走向统一的自然力天上力与地上力的统一(Ⅱ)

地上运动,主要是物体的运动,例如,人抛物、马拉车、石下落、弦振动等.现在我们知道,人抛物的力、马拉车的力、绳子和弦的张力等,都是分子间力,也就是有效电磁力,只有导致物体垂直下落的地心吸引力才是我们所要讨论的与天上力对应的地上力,因此,本节主要讨论与物体垂直下落有关的自由落体运动和平抛运动.     

太阳的故事——地心说vs日心说

<正>我们已经知道,天上的日月星辰并不是静止不动的,从它们的东升西落中所能得到的最直接、最直观的结论,就是所有天体都在一个以地球为中心     

走向统一的自然力——天上力与地上力的统一(Ⅲ)

在前人工作的基础上, 牛顿对天上星星运动和地上物体运动的规律进行了总结, 提出了运动三定律, 建立了经典力学, 并在开普勒三定律的启发下发现了万有引力定律, 指出星星的圆周运动起因于相互吸引;物体自由下落也是因为物体与地球相互吸引, 从而统一了天上力和地上力。     

走向统一的自然力——天上力与地上力的统一(I)

人类对力的认识经历了漫长的历史过程.力的概念,起先可能是从原始人类在狩猎活动中需要用力投掷石块等以击倒野兽的体验中得来的.公元前4 世纪,我国思想家墨翟就对“力”做出了正确的表述,他在《墨经》中写到：“力,形之所以奋也”,用现在的话说,就是“力是改变物体运动状态的原因”,应当从运动的角度来认识力的本质.本讲座,首先在第一、二部分通过讨论天上星星的运动和地上物体的运动分别引入天上力和地上力,然后在第三部分讨论天上力和地上力的统一.     

发现星空秩序的路线简图

为了寻找星空秩序,人类走过了一条漫长而曲折的路,在这条道路上艰难跋涉的智者们为我们留下了深深的足迹,竖起了一个个熠熠生辉的里程碑.让我们感受到继承与批判对于科学发现的重要性,从而给我们以思想启迪.     

我们真的生活在三维空间中吗

早在亚里士多德(Aristotle公元前384～322)时对这个问题就已明白,他支持三维空间的论证.后来又被伽利略(Galileo Galilei l564～1642)复述在他的著作<关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话>中[1].     

弱力和电磁力的统一(Ⅰ)

弱力,又称弱相互作用(简称弱作用),因其强度, 在微观世界起作用的三种基本相互作用中,比强相互作用和电磁相互作用都要弱,故而得名。     

文艺复兴时期的开普勒

 数学家、天文学家、物理学家约翰尼斯·开普勒(JohannesKepler)(1571～1630)根据第谷·布拉赫的丰富而精确的天文观测资料,建立行星运动三定律,使其成为指导天体力学的基本定律,被人们称为“天空的立法者”。他继承和发展了哥白尼的日心学说,为人类认识宇宙的奥秘贡献了自己的智慧和心血。目前有关开普勒研究的文章大多集中于他对行星运动三定律的证明和论述,但是“历史的价值在于恢复其过去丰富多彩的活生生的生命。”如果我们公正地回复到历史的来龙去脉中,而不是用现代的观点编织历史,新科学的产生、新世界观的形成要比传统诠释所描述的复杂得多。     

走向统一的自然力 强力、弱力和电磁力的大统一(Ⅰ)

<正>杨-密尔斯规范场、弱电统一理论和粒子物理夸克模型的发现,使人们认识到,不仅电磁力可用U(1)规范场来描述,而且弱电力和强力也可分别用U(1)SU(2)和SU(3)规范场来描述。于是,用U(1)SU(2)SU(3)规范场来统一描述强力、弱力和电磁力便成为粒子物理的标准模型。本讲第一部分通过引入量子概念、建立量子力学,进而介绍能够完     

近代物理学在中国的传播

 1543年,科学史上具有划时代意义的科学著作问世了,这就是哥白尼的《天体运行论》。《天体运行论》建立了以太阳为中心的宇宙结构体系,哥白尼认为不是太阳围着地球转,而是地球围着太阳转;地球不是宇宙的中心,太阳才是宇宙的中心,这就是哥白尼的“日心地动说”。“日心地动说”与当时人们认为的地球是宇宙的中心这一观念形成了强烈的反差,更与当时作为欧洲天主教神学宇宙观基础的托勒密学说针锋相对,因此,哥白尼的“日心地动说”被认为是异端邪说,宣扬哥白尼学说的人受到了严酷迫害和镇压。     

走向统一的自然力弱力和电磁力的统一(Ⅲ)

前面提到,在揭示弱力物理本质的过程中,费米在他的“β 衰变理论”中首先指出,弱力和电磁力一样,是矢量相互作用。经过许多科学家近30 年的实验和理论研究,终于证明了弱力确实是矢量相互作用。     

超弦理论:四种自然力走向统一的一种尝试(Ⅴ)

在自然力“走向”统一的过程中,对力的认识,经历了三次飞跃：第一次,从“定性”到“定量”,即从墨翟的“力,形之所以奋也”到牛顿的“力与运动的改变成正比”,也就是说,从对自然现象的观察、描述到实验、理论研究,其间,伽利略通过斜面实验来研究落体运动并第一次用数学公式来表述物体的运动规律,随后开普勒借助第谷的观测资料发现了行星绕日运动三定律,为牛顿发现力学三定律和万有引力定律、创建经典力学,奠定了实验和理论基础。     

强力、弱力和电磁力的大统一(Ⅲ)

量子电动力学是在量子力学和相对论的基础上发展起来的描述电磁力的基本理论。如果说电动力学是描述电磁力的经典场论,那么量子电动力学就是描述电磁力的量子场论。场是连续分布的、具有无穷维自由度的系统;场论是关于场的性质、相互作用和运动规律的理论;量子场论则是把量子力学原理应用于场使其量子化后建立起来的场的理论。     

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”。     

强力、弱力和电磁力的大统一( Ⅱ )

1923年,德布罗意提出物质波假说,随后,人们通过实验发现：一束粒子流穿过晶体后能像光一样产生干涉和衍射现象,从而认识到一切微观客体（包括光子在内）都同时具有粒子性和波动性,即所谓“波粒二象性”,在此基础上,薛定谔于1926年建立了波动力学。     

强力、弱力和电磁力的大统一(Ⅴ)

天然放射性的发现打破原子“永恒不变”的神话之后,比原子-分子尺度要小得多的亚原子粒子陆续发现:1897年,J. J. 汤姆生通过测定阴极射线的荷质比发现了第一个亚原子粒子,称其为“微粒”,并将其所带电荷称为“电子”.     

《相对论、宇宙与时空》连载(11)——演化的宇宙

自然界存在4种相互作用(强作用、弱作用、电磁作用和万有引力作用),它们的强度相差很大.如果以强作用的强度定为1,则电磁作用为10-2,弱作用为10-14,而引力作用为10-39.引力相互作用与强、弱、电磁作用相比太微弱了,完全可以忽略不计.     

走向统一的自然力电力与磁力的统一(Ⅱ)

将电和磁联系起来认识, 首先应该归功于奥斯特, 是他在1820 年发现了电流的磁效应;随后, 安培发现了电流与电流之间存在相互作用, 并提出安培定律来定量描述这一作;最后, 法拉第发现了电磁感应现象, 进一步揭示了电与磁的内在联系。     

走向统一的自然力——电力与磁力的统一(I)

电闪雷鸣,是人类早在远古时期就注意到的自然现象,因此,电磁相互作用,可以说是人类最先接触到的自然力.开始人们对电和磁是分开认识的,后来经过奥斯特发现“电动生磁”和法拉第发现“电磁感应”, 人们才将“电”和“磁”联系起来,最终导致麦克斯韦提出电磁理论,统一了“电力”和“磁力”.本讲座,将详细介绍“电力”和“磁力”走向统一的研究历程.     

《相对论、宇宙与时空》连载(13)——时间的性质(上)

广义相对论研究触及了关于时间的许多问题.然而,"时间是什么?"这个看似人人皆知的问题,回答起来却万分困难. 公元4世纪,早期基督教思想家圣奥古斯丁在他的<忏悔录>中写下了一句至理名言:"时间是什么?无人问我,我很清楚,一旦问起,我便茫然."[1]现代自然科学认为,时间和空间都是物质延展性的表现.