什麼叫大物理時代

A. 牛頓開創了物理學的一個新時達,這個時代指什麼時代

牛頓開創了物理學的一個新時代，經典物理學時代,即近代科學時代。

B. 中國大物理是什麼意思

給對面造成的傷害高，一套技能沒甩完對面死一片那種

C. 請敘述一下20世紀物理學理論發展的脈絡

參考一下這個吧：

一. 量子時代的流浪兒

二十世紀理論物理學家說得最多的話之一也許就是： 「廣義相對論和量子理論是現代物理學的兩大支柱」。兩大支柱對於建一間屋子來說可能還太少，但對於物理學卻已嫌多，二十世紀物理學家的一個很大的夢想就是把這兩大支柱合而為一。

如今二十世紀已經走完，回過頭來重新看看這兩大支柱，在量子理論這根支柱上已經建起了十分宏偉的殿堂，物理學的絕大多數分支都在這座殿堂中搭起了 自己的舞台。物理學中已知的四種基本相互作用有三種在這座殿堂內得到了一定程度的描述。可以說，物理學的萬里河山量子理論已經十有其九。今天的物理學正處 在一個不折不扣的量子時代。而這個輝煌的量子時代最大的缺憾就在於物理學的另一根支柱 - 廣義相對論 - 還孤零零地游離在量子理論的殿堂之外。

廣義相對論成了量子時代的流浪兒。

二. 引力為什麼要量子化？

廣義相對論和量子理論在各自的領域內都經受了無數的實驗檢驗，迄今為止，還沒有任何確切的實驗觀測與這兩者之一矛盾。有段時候，人們甚至認為生在 這么一個理論超前於實驗的時代對於理論物理學家來說是一種不幸。 Einstein 曾經很懷念 Newton 時代，因為那是物理學的幸福童年時代，充滿了生機； Einstein 之後也有一些理論物理學家很懷念 Einstein 時代，因為那是物理學的偉大變革時代，充滿了挑戰。

今天的理論物理學依然充滿了挑戰，但是與 Newton 和 Einstein 時代理論與實驗的 「親密接觸」 相比，今天理論物理的挑戰和發展更多地是來自於理論自身的要求，來自於物理學追求統一，追求完美的不懈努力。

量子引力理論就是一個很好的例子。

雖然量子引力理論的主要進展大都是在最近這十幾年取得的，但是引力量子化的想法早在 1930 年就已經由 L. Rosenfeld 提出了。從某種意義上講，在今天大多數的研究中量子理論與其說是一種具體的理論，不如說是一種理論框架，一種對具體的理論 - 比如描述某種相互作用的場論 - 進行量子化的理論框架。廣義相對論作為一種描述引力相互作用的場論，在量子理論發展早期是除電磁場理論外唯一的基本相互作用場論。把它納入量子理論的框架 因此就成為繼量子電動力學後一種很自然的想法。

但是引力量子化的道路卻遠比電磁場量子化來得艱辛。在經歷了幾代物理學家的努力卻未獲得實質性的進展後人們有理由重新審視追尋量子引力的理由。

廣義相對論是一個很特殊的相互作用理論， 它把引力歸結為時空本身的幾何性質。 從某種意義上講， 廣義相對論所描述的是一種 「沒有引力的引力」。 既然 「沒有引力」， 是否還有必要進行量子化呢？ 描述這個世界的物理理論是否有可能只是一個以廣義相對論時空為背景的量子理論呢？[注一] 也就是說， 廣義相對論和量子理論是否有可能真的同時作為物理學的基礎理論呢？

這些問題之所以被提出， 除了量子引力理論本身遭遇的困難外， 沒有任何量子引力存在的實驗證據也是一個重要原因。 但是種種跡象表明， 即使撇開由兩個獨立理論所帶來的美學上的缺陷， 把廣義相對論和量子理論的簡單合並作為自然圖景的完整描述仍然存在許多難以克服的困難。

問題首先在於廣義相對論和量子理論彼此間並不相容。 我們知道一個量子系統的波函數由系統的 Schrödinger 方程

HΨ = i∂tΨ

所決定。 方程式左邊的 H 稱為系統的 Hamiltonian (哈密頓量)， 它是一個算符，包含了對系統有影響的各種外場的作用。 這個方程對於波函數 Ψ 是線性的， 也就是說如果 Ψ1 和 Ψ2 是方程的解， 那麼它們的任何線性組合也同樣是方程的解。 這被稱為態迭加原理， 在量子理論的現代表述中作為公理出現， 是量子理論最基本的原理之一。 但是一旦引進體系內 (即不僅僅是外場) 的非量子化引力相互作用， 情況就不同了。 因為由波函數所描述的系統本身就是引力相互作用的源， 而引力相互作用又會反過來影響波函數， 這就在系統的演化中引進了非線性耦合， 從而破壞了量子理論的態迭加原理。 不僅如此， 進一步的分析還表明量子理論和廣義相對論耦合體系的解有可能是不穩定的。

其次，廣義相對論和量子理論在各自 「適用」 的領域中也都面臨一些尖銳的問題。比如廣義相對論所描述的時空在很多情況下 - 比如在黑洞的中心或宇宙的初始 - 存在所謂的 「奇點」 (Singularity)。在這些奇點上時空曲率和物質密度都趨於無窮。這些無窮大的出現是理論被推廣到其適用范圍之外的強烈徵兆。無獨有偶，量子理論 同樣被無窮大所困擾，雖然由於所謂重整化方法的使用而暫得偏安一隅。但從理論結構的角度看，這些無窮大的出現預示著今天的量子理論很可能只是某種更基礎的理論在低能區的 「有效理論」 (Effective Theory)。因此廣義相對論和量子理論不可能是物理理論的終結，尋求一個包含廣義相對論和量子理論基本特點的更普遍的理論是一種合乎邏輯和經驗的努力。

三. 黑洞熵的啟示

迄今為止對量子引力理論最具體最直接的 「理論證據」 來自於對黑洞熱力學的研究。一九七二年，Princeton 大學的研究生 J. D. Bekenstein 受黑洞動力學與經典熱力學之間的相似性啟發，提出了黑洞熵的概念，並估算出黑洞的熵正比於其視界 (Event Horizon) 面積。稍後，S. W. Hawking 研究了黑洞視界附近的量子過程，結果發現了著名的 Hawking 幅射，即黑洞會向外幅射粒子 (也稱為黑洞蒸發)，從而表明黑洞是有溫度的。由此出發 Hawking 也推導出了 Bekenstein 的黑洞熵公式，並確定了比例系數，這就是所謂的 Bekenstein-Hawking 公式：

S = k (A/Lp2) / 4

式中 k 為 Boltzmann 常數，它是熵的微觀單位， A 為黑洞視界面積， Lp 為 Planck 長度，它是由廣義相對論和量子理論的基本常數組合成的一個自然長度單位 (大約為 10-35 米)。

Hawking 對黑洞幅射的研究使用的正是以廣義相對論時空為背景的量子理論，即所謂的半經典理論，但黑洞熵的存在卻預示著對這一理論框架的突破。我們知道，從統計物理學的角度講，熵是體系微觀狀態數目的體現，因而黑洞熵的存在表明黑洞並不象此前人們認為的那樣簡單，它含有數量十分驚人的微觀狀態。這在廣義相對論的框架內是完全無法理解的，因為廣義相對論有一個著名的「黑洞無毛發定理」 (No-Hair Theorem)，它表明黑洞的內部性質由其質量，電荷和角動量三個宏觀參數所完全表示 (即使考慮到由 Yang-Mills 場等帶來的額外參數，其數量也十分有限)，根本就不存在所謂微觀狀態。這表明黑洞熵的微觀起源必須從別的理論中去尋找，這 「別的理論」 必須兼有廣義相對論和量子理論的特點 (因為黑洞熵的推導用到了量子理論)。量子引力理論顯然正是這樣的理論。

在遠離實驗檢驗的情況下，黑洞熵目前已經成為量子引力理論研究中的一個很重要的理論判據。一個量子引力理論要想被物理學界所接受，必須跨越的重要 「位壘」 就是推導出與 Bekenstein-Hawking 熵公式相一致的微觀狀態數。

四. 引力量子化的早期嘗試

引力量子化幾乎是量子化方法的練兵場，早期的嘗試幾乎用遍了所有已知的場量子化方法。最主要的方案有兩大類：協變數子化和正則量子化。它們共同發源於一九六七年 B. DeWitt 題為 "Quantum Theory of Gravity" 的系列論文。

協變數子化方法試圖保持廣義相對論的協變性，基本的做法是把度規張量 gμν 分解為背景部分 gμν 和漲落部份 hμν:

gμν = gμν + hμν

不同的文獻對背景部份的選擇不盡相同，有的取 Minkowski 背景度規 ημν，有的取量子有效作用量 (quantum effective action) 的解。這種方法和廣義相對論領域中傳統的弱場展開方法一脈相承，思路是把引力相互作用理解為在一個背景時空中引力子的相互作用。在低級近似下協變數子引力 很自然地包含自旋為 2 的無質量粒子：引力子。

由於這種分解展開使用的主要是微擾方法，隨著七十年代一些涉及理論重整化性質的重要定理被相繼證明，人們對這一方向開始有了較系統的了解。只可惜 這些結果基本上都是負面的。一九七四年，G. 't Hooft 和 M. Veltman 首先證明了在沒有物質場的情況下量子引力在單圈圖 (1-loop) 層次上是可重整的，但只要加上一個標量物質場理論立刻變得不可重整。十二年後 M. H. Goroff 和 A. Sagnotti 證明了量子引力在兩圈圖 (2-loop) 層次上是不可重整的。這一結果基本上結束了早期協變數子引力的生命。又過了十二年，Z. Bern 等人往這一已經冷落的方向又潑了一桶涼水，他們證明 - 除了 N = 8 的極端情形尚待確定外 - 量子超引力也是不可重整的，從而連超對稱這根最後的救命稻草也被鏟除了。[注二]

與協變數子化方法不同，正則量子化方法一開始就引進了時間軸，把四維時空流形分割為三維空間和一維時間 (所謂的 ADM 分解)，從而破壞了明顯的廣義協變性。[注三] 時間軸一旦選定，就可以定義系統的 Hamilton 量，並運用有約束場論中普遍使用的 Dirac 正則量子化方法。正則量子引力的一個很重要的結果是所謂的 Wheeler-DeWitt 方程，它是對量子引力波函數的約束條件。由於量子引力波函數描述的是三維空間度規場的分布，也就是空間幾何的分布，它有時被稱為宇宙波函數， Wheeler-DeWitt 方程也因而被一些物理學家視為量子宇宙學的基本方程。

與協變數子化方法一樣，早期的正則量子化方法也遇到了大量的困難，這些困難既有數學上的，比如 Wheeler-DeWitt 方程別說求解，連給出一個數學上比較嚴格的定義都困難；也有物理上的，比如無法找到合適的可觀測量和物理態。[注四]

引力量子化的這些早期嘗試所遭遇的困難，特別是不同的量子化方法給出的結果大相徑庭這一現象是具有一定啟示性的。這些問題的存在反映了一個很基本的事實，那就是許多不同的量子理論可以具有同樣的經典極限，因此對一個經典理論量子化的結果是不唯一的，原則上就不存在所謂唯一 「正確」 的量子化方法。其實不僅量子理論，經典理論本身也一樣，比如經典 Newton 引力就有許多推廣，以 Newton 引力為共同的弱場極限，廣義相對論只是其中之一。在一個本質上是量子化的物理世界中，理想的做法應該是從量子理論出發，在量子效應可以忽略的情形下對理論作「經典化」，而不是相反。從這個意義上講，量子引力所遇到的困難其中一部份正是來源於我們不得不從經典理論出發，對其進行 「量子化」 這樣一個無奈的事實。

五. Loop Quantum Gravity

傳統的量子引力方案的共同特點是繼承了經典廣義相對論本身的表述方式，以度規場作為基本場量。一九八六年以來，A. Ashtekar 等物理學家借鑒了幾年前 A. Sen 的研究工作，在正則量子化方案中引進了一種全新的表述方式，以自對偶自旋聯絡 (self-al spin connection) 作為基本場量 (這組場量通常被稱為 Ashtekar 變數)，由此為正則量子引力的研究開創了一番新的天地。同年 T. Jacobson 和 L. Smolin 發現 Ashtekar 變數的 Wilson loop 滿足 Wheeler-DeWitt 方程。在此基礎上 C. Rovelli 和 Smolin 提出把這種 Wilson loop 作為量子引力的基本態，從而形成了現代量子引力理論的一個重要方案: Loop Quantum Gravity。

Loop Quantum Gravity 完全避免使用度規場，從而也不再引進所謂的背景度規，因此被稱為是一種背景無關 (background independent) 的量子引力理論。一些物理學家認為 Loop Quantum Gravity 的這種背景無關性是符合量子引力的物理本質的，因為廣義相對論的一個最基本的結論就是時空度規本身由動力學規律所決定，因而量子引力理論是關於時空度規本身的量子理論。在這樣的理論中經典的背景度規不應該有獨立的存在，而只能作為量子場的期待值出現。

Loop Quantum Gravity 所採用的新的基本場量絕非只是一種巧妙的變數代換手段。因為從幾何上講，Yang-Mills 場的規范勢本身就是纖維叢上的聯絡場，因此以聯絡作為引力理論的基本變數體現了將引力場視為規范場的物理思想。不僅如此，自旋聯絡對於研究引力與物質場 (尤其是旋量場) 的耦合幾乎是必不可少的框架，因此以聯絡作為引力理論的基本變數也為進一步研究這種耦合提供了舞台。 Rovelli 和 Smolin 等人發現在 Loop Quantum Gravity 中由廣義協變性 - 也稱為微分同胚不變性 (diffeomophism invariance) - 所導致的約束條件與數學上的 「節理論」 (knot theory) 有著密切的關聯，從而使得約束條件的求解得到強有力的數學工具的支持。 Loop Quantum Gravity 與節理論之間的這種聯系看似神秘，其實在概念上並不難理解，微分同胚不變性的存在使得 Wilson loop 中具有實質意義的信息具有拓撲不變性，而節理論正是研究 loop 拓撲不變性的數學理論。

經過十幾年的發展，目前 Loop Quantum Gravity 已經具有了一個數學上相當嚴格的框架。除背景無關性之外，Loop Quantum Gravity 與其它量子引力理論相比還具有一個很重要的優勢，那就是它的理論框架是非微擾的。迄今為止在 Loop Quantum Gravity 領域中取得的重要物理結果有兩個：一個是在 Planck 尺度上的空間量子化，另一個是對黑洞熵的計算。

空間量子化曾經是許多物理學家的猜測，這不僅是因為量子化這一概念本身的廣泛應用開啟了人們的想像，而且也是因為一個連續的背景時空看來是量子場論中紫外發散的根源。一九七一年 R. Penrose 首先提出了一個具體的離散空間模型，其代數形式與自旋所滿足的代數關系相似，被稱為 spin network。一九九四年 Rovelli 和 Smolin 研究了 Loop Quantum Gravity 中的面積與體積算符的本徵值，[注五] 結果發現這些本徵值都是離散的，它們對應的本徵態和 Penrose 的 spin network 存在密切的對應關系。以面積算符為例，其本徵值為：

A = Lp2 ∑l [Jl (Jl + 1)]1/2

式中 Lp 為 Planck 長度，Jl 取半整數，是 spin network 上編號為 l 的邊所攜帶的量子數，求和 ∑l 對所有穿過該面積的邊進行。這是迄今為止有關 Planck 尺度物理學最具體的理論結果，如果被證實的話，或許也將成為物理學上最優美而意義深遠的結果之一。 Loop Quantum Gravity 因此也被稱為量子幾何 (Quantum Geometry)。對 Loop Quantum Gravity 與物質場 (比如 Yang-Mills 場) 耦合體系的研究顯示，具有空間量子化特徵的 Loop Quantum Gravity 確實極有可能消除普通場論的紫外發散。

至於黑洞熵的計算，Loop Quantum Gravity 的基本思路是認為黑洞熵所對應的微觀態由能夠給出同一黑洞視界面積的各種不同的 spin network 位形組成的。[注六] 按照這一思路進行的計算最早由 K. Krasnov 和 Rovelli 分別完成，結果除去一個被稱為 Immirzi 參數的常數因子外與 Bekenstein-Hawking 公式完全一致。[注七] 因此 Loop Quantum Gravity 與 Bekenstein-Hawking 公式是相容的。至於它為什麼無法給出完全的常數因子以及這一不確定性究竟意味著什麼，目前仍在討論之中。

六. 超弦理論

量子引力的另一種極為流行的方案是超弦理論 (Superstring Theory)。與 Loop Quantum Gravity 相比，超弦理論是一個更雄心勃勃的理論，它的目標是統一自然界所有的相互作用，量子引力只不過是超弦理論的一個部份。超弦理論被許多人稱為終極理論 (Theory of Everything - TOE)，這一稱謂很恰當地反映了熱衷於超弦理論的物理學家對它的厚望。

超弦理論的前身是二十世紀六十年代末七十年代初的一種強相互作用唯象理論。與今天超弦理論所具有的宏偉的理論目標及精深而優美的數學框架相比，它 在物理學上的這種登場可算是相當低調。弦理論作為強相互作用的唯象理論很快便由於量子色動力學 (QCD) 的興起而沒落了。但是一九七四年 J.Scherk 和 J. H. Schwarz 發現弦理論的激發態中存在自旋為 2 的無質量粒子。由於早在二十世紀三十年代 M. Fierz 和 W. Pauli 就發現自旋為 2 的無質量粒子是量子化的線性廣義相對論的基本激發態， J.Scherk 和 J. H. Schwarz 的這一結果立即改變了人們對弦理論的思考角度，弦理論從此漸漸走上了試圖統一自然界所有相互作用的漫漫征途。十年之後，還是 J. H. Schwarz - 和 M. B. Green 等人一起 - 研究了超弦理論的反常消除 (anomaly cancellation) 問題，由此發現自洽的超弦理論只存在於十維時空中，而且只有五種形式，即：Type I, Type IIA, Type IIB, SO(32) Heterotic 及 E8 × E8 Heterotic。這就是著名的 「第一次超弦革命」 (First Superstring Revolution)。又過了十年，隨著各種對偶性及非微擾結果的發現，在微擾論的泥沼中踽踽而行的超弦理論迎來了 「第二次超弦革命」 (Second Superstring Revolution)，其迅猛發展的勢頭持續至今。

從量子引力的角度來看，Loop Quantum Gravity 是正則量子化方案的發展，而超弦理論則通常被視為是協變數子化方案的發展。這是由於當年受困於不可重整性，人們曾經對協變數子化方法做過許多推廣，比如引進超對稱性，引進高階微商項等，這些推廣後來都殊途同歸地出現在超弦理論的微擾表述中。因此雖然超弦理論本身的起源與量子引力無關，但它的形式體系在量子引力領域中通常被視為是協變數子化方案的發展。

超弦理論的發展及內容不是本文的主題，而且有許多不錯的專著和講義可供參考，就不贅述了。在這些年超弦理論取得的理論進展中，這里只介紹與量子引 力最直接相關的一個，那就是利用 D-brane 對黑洞熵的計算，這是由 A. Strominger 和 G. Vafa 等人在一九九六年完成的，與 Loop Quantum Gravity 對黑洞熵的計算恰好在同一年。超弦理論對黑洞熵的計算利用了所謂的 「強弱對偶性」 (strong-weak ality)，即在具有一定超對稱的情形下，超弦理論中的某些 D-brane 狀態數在耦合常數的強弱對偶變換下保持不變。利用這種對稱性，處於強耦合下原本難於計算的黑洞熵可以在弱耦合極限下進行計算。在弱耦合極限下與原先黑洞的 宏觀性質相一致的對應狀態被證明是由許多 D-brane 構成，對這些 D-brane 狀態進行統計所得到的熵和 Bekenstein-Hawking 公式完全一致 - 甚至連 Loop Quantum Gravity 無法得到的常數因子也完全一致。這是超弦理論最具體的理論驗證之一。美中不足的是，由於上述計算要求一定的超對稱性，因此只適用於所謂的極端黑洞 (extremal black hole) 或接近極端條件的黑洞。[注八] 對於非極端黑洞，超弦理論雖然可以得到 Bekenstein-Hawking 公式中的正比關系，但與 Loop Quantum Gravity 一樣無法給出其中的比例系數。

七. 結語

以上是七十幾年來量子引力理論的發展以及近些年取得的若干主要進展的一個速寫。除了 Loop Quantum Gravity 和超弦理論這兩個主要的候選理論外還有許多其它理論，限於篇幅本文未做介紹。雖然如我們前面所見，這些理論各自取得了一些重要的進展，但距離構建一個完整 量子引力理論的目標仍相當遙遠。 Loop Quantum Gravity 的成果主要局限於理論的運動學方面，在動力學方面的研究卻一直舉步維艱，直到目前人們還不清楚 Loop Quantum Gravity 是否以廣義相對論為弱場極限，或者說 Loop Quantum Gravity 對時空的描述在大尺度上是否能過渡為我們熟悉的廣義相對論時空。按照定義，一個量子理論只有以廣義相對論 (或其它經典引力理論) 為經典極限才能被稱為量子引力理論。從這個意義上講我們不僅不知道 Loop Quantum Gravity 是否是一個 「正確的」 量子引力理論，甚至於連它是不是一個量子引力理論都還不清楚！

超弦理論的情況又如何呢？在弱場下超弦理論包含廣義相對論，因此它起碼可以算是一個量子引力理論的候選者。超弦理論的微擾展開逐級有限，雖然級數本身不收斂，比起傳統的量子理論來還是強了許多，算是大體上解決了傳統量子場論中的發散困難。在廣義相對論方面，超弦理論可以消除部分奇點問題 (但迄今尚無法解決最著名的黑洞和宇宙學奇點問題)。超弦理論在非微擾方面也取得了許多重要的進展。超弦理論具有非常出色的數學框架，以前當學生時曾經聽 過 B. Greene 的報告，有一句話印象至深， Greene 說：在超弦領域中，所有看上去正確的東西都是正確的！雖是半開玩笑，但很傳神地說出了超弦理論的美與理論物理學家 (以及數學家) 的直覺高度一致這一特點。對於從事理論研究的人來說，這是一種令人心曠神怡的境界。但是從超弦理論精美的數學框架下降到能夠與實驗接觸的能區就象太空梭 重返大氣層，充滿了挑戰。超弦理論之所以被一些物理學家視為終極理論，除了它的理論框架足以包含迄今所有的相互作用外，常常被提到的另一個重要的特點是超 弦理論的作用量只有一個自由參數！但是超弦理論引進了兩個非常重要卻迄今未得到實驗支持的概念，那就是十維時空和超對稱。為了與觀測到的物理世界相一致， 超弦理論把十維時空分解為四維時空與一個六維緊致空間的直積，這是一個很大的額外假定。超弦理論在四維時空中的具體物理預言與緊致空間的結構有關，因此除 非能夠預言緊致空間的具體結構 (僅僅預言其為 Calabi-Yau 流形是遠遠不夠的)，描述這種結構的參數就將成為理論隱含的自由參數。超弦理論中的超對稱也必須以適當的機制破缺。把所有這些因素都考慮進去之後，超弦理 論是否仍滿足人們對終極理論的想像和要求，也許只有時間能夠告訴我們。

Loop Quantum Gravity 與超弦理論目前還是兩個獨立的理論，彼此之間唯一明顯的相似之處是兩者都使用了一維的幾何概念作為理論的基礎。如果這兩個理論都反映了物理世界的某些本質 特徵，那麼這種相似性也許就不是偶然的。未來的研究是否會揭示出這種巧合背後的聯系現在還是一個謎。

D. 物理學的發展史

近代意義的物理學誕生於歐洲15—17世紀。人們一般將歐洲歷史作為物理學史的社會背景。從遠古到公元5世紀屬古代史時期；5—13世紀為中世紀時期；14—16世紀為文藝復興運動時期；16—17世紀為科學革命時期，以N.哥白尼、伽利略、牛頓為代表的近代科學在此時期產生。

從此之後，科學隨各個世紀的更替而發展。近半個世紀，人們按照物理學史特點，將其發展大致分期如下：從遠古到中世紀屬古代時期。從文藝復興到19世紀，是經典物理學時期。牛頓力學在此時期發展到頂峰，其時空觀、物質觀和因果關系影響了光、聲、熱、電磁的各學科。

甚而影響到物理學以外的自然科學和社會科學。隨著20世紀的到來，量子論和相對論相繼出現；新的時空觀、概率論和不確定度關系等在宇觀和微觀領域取代牛頓力學的相關概念，人們稱此時期為近代物理學時期。

(4)什麼叫大物理時代擴展閱讀：

伽利略·伽利雷（1564~1642年）人類現代物理學的創始人，奠定了人類現代物理科學的發展基礎。1900~1926年 建立了量子力學。1926年 建立了費米狄拉克統計。1927年 建立了布洛赫波的理論。1928年 索末菲提出能帶的猜想。1929年 派爾斯提出禁帶、空穴的概念。

同年貝特提出了費米面的概念。1947年貝爾實驗室的巴丁、布拉頓和肖克萊發明了晶體管，標志著信息時代的開始。1957年 皮帕得測量了第一個費米面超晶格材料納米材料光子。1958年傑克.基爾比發明了集成電路。20世紀70年代出現了大規模集成電路。

發展前景：

應用物理學專業的畢業生主要在物理學或相關的科學技術領域中從事科研、教學、技術開發和相關的管理工作。科研工作包括物理前沿問題的研究和應用，技術開 發工作包括新特性物理應用材料如半導體等，應用儀器的研製如醫學儀器、生物儀器、科研儀器等。

應用物理專業的就業范圍涵蓋了整個物理和工程領域，融物理理 論和實踐於一體，並與多門學科相互滲透。應用物理學專業的學生如具有扎實的物理理論的功底和應用方面的經驗，能夠在很多工程技術領域成為專家。我國每年培養本科應用物理專業人才約12000人。

和該專業存在交叉的專業包括物理專業，工程物理專業，半導體和材料專業等。人才需求方面，我國對應用物理專業的人才需求仍舊是供不應求。

E. 現在新款手機全是大物理存儲，Micro-SD卡會不會消亡

Micro-SD卡不會消亡，雖然Micro-SD卡應該不會再應用於手機之上，但其實Micro-SD卡仍然在其他設備中得到使用，比如GPS設備、MP4等等。當然Micro-SD卡式微仍然是無法忽視的現實，也是一種必然走向。

去Micro-SD卡化已經成為了當下手機的大勢所趨，在未來Micro-SD卡卷土重來的機會少之又少，Micro-SD卡已經成為了過去時代的回憶，在其他領域中發揮著自己的余熱。

F. 物理學是什麼（有什麼含義或是歷史背景）

物理是研究物質結構、物質相互作用和運動規律的自然科學。是一門以實驗為基礎的自然科學，物理學的一個永恆主題是尋找各種序（orders）、對稱性（symmetry）和對稱破缺（symmetry-breaking）、守恆律（conservation laws）或不變性（invariance）。

『物理』一詞的最先出自希臘文φυσικ，原意是指自然。古時歐洲人稱呼物理學作「自然哲學」。從最廣泛的意義上來說即是研究大自然現象及規律的學問。漢語、日語中「物理」一詞起自於明末清初科學家方以智的網路全書式著作《物理小識》。 在物理學的領域中，研究的是宇宙的基本組成要素：物質、能量、空間、時間及它們的相互作用；藉由被分析的基本定律與法則來完整了解這個系統。物理在經典時代是由與它極相像的自然哲學的研究所組成的，直到十九世紀物理才從哲學中分離出來成為一門實證科學。 物理學與其他許多自然科學息息相關，如數學、化學、生物和地理等。特別是數學、化學、地理學。化學與某些物理學領域的關系深遠，如量子力學、熱力學和電磁學，而數學是物理的基本工具，地理的地質學要用到物理的力學，氣象學和熱學有關。 「物理」二字出現在中文中，是取「格物致理」四字的簡稱，即考察事物的形態和變化，總結研究它們的規律的意思。我國的物理學知識，在早期文獻中記載於《天工開物》等書中。 日本學者指出：「特別值得大書一筆的是，近世中國的漢譯著述成為日本翻譯西洋科學譯字的依據.」日本早期物理學史研究者桑木或雄說：「在我國最初把Physics稱為窮理學.明崇禎年間一本名叫《物理小識》的書，闡述的內容包括天文、氣象、醫葯等方面。早在宋代，同樣內容包含在『物類志』和『物類感應』等著述中，這些都是中國物理著作的淵源。」 明代呂坤（1536—1618）著有《呻吟語》，其中卷六第二部分名為「物理」，大體是有關物性學的，並用以引申一些關於人文及世界的觀點.宋代朱熹（1130—1200）等人常用「物之至理」或「物理」一詞.當代著名物理學家李政道曾引用唐代杜甫《曲江二首》中的詩句「細推物理須行樂，何用浮名絆此身」來說明物理一詞在盛唐即已出現。其實在中科院哲學研究所和北大哲學系編著的《中國哲學史資料簡編》（中華書局）「兩漢—隋唐」部分中就記載了三國時吳人楊泉曾著書《物理論》，是研究和評論當時有關天文、地理、工藝、農業及醫學知識的著作.更久遠的，在約公元前二世紀成書的《淮南子·覽冥訓》中有：「夫燧之取火於日，慈石引鐵，葵之向日，雖有明智，弗能然也，故耳目之察，不足以分物理；心意之論，不足以定是非」之論述。中國古代的「物理」，應是泛指一切事物的道理。

詳見參考資料，敬請採納

G. 「牛頓時代」在物理學上指什麼時代

1、經典物理學時代，即近代科學時代。
愛因斯坦充分肯定了牛頓對物理學的貢獻和力學三定律的價值。
2、牛頓的三大力學定律開創了近代科學，是低速條件下的物理學理論；愛因斯坦突破了經典力學絕對的時空觀，創立相對論，使物理學研究進入高速時代。

H. 物理學發展史是怎樣的

從遠古到公元5世紀屬古代史時期；5—13世紀為中世紀時期；14—16世紀為文藝復興運動時期；16—17世紀為科學革命時期，以N.哥白尼、伽利略、牛頓為代表的近代科學在此時期產生，從此之後，科學隨各個世紀的更替而發展。近半個世紀，人們按照物理學史特點，將其發展大致分期如下：

①從遠古到中世紀屬古代時期。

②從文藝復興到19世紀，是經典物理學時期。牛頓力學在此時期發展到頂峰，其時空觀、物質觀和因果關系影響了光、聲、熱、電磁的各學科，甚而影響到物理學以外的自然科學和社會科學。

③隨著20世紀的到來，量子論和相對論相繼出現；新的時空觀、概率論和不確定度關系等在宇觀和微觀領域取代牛頓力學的相關概念，人們稱此時期為近代物理學時期。

(8)什麼叫大物理時代擴展閱讀：

物理學來源於古希臘理性唯物思想。早期的哲學家提出了許多范圍廣泛的問題，諸如宇宙秩序的來源、世界多樣性和各類變種的起源、如何說明物質和形式、運動和變化之間的關系等。

尤其是，以留基波、德謨克利特為代表，後又被伊壁鳩魯和盧克萊修發展的原子論，以及以愛利亞的芝諾為代表的斯多阿學派主張自然界連續性的觀點，對自然界的結構和運動、變化等作出各自的說明。原子論曾對從18世紀起的化學和物理學起著相當大的影響。

經典物理學形成之初，磨鏡與制鏡工藝對物理學與天文學都有過幫助和促進。早先發明的眼鏡以及在1600年左右突然問世的望遠鏡、顯微鏡，為伽利略等物理學家觀測天體帶來方便，也促使菲涅耳、笛卡爾、牛頓等一大批光學家作出幾何光學的研究。

後者的成就又促成反射望遠鏡、折射望遠鏡和消色差折射望遠鏡在17—18世紀紛紛問世。各種望遠鏡的進步又推動物理學的發展，如用它觀察木衛蝕、發現光行差等。當牛頓建立起經典力學大廈時，現代一切機械、土木建築、交通運輸、航空航天等工程技術的理論基礎也得到初步確立。

18世紀60年代開始的工業革命，以蒸汽機的廣泛使用為標志。起初，蒸汽機的熱機效率僅為5%左右，為提高蒸汽機的效率，一大批物理學家進行熱力學研究。J.瓦特曾根據J.布萊克的「潛熱」理論在技術因素上（加入冷凝器）改進蒸汽機。

但是，當時尚未有人認識到汽缸的熱僅僅部分地轉化為機械功。此後，卡諾建立了熱功轉換的循環原理，從理論上為熱機效率的提高指明了方向，也因此在19世紀下半葉出現了N.奧托和R.狄塞爾的內燃機。

除了物理學與技術之關系外，在科學發展史上，物理學與鄰近的天文學、化學和礦物學是密切相關的，而物理學與數學的聯系更為密切。物理學的概念、理論和方法，也幫助其他學科的建立與發展，如氣象學、地球科學、生物學等。物理學與哲學的關系也十分特別。

I. 大物是什麼學科

大物就是指大學物理，是大學理工科類的一門基礎課程，通過課程的學習，使學生熟悉自然界物質的結構，性質，相互作用及其運動的基本規律，為後繼專業基礎與專業課程的學習及進一步獲取有關知識奠定必要的物理基礎。但工科專業以力學基礎和電磁學為主要授課。

大學物理可作為高等院校非物理類專業本科少學時的大學物理教材和教學參考書，也可用作高等職業教育各專業的物理教材，還可以供其他有關專業選用和廣大讀者閱讀。

(9)什麼叫大物理時代擴展閱讀：

教學要求

1、能夠通過閱讀實驗教材或資料，作好實驗前的准備；

2、能夠藉助教材和儀器說明書，正確使用常用儀器；

3、能夠運用物理學理論對實驗現象進行分析判斷；

4、能夠正確記錄和處理實驗數據，正確繪制實驗圖線，分析實驗結果，總結實驗規律，撰寫合格的實驗報告；

5、能夠獨立完成教學性的設計實驗。

J. 近代西方物理學發展史

1、 近代物理學時期又稱經典物理學時期，這一時期是從16世紀至19世紀，是經典物理學的誕生、發展和完善時期。

近代物理學是從天文學的突破開始的。早在公元前4世紀，古希臘哲學家亞里士多德就已提出了「地心說」，即認為地球位於宇宙的中心。公元140年，古希臘天文學家托勒密發表了他的13卷巨著《天文學大成》，在總結前人工作的基礎上系統地確立了地心說。

這一學說從表觀上解釋了日月星辰每天東升西落、周而復始的現象，又符合上帝創造人類、地球必然在宇宙中居有至高無上地位的宗教教義，因而流傳時間長達1300餘年。

公元15世紀，哥白尼經過多年關於天文學的研究，創立了科學的日心說，寫出「自然科學的獨立宣言」——《天體運行論》，對地心說發出了強有力的挑戰。

16世紀初，開普勒通過從第谷處獲得的大量精確的天文學數據進行分析，先後提出了行星運動三定律。開普勒的理論為牛頓經典力學的建立提供了重要基礎。從開普勒起，天文學真正成為一門精確科學，成為近代科學的開路先鋒。

近代物理學之父伽利略，用自製的望遠鏡觀測天文現象，使日心說的觀念深入人心。他提出落體定律和慣性運動概念，並用理想實驗和斜面實驗駁斥了亞里士多德的「重物下落快」的錯誤觀點，發現自由落體定律。

16世紀，牛頓總結前人的研究成果，系統的提出了力學三大運動定律，完成了經典力學的大一統。16世紀後期創立萬有引力定律，樹立起了物理學發展史上一座偉大的里程碑。

之後兩個世紀，是電學的大發展時期，法拉第用實驗的方法，完成了電與磁的相互轉化，並創造性地提出了場的概念。19世紀，麥克斯韋在法拉第研究的基礎上，憑借其高超的數學功底，創立了了電磁場方程組，在數學形式上完成了電與磁的完美統一，完成了電磁學的大一統。

與此同時，熱力學與光學也得到迅速發展，經典物理學逐漸趨於完善。

(10)什麼叫大物理時代擴展閱讀：

近代物理學發展越發緩慢，主要是因為數學模型的復雜度和詮釋的難度的提高造成的吧，或者換句話說，並不是物理學的發展變慢了，只是想把它簡單的表述給人們變得越來越難。人們無從了解，自然就覺得是學科不發展。

早在經典物理比如經典力學和熱力學，雖然數學模型也不簡單但是詮釋是很直觀的。就是說數學符號對應的物理實際是很顯而易見的。

而現代的，比如量子場論和弦論，甚至廣義相對論的數學模型比經典物理要復雜的多。而且很多數學模型還不完備，這些其實都不是大問題。關鍵是如何詮釋，如何理解量子場論中的量子場的物理實際，甚至更低級別一些，量子力學中的波函數是什麼，目前雖有一些公認的解釋但是很不令人滿意。

而且對於物理過程的概率詮釋從一方面直接從理論層面阻礙了對更基礎的物理結構的研究，這也跟我們的實驗觀察能力的限制有關。我們不能建立超越我們觀察能力的理論，或者我們可以建立任何理論但是對於超越觀察能力的部分我們不能做任何研究。

綜上所述，其實物理學現在的發展並不慢，只是人們的認知問題而已。