邮票上的物理学史“非汉字符号”——量子力学的建立(续)

矩阵力学和波动力学都是关于微观运动的理论 ,概括的是相同的经验领域 ,但是在外观上却显得如此不同 .波动力学使用的微分方程这一数学工具更为物理学家所熟悉 ,并且易于用来解决各种问题 ,这就使它更广泛地被接受 ,也成为讲授量子力学的主要形式 .它具有一种“连续的、经典的”外貌 ,以波为基本概念 .矩阵力学则相反 ,它的数学工具是代数 ,强调的是不连续性 ,尽管它否认轨道 ,它的基本概念是粒子 .讲量子力学创立史不能忘记泡利的贡献 (图 6 ,奥地利 1 983年 ,逝世 2 5年 ;图 7,圣文森及格林纳丁斯1 995年 ) .海森伯 1 92 5年摸索着建立量…     

邮票上的物理学史(55)--核能作为动力

二战后,核能的和平利用被提上了日程.核能独特的优点是:1) 核能是储量丰富的能源.根据专家估算,按现在的能源消耗速度,地球上的石油40年后即将耗尽,煤也只可开采200多年.煤和石油还是重要的化工原料,而核能是地球上储量最丰富的能源,地球上的核裂变燃料即铀矿和钍矿资源,按其所可释放的能量计算,是化石能源的20倍,开发和利用核能来替代煤和石油作为后续能源已是当务之急,而聚变燃料氘更是广泛存在,如能实现可控聚变,人类就不必再为能源担心了.2) 核能是清洁的能源.它不产生二氧化碳,不会引发温室效应,产生的其他污染物也少,有利于保护环境.不过,裂变燃料产生的废料具有放射性,有的放射性废料的半衰期很长,对其处理是一大难题.最近,有人提出了用加速器或反应堆加以照射以处理的建议.     

邮票上的物理学史“非汉字符号”——居里夫人

190 6年皮埃尔因车祸去世后 ,居里夫人接替他担任巴黎大学教授 ,她是巴黎大学理学院第一位女教授 .她二话没说 ,就把皮埃尔中断的放射性课程继续下去 ;并且继续提纯镭 .1 91 0年她提炼出纯粹的金属状态的镭 .1 91 1年 ,由于发现钋和镭以及提炼出纯镭的工作 ,她独立获得了诺贝尔化学奖 (图 1 ,瑞典 1 971年 ) ,成为第一个两次获得诺贝尔奖的人 .也是在 1 91 1年 ,居里夫人接受朋友们的建议 ,竞选法国科学院院士 (对手是发明无线电检波器的布冉利 ) .她得到许多著名科学家的热烈支持 .但是主持会议的主席在会上公然宣称 :“把科学院的大门敞开…     

邮票上的物理学史“非汉字符号”——1932年

在物理学史上 ,有一些闪耀着特别耀眼光芒的年份 .如 1 895年前后微观世界中的三大发现 ;1 90 5年爱因斯坦在《物理学杂志》上接连发表几篇论文 ;1 92 5—1 92 8年是建立量子力学的那一段“英雄年代” .1 932年也是这样一个年份 .这一年也有三大发现 ,按照时间顺序是发现中子、发现氘和发现正电子 .中子是卢瑟福的学生和助手查德威克 (图 1 ,加蓬1 995年 ;图 2 ,马尔代夫 1 995年 )发现的 ,它的发现经历了一个复杂的过程 .卢瑟福早就考虑过 ,可能存在一种质量与质子差不多的中性粒子 ,他把它设想为一个电子落入核内将核电荷中和了的氢原子 .…     

邮票上的物理学史“非汉字符号”——放射性的发现

电子的发现确证了原子是有结构的 ,Ｘ射线是电子向内层轨道跃迁时发射出来的 ,与原子结构有密切的关系 ,它们的发现是原子物理学的开端 .而放射性射线则是从原子核内发射出来的 ,它的发现打开了原子核物理学的大门 .放射性是在对Ｘ射线的研究中发现的 .1 896年初 ,伦琴将发现新射线的报告 ,连同用Ｘ射线拍摄的手骨照片 ,分寄给各国知名科学家 ,其中包括法国的庞加莱 .1月 2 0日 ,庞加莱在法国科学院的例会上介绍了伦琴的发现 ,并展示了照片 .庞加莱指出 ,Ｘ射线是从阴极对面发荧光的那部分管壁发出的 ,并问道 ,是否荧光物质发荧光时也发出Ｘ…     

邮票上的物理学史“非汉字符号”——电子的发现

19世纪末 ,经过玻尔兹曼等人的努力 ,原子论刚刚得到科学界的普遍承认 .“原子”的本意是“不可分割的” ,人们认为 ,每种元素由一种原子构成 ,氢原子是自然界中最小的粒子 .对于自然界中还存在质量和线度比原子小得多的粒子 ,人们完全没有思想准备 .在这样的背景下 ,可以想像 ,在当时提出电子的概念并确定其存在 ,是多么具有革命性 .电子这个名称 ,原是英国物理学家斯通尼 (Ｇ .Ｊ .Ｓｔｏｎｅｙ)于 1 874年提出的 .从法拉第电解定律可以推出 ,1ｍｏｌ任何原子的单价离子永远带有相同的电量 ,即法拉第常数Ｆ .但 1ｍｏｌ任何原子的数量都是…     

邮票上的物理学史(非汉字符号)——粒子物理学:实验

亚原子粒子是比原子核更为基础的一个物质层次 ,原子核就是由质子和中子构成的 .人们在对原子核有了一定了解后 ,自然要向亚原子粒子的层次进军 .在粒子物理学的发展过程中 ,理论和实验不可分地交织在一起 .特别是在后来的阶段 ,理论对实验起了很大的指导作用 .人们经常是为了验证理论的预言 ,设计建造专门的仪器 ,到某个能区去寻找理论预言的粒子 .不过为了叙述的方便 ,我们仍然分成实验和理论两节来叙述 .这里先说实验 .粒子物理学中主要的实验仪器是加速器和粒子探测器 ,加速器在上节已说过了 ,这里主要介绍各种粒子探测器和用它们所做的…     

邮票上的物理学史——牛顿(续)

１６７９年，牛顿又回到引力的研究上来．按照前面他自己的说法，他早在１６６６年就已从开普勒定律推出，使行星沿椭圆轨道运动的力必定指向太阳，并和它们到太阳的距离平方成反比，但是他没有公开发表．后来别人（如胡克）也得出了这一看法．这个问题的逆问题，即在平方...     

邮票上的物理学史——伽利略(续)

６）引力质量和惯性质量的等价性．伽利略之所以详细研究自由落体运动,是为了批驳亚里士多德的错误理论：重物体下落比轻物体快,落体速度与其重量成正比．传说伽利略曾在比萨斜塔（图１０,意大利,１９７３年）上做实验,把同样大小的铁球和木球同时放下,观众看到二者...     

邮票上的物理学史——古希腊时期(续)

邮票上的物理学史②——古希腊时期（续）秦克诚（北京大学物理系，北京１００８７１）为了争夺希腊各邦的霸主地位，雅典人和斯巴达人进行了长达２７年的伯罗奔尼撒战争，结果两败俱伤，希腊北部的马其顿代之而起，成了希腊世界新的军事强国．亚里士多德曾经担任过马其顿...     

邮票上的物理学史56——核能作为动力(续)

英国人偏爱石墨气冷反应堆.他们的第一座核电站卡德霍尔核电站便是石墨气冷堆,以金属天然铀为燃料,二氧化碳为冷却剂.后来做了改进,燃料改用二氧化铀,需将铀235的丰度提高到2%～3%,冷却剂的出口温度从400 ℃提高到650 ℃,热效率提高不少.英国自1965年起修建了14座这样的改进型气冷堆,总装机容量8×106kW.图22(英国1966年,英国技术)是Windscale的反应堆,邮票下方的文字是"Windscale先进的气冷堆";图23(英国1978年,能源),Oldbury核电站.最近又出现了高温气冷堆,采用陶瓷涂敷颗粒燃料,以He为冷却剂.冷却剂出口温度可达800 ℃,热效率达40%.我国在863计划中规定要建造一座热功率为1×104kW的研究型高温气冷堆.     

邮票上的物理学史(36)——爱因斯坦和相对论(续)

191 9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 1 90 9年奥斯特瓦尔德提名爱因斯坦为1 91 0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…     

邮票上的物理学史(71)--低温物理学(续)

再看超流．液氦的超流动性是苏联物理学家卡皮察于1938年发现的(图13,俄国2000年,俄国20世纪科学．上面的俄文是“卡皮察在1938年发现液氦的超流动性”)．他在用毛细管测量液氦的黏性时发现,液氦的黏性在低于2．2K时趋于消失,可以完全畅通无阻地流过极细的管道或狭缝而不损耗其动能;同时热导率异常高．     

邮票上的物理学史(38)

X射线发现之后,人们对其本性展开了热烈的争论.伦琴本人猜想X射线是以太中的某种纵波.斯托克斯和J.J.汤姆孙认为X射线是电磁波脉冲.W.H.布拉格则根据射线在电场和磁场中不偏转以及在物质中穿透力强等事实,认为γ射线和X射线是电子和正电荷组成的中性粒子对.1912年,在发现X射线16年之后,德国物理学家劳厄通过X射线在晶体中衍射的实验,才确证X射线也是与可见光相似的电磁波,只不过波长更短,穿透力更强.     

邮票上的物理学史(44)——波粒二象性

在经典物理学中 ,辐射场和实物是完全不同的实体 .场是连续的波动 ,而实物是由分立的粒子组成的 .在 2 0世纪的前 2 5年中 ,这个界线模糊了 .人们发现 ,辐射场具有粒子性 ,而实物粒子也具有波动性 ,二者走向更高的统一 .先看场的粒子性 .光的本性是一个由来已久的争论 .在 1 7世纪 ,笛卡儿和牛顿坚持粒子说 ,而胡克和惠更斯则坚持波动说 .到了 1 9世纪 ,通过干涉实验和杨、菲涅耳、阿喇果等人的工作 ,确立了光是太中的横波 .1 86 5年 ,麦克斯韦预言了电磁波 .1 888年 ,赫兹用实验确证了电磁波的存在 ,其波速和各种性质均与光波相同 ,从而表…     

邮票上的物理学史——电磁学的应用(3)无线电(续)

马可尼1901年底接收到越洋信号的实验,用的是一种水银检波器.这种检波器对这次实验的成功是很关键的.马可尼以自己的名义申请了它的专利.但是,1998年几个美国科学家发现了一篇100年前的论文,表明印度科学家博斯(ＪａｇａｄｉｓｈＢｏｓｅ)才是它的发明人(Ｂｏｓｅ是印度一个常见的姓,另一位我们更熟悉的也是姓这个姓的印度物理学家被译为玻色,但按发音应为博斯).博斯(图20,印度1958年)是植物生理学家和物理学家,印度近代科学的开路人,他是英国皇家学会第一名印度籍会员,并于1917年受封为爵士.他1899年3月发表在伦敦皇家学会公报上的论文中描…     

邮票上的物理学史——希特勒统治下的德国物理学家(续)

走的人走了 .剩下的人怎样呢 ?留在德国的科学家大致可分为三种类型 .一种是正直的科学家 ,如普朗克、索末菲、劳厄、哈恩等 .那时德国的知识分子 ,由于所受的教育 ,一般都对国家政权有一种根深蒂固的尊敬 .可是 ,面对纳粹当局对学术自由的践踏和对犹太人的迫害 ,他们还是勇敢地站出来反对 ,对受迫害的犹太科学家表示声援 ,并大力反对纳粹当局把一些不学无术的纳粹积极分子塞到学术领导岗位上 .当然 ,由于他们的年龄、个性、地位不同 ,他们的行事方式也有所不同 .1 93 8年普朗克已是80岁了 (索末菲 70岁 ,劳厄和哈恩近 60岁 ) ,任科学院秘书…     

邮票上的物理学史连载邮票上的物理学史(29)--门捷列夫和周期表

19世纪里无机化学有了很大的发展.从1807年到1844年,通过电解方法制得了钾、钠、钙等活泼金属元素.到了60年代,开创了光谱分析方法,又发现了铯、铷、铟等元素.到1869年,一共发现了63种化学元素.对这些元素及其化合物的性质,积累了大量经验知识.但是,这些知识却显得杂乱无章,缺少一条综合的、有内在逻辑联系的规律.不少化学家进行过元素分类的尝试,但是他们的工作只是对部分元素有效,不能把全部元素归纳到一个总系统中,直到俄国化学家门捷列夫提出周期律,才建立了这么一个体系.     

邮票上的物理学史(59)--加速器·物理实验的大型化(续)

用回旋加速器加速粒子的能量 ,实际上要受到D形盒大小 (即磁极大小 )和磁场强度的限制 .为了提高粒子能量 ,加速器越做越大 ,带来了许多技术问题 .例如D形盒内高真空度的保持 ,磁铁的建造和供电等 .此后 ,劳伦斯一心专注于组织管理工作 ,他筹措经费 ,招揽了电工、无线电、探测器等各方面的人才 ,发挥了其高超的组织才能 ,分工协作 ,在自己周围形成了一个坚强的研究集体 .他只对加速器的开发和性能的提高感兴趣 ,将各种技术工作以及加速器在科学上的应用研究都交给合作者去完成 .他的合作者之一塞格雷评论劳伦斯说 :“从本质上看 ,他更像一…