,原子钟给人类的贡献要远远大于原子弹,而且,在社会和科学研究中日益发挥着更为重要的作用.     

邮票上的物理学史(20)--麦克斯韦的电磁理论

法拉第丰硕的实验成果和他新颖的场的观念为电磁现象的统一理论准备了条件.完成这一历史任务的是卓越的英国物理学家麦克斯韦(1831～1879年).图1的邮票是圣马力诺1991年发行的纪念无线电百年系列邮票中的第一张.溯本探源,无线电的发明当然得从麦克斯韦电磁理论的提出算起.图中的花体字母是C＝J+D,它是原来形式的麦克斯韦方程组的第一个方程.图2是发行这张邮票的首日邮戮.     

抗战胜利后我国的原子物理科普热

在第二次世界大战结束之前,美国于1945年8月6日和9日先后在日本两次投掷原子弹,遏制了第二次世界大战的继续。原子弹的巨大破坏力,使人们一听到“原子弹”三个字便不寒而栗,令人闻而生畏。原子弹刚在日本爆炸,在中国社会各界产生了很大的反响,人们惊呼人类已经进入原子时代。有关原子弹的内容,很快成为中国人非常热门的话题,竺可桢和胡适的日记中都多次提到原子弹。     

邮票上的物理学史--牛顿的两个伟大的同时代人

荷兰为纪念奥仑治王室的威廉三世入主英国300周年,于1988年发行一套邮票,其中一张(图1)上面有惠更斯和牛顿的名字和业绩,因为惠更斯和牛顿的晚年正处于威廉三世和皇后玛丽执政的时期(1688～1702年).威廉原是尼德兰(即荷兰)联省共和国执政,与英国王室有亲戚关系.由于原来的英王詹姆斯二世专横暴虐,不得人心,其反对派便邀请威廉干预.威廉率军在英国登陆,几乎未遇抵抗,便进入伦敦,詹姆斯二世逃往法国,威廉继位为王.牛顿正是在詹姆斯被推翻并流亡之后,于1689年当选为国会议员的.在这张邮票上,牛顿的业绩用太阳光谱代表,惠更斯的业绩用摆的运动和土星光环代表.     

纪念量子论创立100周年

10 0年前的今天 ,普朗克在柏林德国物理学会宣读了他的划时代论文“论正常光谱能量分布定律” ,这一天便标志着量子论的诞生 ,它同 190 5年爱因斯坦创立的相对论已共同成为 2 0世纪人类科技文明的基石 ,也从哲学上根本改变了人们关于时间、空间、物质和运动的概念 .正如江泽民主席 2 0 0 0年 5月在接受美国《科学》杂志独家专访时强调指出的 :“可以说 ,如果没有量子理论 ,就不会有微电子技术 .如果没有相对论 ,就没有原子弹 ,也不会有核电站 .”出席这次纪念会并要做精彩学术报告的就包括有应用量子论研制我国原子弹的“两弹一星功勋奖章”…     

邮票上的物理学史(B36)--爱因斯坦和相对论(续)

1919年日食观测的结果使爱因斯坦的声名大噪,人们都把他比成哥白尼授予爱因斯坦 诺贝 尔奖已不能再回避了从1909年奥斯特瓦尔德提名爱因斯坦为1910年诺贝尔奖候选人起, 几乎年年都有著名科学家提名爱因斯坦,而且提名者越来越多,但是每次都没有通过 在由 于相对论而被提名时,评奖委员会的意见是实验证明还不足以判断;而在有人提议因爱因斯 坦在布朗运动方面的工作授予他诺贝尔奖时,委员会又认为爱因斯坦的统计论文不像他在相 对论和量子物理学方面的工作那样突出,因而"如果爱因斯坦因统计物理学……而不是因 为其它主要论文而获奖,那会让学术界感到奇怪"拖延给爱因斯坦授奖的原因,据派斯分 析,一个原因是在那些年里瑞典科学院的院士中没有一个人能够合格地评价相对论其实还 有一个原因,是当时社会上的一股反相对论的潮流由于爱因斯坦一贯的反战立场和犹太人 出身,也由于他在日食观测后声誉雀起,他成了战败的德国一小撮人仇恨的目标他们建立 了一个组织(爱因斯坦蔑称之为"反相对论公司"),疯狂攻击他们不懂的相对论参与攻击 的 不仅有无名政客和三流物理学家,还有像勒纳德(1905年)和斯塔克(1919年)这样的诺贝尔物 理学奖获奖人他们甚至声称,如果授予爱因斯坦诺贝尔奖,就要退回自己的得奖因此, 瑞典科学院被夹在赞成和反对给爱因斯坦授奖两股巨大压力之中实际上,1921年诺贝尔物 理学奖就因为意见不一暂时没有评出1922年,推荐爱因斯坦的人更多法国物理学家 布里 渊在推荐信里写道："请想一下,如果诺贝尔奖获奖人名单上没有爱因斯坦,自今50年以后 公众将怎么说"这一年,普朗克建议把1921年和1922年的奖分别授予爱因斯坦和玻尔,瑞 典乌普萨拉大学的理论物理学教授奥席恩则因为光电效应而提名爱因斯坦,评奖委员会最后 按这个意见通过了这一提名瑞典科学院秘书在给爱因斯坦的信中还特别声明："王国科学 院决议授予您以去年度的诺贝尔物理学奖,以表彰您在理论物理学中的工作,特别是在光电 效应的规律方面的发现,但是没有考虑您的相对论和引力理论一旦得到证实所应得到的评价 "可以看出,瑞典科学院的这个决定是考虑了各种矛盾之后的一个妥协它避开了相对论 这个热点这样,支持爱因斯坦的人可以说,由于一项较小的成就得奖,更说明爱因斯坦的 伟大,而且并没有排斥以后由于相对论再次授奖;而反对爱因斯坦的人,也可以有一个说法 ：相对论不够得奖资格但是,爱因斯坦1923年7月在瑞典哥特堡"北欧自然科学家会议" 上为答谢诺贝尔奖而作的报告中(这个报告是代替颁奖仪式上的领奖演说的,被收入诺贝尔 基金会编的《诺贝尔奖领奖演说集》爱因斯坦由于远在日本,没有出席诺贝尔奖颁奖仪式 他的奖金是德国驻瑞典大使代领的,而奖章则由瑞士驻德国大使送到他家中,这符合他的 双重国籍身份),谈的仍然是相对论,而60年后瑞典1981年发行的纪念邮票(图8)上印的也是 〖WTBX〗E=mc2这个公式 后来并没有给爱因斯坦再次颁奖但是,不少物理学家认为,爱因斯坦有资格至少得5次诺 贝尔奖他的以下工作都有得奖资格：光量子假说(光电效应理论),布朗运动理论,狭义相 对论,E=mc2,广义相对论,激光理论,凝聚态物理(固体比热理论及磁学) 爱因斯坦是在他去日本访问的途中,在上海由瑞典驻上海领事告知他得奖的消息的他来回 在上海共停留了3天,对中国人民的苦难有深刻的印象由于哲学家罗素1921年在中国讲学 时多次谈到列宁和爱因斯坦是当代最伟大的人物,当时的中国人对爱因斯坦的名字并不陌生 北京大学校长蔡元培曾计划邀请他在从日本返欧途中到北京讲学,但因通讯阻隔、日程安 排等原因,后来未能实现〖JP〗 〖JP3〗1924年,他建立了玻色-爱因斯坦统计,并从玻色-爱因斯坦气体的统计涨落的分析 ,论述了 波与物质的关系不是光所特有的;他热烈支持德布罗意的物质波假说,为波粒二象性的发现 和量子理论作出了重大贡献〖JP〗 爱因斯坦虽然是量子理论的创建者之一,但是,他对后来的量子力学是不满意的他承认量 子力学在解决实际问题中的重要作用,但是他不同意量子力学的概率解释爱因斯坦思想中 有根深蒂固的经典决定论概念,他说："上帝不丢骰子"在他看来,量子力学的概率特征 是其理论不完备的表现,由此开始了他和玻尔之间毕生的争论他也对波粒二象性的图象不 满意,希望用场取代粒子,从而消除物理学中粒子与场并存的二元论情况 〖JP2〗 从1925年以后,他把主要精力用来探索统一场论他的统一场论不但要把电磁场和引力 场统 一起来,而且还要把相对论和量子论统一起来,希望能够从这个理论推出各种量子效应 他 追求的统一场论与今天的量子场论不同,是完全建立在经典场的基础上的,而今天的量子场 论则并不排除粒子图象的合理地位由于各种主客观原因,他在这方面的努力没有成功晚 年他脱离了当代物理学研究的主流,在物理学界显得比较孤立〖JP〗 1933年初,希特勒攫取了德国政权,爱因斯坦是他们在科学界首先要迫害的对象幸好当时 他在美国讲学,免遭毒手,但他在德国的住所被搜查,财产被没收,著作被焚爱因斯坦谴 责纳粹的暴行,声明退出普鲁士科学院,放弃德国国籍,进行了针锋相对的斗争他从美国 回到欧洲,避居比利时他的挚友劳厄来信,劝他在政治斗争上收敛一些,他回信说："要 是布鲁诺、斯宾诺莎、伏尔泰和洪堡也都这样想,这样行事,那么我们的境况会怎样呢?我 对我说过的话一个字也不感到后悔,我相信我的行为是在替人类服务"他改变了他的绝对 和平主义立场,号召各国青年服兵役,与纳粹做殊死斗争10月再赴美国,定居普林斯 顿,应聘为新建立的高等研究所教授 1940年,他取得美国国籍美国后来为爱因斯坦发行了两枚邮票：一枚是1966年发行的(图9 ),杨振宁教授代表普林斯顿高等研究所出席了这枚邮票的首发式并讲话另一枚是1979年 为纪念爱因斯坦诞生100周年而发行的(图10) 作为犹太人,爱因斯坦支持以色列建国但是,爱因斯坦希望犹太人和阿拉伯人和睦相处 1953年以色列第一任总统魏兹曼逝世后,以色列政府曾请爱因斯坦继任总统,他谢绝了 他 对以色列大使说："我这样的人,怎么能当总统呢?对自然,我算是了解一点,而对人,我 几乎一点也不了解"以色列为爱因斯坦发行了两张邮票一张是他去世后不久于1956年发 行的(图11),另一张(图12)是1998年发行的"著名犹太人",同一套票中还有苏联物理学家 兰道、捷克作家卡夫卡等 二战后美国企图通过垄断核武器称霸世界,爱因斯坦对此非常反感,他说："战争是打赢了 ,但和平并未赢得"特别是20世纪50年代初,麦卡锡主义在美国猖獗,侵害公民自由,迫 害进 步人士,更使他痛心疾首去世前5个月,在被问到美国科学家的处境时,他气愤地说：" 如果我重新是个青年人,并且要决定怎样去谋生,那么,我决不想做什么科学家、学者或教 师为了争取在目前环境下还能有的那一点独立性,我宁愿做一个管子工,或沿街叫卖的小 贩"而美国管子工工会就通过决议,授予爱因斯坦荣誉工会会员称号 1955年4月18日,爱因斯坦与世长辞对于这位人类历史上最伟大的物理学家,对于这位社 会责任心极强,为捍卫个人自由、社会正义和世界和平而斗争不息的世界公民,世界各国人 民永志不忘许多国家都为爱因斯坦发行了邮票下面选刊一些有代表性的,大致以发行时间为序比较早的,如图13(波兰1959年),图14(加纳1964年),图15(巴拉圭1965年,全套含     

邮票上的物理学史(14)--物理光学的发展

光学是和力学同样古老的学科.前面我们已经结合邮票,介绍过伊本.海赛姆、伽利略、牛顿、惠更斯和哈密顿对光学的贡献.邮票上记载着,在牛顿以后到19世纪中叶麦克斯韦提出电磁理论前后这一段时期内,物理光学有以下几方面的进展.     

邮票上的物理学史53——曼哈顿计划·核武器的发展

核裂变链式反应首先用于军事用途:制造原子弹. 发现核裂变时,欧洲正处于二战前夕.许多犹太科学家受纳粹迫害,从德国、意大利流亡到英国和美国.这些人对法西斯的凶残有切身的体验,他们了解独裁国家的体制和组织效率,知道在德国一切科学研究都被纳入战争努力.他们对德国可能把核裂变用于军事用途无不忧心忡忡.