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什麼是現代物理

發布時間:2022-04-21 02:29:34

A. 關於現代物理

形狀記憶合金:(在一定溫度以上會回到改變形狀之前的形狀)合金材料,在航空航天、醫療領域有廣泛應用。
儲氫合金:(將H2分解成H原子並儲存)合金材料,用於儲氫、氫氣分離凈化回收、製冷採暖設備、H燃料電池等。
復合材料特點:復合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。它們的特點是各異的。
超導材料:具有在一定的低溫條件下呈現出電阻等於零以及排斥磁力線的性質的材料。特點:零電阻、完全抗磁性、其它特性(如約瑟夫森效應)。用途:如果高溫超導研究取得突破進展,超導材料的應用是革命性的。它可以廣泛應用與新型電子材料、超導磁懸浮等高科技產品中。
納米材料:是指用晶粒尺寸為納米級的微小顆粒製成的各種材料,其納米顆粒的大小不應超過100納米,而通常情況下不應超過10納米。特性:納米材料的性能就是物質達到納米尺度以後,其性能就會發生突變,出現特殊性能。應用:給你列一些名詞吧!納米電子材料、納米光電子材料、納米生物醫用材料、納米敏感材料、納米儲能材料……
激光特點:定向性好、亮度極高、顏色極純還有很好的相乾性。
受激輻射:它基於偉大的科學家愛因斯坦在1916年提出了的一套全新的理論。這一理論是說在組成物質的原子中,有不同數量的粒子(電子)分布在不同的能級上,在高能級上的粒子受到某種光子的激發,會從高能級跳到(躍遷)到低能級上,這時將會輻射出與激發它的光相同性質的光,而且在某種狀態下,能出現一個弱光激發出一個強光的現象。這就叫做「受激輻射的光放大」,簡稱激光。
激光技術的應用:激光在科學研究中,可以用於測速、測距、通信、感測、探測等一系列方面。可以說,激光技術是現代研究不可或缺的手段之一。
三種射線及穿透性比較:α射線(He原子流)>β射線(電子流)>γ射線(光子流)。
聚變與裂變比較:聚變產生的能量更大,聚變材料比裂變材料有更大的儲量,聚變不像裂變一樣產生核廢料

B. 現代物理學是什麼意思

大概是以量子論和相對論為兩大支柱,尋求統一理論為目標。

C. 請問現代物理和近代物理有何區別

近代物理注重於實驗,在實驗的基礎上研究物理理論,而現代物理則注重與在理論的指導下進行實驗,以前的實驗帶有一定的偶然性,隨機性,現代物理更有方向性.呵呵,這只是我的見解,錯了還請包涵.

D. 現代物理學的真正精髓在於什麼

說到我們研究的物理學的精髓,就不得不提到一個人物,那就是牛頓。為什麼現在人都稱為說牛頓是物理學的奠基人,這主要是因為牛頓在他所處的年代做出了普通人,甚至很多科學家都做不到撞擊,他創造了很多理論,並不在於他有多麼高的才智,而在於他不斷的研究創新,很多人都吐槽牛頓晚年陷入到神學的陷阱當中,開始研究所謂的長生。但是我想對於科學家而言,根本沒有所謂的神學,一切都可以用物理學來解釋,或許牛頓就曾經有過這個想法。

但是隨著時代的發展,越來越多的人能夠接受這樣的存在。很多科學家們不能接受量子力學這樣的定義,因為他們無疑是在打破物理學一直堅守的東西,但實際上隨著時代的進步和發展所有的,老舊的無用的理論知識都在被摒棄。如果很多的理論沒有辦法得到證實,那麼他們終究會成為時代的糟粕。

E. 現代物理學包括哪幾部分

目前我們學物理是包括了力學,光學,熱學,電磁學,原子物理學,理論力學,熱力學,統計物理學,電動力學,量子力學,數學物理方法,固體物理學這些學科的

F. 現代物理學是相對於什麼而言的

現代物理學是相對於牛頓的經典物理學(力學)而言的。
現代物理學的兩大支柱是相對論和量子論。

G. 現代物理學的分類

主要分經典物理學和現代物理學,經典物理學體系包括牛頓力學、麥克斯韋電磁理論、熱力學;現代物理學主要是愛因斯坦相對論和量子力學,從本質上動搖了整個經典物理的根基,經典物理在只是現代物理的一個特例

H. 請問,現代物理學主要研究什麼現代物理學是不是主要研究核物理呀

現代物理學 ,主要涉及的領域大概包括:
生物物理與醫學物理,現代物理學研究,復雜系統物理學,計算物理,凝聚態物理,宇宙學和早期宇宙,地球與行星科學,廣義相對論,高能天體物理,儀器儀表與測量,跨學科物理學,材料科學與技術,數學物理,固體和結構力學響應,新材料:微型和納米力學,非平衡態熱力學和統計力學,核科學與工程,納米結構物理,等離子體物理,量子理論,相對論天體物理,理論高能物理等。
物理學是人們對無生命自然界中物質的轉變的知識做出規律性的總結。這種運動和轉變應有兩種。一是早期人們通過感官視覺的延伸,二是近代人們通過發明創造供觀察測量用的科學儀器,實驗得出的結果。物理學從研究角度及觀點不同,可分為微觀與宏觀兩部分,宏觀是不分析微粒群中的單個作用效果而直接考慮整體效果,是最早期就已經出現的,微觀物理學隨著科技的發展理論逐漸完善。

I. 現代物理學的思想理論

物理與形而上學的關系
在不斷反思形而上學而產生的非經驗主義的客觀原理的基礎上,物理學理論可以用它自身的科學術語來判斷。而不用依賴於它們可能從屬於哲學學派的主張。在著手描述的物理性質中選擇簡單的性質,其它性質則是群聚的想像和組合。通過恰當的測量方法和數學技巧從而進一步認知事物的本來性質。實驗選擇後的數量存在某種對應關系。一種關系可以有多數實驗與其對應,但一個實驗不能對應多種關系。也就是說,一個規律可以體現在多個實驗中,但多個實驗不一定只反映一個規律。
對於物理學來說理論預言與現實一致與否是真理的唯一判斷標准。
摘要: 回顧了物理學發展的歷史,討論了二十一世紀物理學發展的方向。可能應該從兩方面去探尋現代物理學革命的突破口:(1)發現客觀世界中已知的四種力以外的其他力;(2)通過審思相對論和量子力學的理論基礎的不完善性,重新定義時間、空間,建立新的理論。
二十世紀即將結,二十一世紀即將來臨,二十世紀是光輝燦爛的一個世紀,是個令社會發展最迅速的一個世紀,是科學技術發展最迅速的一個世紀,也是物理學發展最迅速的一個世紀。在 這一百年中發生了物理學革命,建立了相對性質和量子力學,完成了從經典物理學到現代物理學的轉變。在二十世紀二、三十年代以後,現代物理學在深度和廣度上有了進一步的蓬勃發展,產生了一系列的新學科的交叉學科、邊緣學科,人類對物質世界的規律有了更深刻的認識,物理學理論達到了一個新高度,現代物理學達到了成熟的階段。
在此世紀之交的時候,人們自然想展望一下二十一世紀物理學的發展前景,探索今後物理學發展的方向。我想談一談我對這個問題的一些看法和觀點。首先,我們來回顧一下上一個世紀之交物理學發展的情況,把當前的情況與一百年前的情況作比較對於探索二十一世紀物理學發展的方向是很有幫助的。
一、歷史的回顧
十九世紀末二十世紀初,經典物理學的各個分支學科均發展到了完善、成熟的階段,隨著熱力學和統計力學的建立以及麥克斯韋電磁場理論的建立,經典物理學達到了它的頂峰,當時人們以系統的形式描繪出一幅物理世界的清晰、完整的圖畫,幾乎能完美地解釋所有已經觀察到的物理現象。由於經典物理學的巨大成就,當時不少物理學家產生了這樣一種思想:認為物理學的大廈已經建成,物理學的發展基本上已經完成,人們對物理世界的解釋已經達 到了終點。物理學的一些基本的、原則的問題都已經解決,剩下來的只是進一步精確化的問題,即在一些細節上作一些補充和修正,使已知公式中的各個常數測得更精確一些。
然而,在十九世紀末二十世紀初,正當物理學家在慶賀物理學大廈落成之際,科學實驗卻發現了許多經典物理學無法解釋的事實。首先是世紀之交物理學的三大發現:電子、X射線和放射性現象的發現。其次是經典物理學的萬里晴空中出現了兩朵「烏雲」:「以太漂移」的「零結果」和黑體輻射的「紫外災難」。[1]這些實驗結果與經典物理學的基本概念及基本理論有尖銳的矛盾,經典物理學的傳統觀念受到巨大的沖擊,經典物理發生了「嚴重的危機」。由此引起了物理學的一場偉大的革命。愛因斯坦創立了相對論;海森堡、薛定諤等一群科學家創立了量子力學。現代物理學誕生了!
把物理學發展的現狀與上一個世紀之交的情況作比較,可以看到兩者之間有相似之 外,也有不同之處。
在相對論和量子力學建立起來以後,現代物理學經過七十多年的發展,已經達到了成熟的階段。人類對物質世界規律的認識達到了空前的高度,理論幾乎能夠很好地解釋已知的一切物理現象。可以說,現代物理學的大廈已經建成。在這一點上,目前有情況與上一個世紀之交的情況很相似。因此,有少數物理學家認為今後物理學不會有革命性的進展了,物理學的根本性的問題、原則問題都已經解決了,今後能做到的只是在現有理論的基礎上在深度和廣度兩方面發展現代物理學,對現有的理論作一些補充和修正。然而,由於有了一百年前的歷史經驗,多數物理學家並不贊成這種觀點,他們相信物理學遲早會有突破性的發展。 另一方面,雖然在微觀世界和宇宙學領域中有一些物理現象是現代物理學的理論不能很好地解釋的,但是這些矛盾並不是嚴重到了非要徹底改造現有理論認可的程度。在這方面,經典物理學發生了「嚴重的危機」;而在本世紀之交,現代物理學並無「危機」。因此,我認為發生現代物理學革命的條件似乎尚不成熟。
客觀物質世界是分層次的。一般說來,每個層次中的體系都由大量的小體系(屬於下一個層次)構成。從一定意義上說,宏觀與微觀是相對的,宏觀體系由大量的微觀系統構成。物質世界從微觀到宏觀分成很多層次。物理學研究的目的包括:探索各層次的運動規律和探索各層次間的聯系。
回顧二十世紀物理學的發展,是在三個方向上前進的。在二十一世紀,物理學也將在這三個方向上繼續向前發展。
1) 在微觀方向上深入下去。 在這個方向上,我們已經了解了原子核的結構,發現了大量的基本粒子及其運規律,建立了核物理學和粒子物理學,認識到強子是由誇克構成的。今後可能會有新的進展。但如果要探索更深層次的現象,必須有更強大得多的加速器,而這是非常艱巨的任務,所以我認為在這個方向上難以有突破性的進展。
2) 在宏觀方向上拓展開去。 1948年美國的伽莫夫提出「大爆炸」理論,當時並未引起重視。1965年美國的彭齊亞斯和威爾遜觀測到宇宙背景輻射,再加上其他的觀測結果,為「大爆炸」理論提供了有力的證據,從此「大爆炸」理論得到廣泛的支持,1981年日本的佐藤勝彥和美國的古斯同時提出暴脹理論。八十年代以後,英國的霍金[2,3] 等人開始論述宇宙的創生,認為宇宙從「無」誕生,今後在這個方向上將會繼續有所發展。從根本上來說 ,現代宇宙學的繼續發展有賴於向廣漠的宇宙更遙遠處觀測的新結果,這需要人類製造出比哈勃望遠鏡性能更優越得多的、各個波段的太空天文望遠鏡,這是很艱巨的任務。
我個人對於宇宙創生學說是不太信的,並且認為「大爆炸」理論只是對宇宙的一個近似的描述。因為宇宙學研究的只是我們能觀測到的范圍以內的「宇宙」,而我相信宇宙是無限的,在我們這個「宇宙」以外還有無數個「宇宙」,這些宇宙不是互不相干、各自孤立的,而是互相有影響、有作用的。現代宇宙學只研究我們這個「宇宙」,當然只能得到近似的結果,把他們的延伸到「宇宙」創生了初及遙遠的未來,則失誤更大。
3)深入探索各層次間的聯系。
這正是統計物理學研究的主要內容。二十世紀在這方面取得了巨大的成就,先是非平衡態統計物理學有了得大的發展,然後建立了「耗散結構」理論、協同論和突變論,接著混沌論和分形論相繼發展起來了。把這些分支學科都納入非線性科學的范疇。相信在二十一世紀非線性科學的發展有廣闊的前景。
上述的物理學的發展依然 現代物理學現有的基本理論的框架內。在下個世紀,物理學的基本理論應該怎樣發展呢?有一些物理學家在追求「超統一理論」。在這方面,起初是愛因斯坦、海森堡等天才科學家努力探索「統一場論」;直到1967、1968年,美國的溫伯格和巴基斯坦的薩拉姆提出統一電磁力和弱力的「電弱理論」;目前有一些物理學家正在探索加上強力的「大統一理論」以及再加上引力把四種力都統一起來的「超統一理論」,他們的探索能否成功尚未定論。
愛因斯坦當初探索「統一場論」是基於他的「物理世界統一性」的思想[4] ,但是他努力探索了三十年,最終沒有成功。我對此有不同的觀點,根據辯證唯物主義的基本原理,我認為「物質世界是既統一,又多樣化的」。且莫論追求「超統一理論」能否成功,即便此理論完成了,它也不是物理學發展的終點。因為「在絕對的總的宇宙發展過程中,各個具體過程的發展都是相對的,因而在絕對真理的長河中,人們對於在各個一定發展階段上的具體過程的認識只具有相對的真理性。無數相對的真理之總和,就是絕對的真理。」「人們在實踐中對於真理的認識也就永遠沒有完結。」[5]
現代物理學的革命將怎樣發生呢?我認為可能有兩個方面值得考試:
1) 客觀世界可能不是只有四種力。第五、第六……種力究竟何在呢?我們不知道。我的直覺是:將來最早發現的第五種力可能存在於生命現象中。物質構成了生命體之後,其運動和變化實在太奧妙了,我們沒有認識的問題實在太多了,我們今天對於生命科學的認識猶如亞里斯多德時代的人們對於物理學的認識,因此在這方面取得突破性的進展是很可能的。我認為,物理學業與生命科學的交叉點是二十一世紀物理學發展的方向之一,與此有關的最關於復雜性研究的非線性科學的發展。
2) 現代物理學理論也只是相對真理,而不是絕對真理。應該通過審思現代物理學理論基礎的不完善性來探尋現代物理學革命的突破口,在下一節中將介紹我的觀點。
三、現代物理學的理論基礎是完美的嗎?
相對論和量子力學是現代物理學的兩大支柱,這兩大支柱的理論基礎是否十全十美的
呢?我們來審思一下這個問題。
1) 對相對論的審思
當年愛因斯坦就是從關於光速和關於時間要領的思考開始,創立了狹義相對論[1]。我們今天探尋現代物理學革命的突破口,也應該從重新審思時空的概念入手。愛因斯坦創立狹義相對論是從講座慣性系中不同地點的兩個「事件」的同時性開始的[4],他規定用光信號校正不同地點的兩個時鍾來定義「同時」,這樣就很自然地導出了洛侖茲變換,進一步導致一個四維時空(x,y,z,ict)(c是光速)。為什麼愛因斯坦提出用光信號來校正時鍾,而不用別的信號呢?在他的論文中沒有說明這個問題,其實這是有深刻含意的。
時間、空間是物質運動的表現形式,不能脫離物理質運動談論時間、空間,在定義時空時應該說明是關於什麼運動的時空。現代物理學認為超距作用是不存在的,A處發生的「事件」影響B處的「事件」必須通過一定的場傳遞過去,傳遞需要一定的時間,時間、空間的定義與這個傳遞速度是密切相關的。如果這種場是電磁場,則電磁相互作用傳遞的速度就是光速。因此,愛因斯坦定義的時空實際上是關於由電磁相互作用引起的物質運動的時空,適用於描述這種運動。
愛因斯坦把他定義的時間應用於所有的物質運動,實際上就暗含了這樣的假設:引力相互作用的傳遞速度也是光速c.但是引力相互作用是否也是以光速傳遞的呢?令引力相互作用的傳遞速度為c』。至今為止,並無實驗事實證明c』等於c。愛因斯坦因他的「物質世界統一性」的世界觀而在實際上假定了c=c』。我持有「物質世界既統一,又多樣化的」以觀點,再加之電磁力和引力的強度在數量級上相差太多,因此我相信c』可能不等於c。工樣,關於由電磁力引起的物質運動的四維時空(x,y,z,ict)和關於由引力引起的運動的時空(x』,y』,z』,ic』t』)是不同的。如果研究的問題只涉及一種相互作用,則按照理論建立起來的運動方程的形式不變。例如,愛因斯坦引力場方程的形式不變,只需把常數c改為c』。如果研究的問題涉及兩種相互作用,則需要建立新的理論。不過,首要的事情是由實驗事實來判斷c』和c是否相等;如果不相等,需要導出c』的數值。
我在二十多年前開始形成上述觀點,當時測量引力波是眾所矚目的一個熱點,我曾對那些實驗寄予厚望,希望能從實驗結果推算出c』是否等於c。令人遺憾的是,經過長斯的努力引引力波實驗沒有獲得肯定的結果,隨後這項工作冷下去了。根據愛因斯坦理論預言的引力波是微弱的,如果在現代實驗技術能夠達到的測量靈敏度和准確度之下,這樣弱的引力波應該能夠探測到的話,長期的實驗得不到肯定的結果似乎暗示了害因斯坦理論的缺點。應該從c』可能不等於c這個角度來考慮問題,如果c』和c有較大的差異,則可能導出引力波的強度比根據愛因勞動保護坦理論預言的強度弱得多的結果。
弱力、強力與引力、電磁力有本質的不同,前兩者是短程力,後兩者是長程力。不同的相互作用是通過傳遞不同的媒介粒子而實現的。引力相互作用的傳遞者是引力子;電磁相互作用的傳遞者是光子;弱相互 作用的傳遞者是規范粒子(光子除外);強相互作 用的傳遞者是介子。引力子和光子的靜質量為零,按照愛因斯坦的理論,引力相互作用和電磁相互作用的傳遞速度都是光速。並且與傳遞粒子的靜質量和能量有關,因而其傳遞速度是多種多樣的。
在研究由弱或強相互作用引起的物質運動時,定義慣性系中不同的地點的兩個「事件」的「同時」,是否應該用弱力或強力信號取代光信號呢?我對核物理學和粒子物理學是外行,不想貿然回答這個問題。如果應該用弱力或強力信號取代光信號,那麼關於由弱力或強力引起的物質運動的時空和關於由電磁力引起的運動的時空(x,y,z,ict)及關於由引力引起的運動的時空(x』,y』,z』,ic』t』)
有很大的不同。設弱或強相互作用的傳遞速度為c』』,c』』不是常數,而是可變的,則關於由弱或強力引起的運動的時空為(x』』,y』』,z』』,Ic』』t』』),時間 t』』和空間(x』』,y』』,z』』)將是c』的函數。然而,很可能應該這樣來考慮問題:關於由弱力引起的運動的時空,在定義中應該以規范粒子的靜質量取作零時的速度c1取代光速c。由於「電弱理論」把弱力和電磁力統一起來了,因此有可能c1=c,則關於由弱力引起的運動的時空和關於由電磁力引起的運動的時空是相同的,同為(x,y,z,ict)。關於由強力引起的運動的時空,在定義中應該以介子的靜質量取作零(在理論上取作零,在實際上沒有靜質量為零的介子)時的速度c』』取代光速c,c』』可能不等於c。則關於由強力引起的運動的時空(x』』,y』』,z』』,Ic』』t』』)不同於(x,y,z,ict)或(x』,y』,z』,ic』t』)。無論上述兩種考慮中哪一種是對的,整個物質世界的時空將是高於四維的多維時空。對於由短程力(或只是強力)引起的物質運動,如果時空有了新的一義,就需要建立新的理論,也就是說需要建立新的量子場論、新的核物理學和新的粒子物理學等。如果研究的問題既清及長程力,又涉及短程力(尤其是強力),則更需要建立新的理論。
1)對量子力學的審思
從量子力學發展到量子場論的時候,遇到了「發散困難」[6]。1946——1949年間,日本的朝永振一郎、美國的費曼和施溫格提出「重整化」方法,克服了「發散困難」。但是「重整化」理論仍然存在著邏輯上的缺陷,並沒有徹底克服這一困難。「發散困難」的一個基本原因是粒子的「固有」能量(靜止能量)與運動能量、相互作用能量合在一起計算[6],這與德布羅意波在υ=0時的異性。
我陷入一個兩難的處境:如果採用傳統的德布羅意關系,就只得接受不合理的德布羅意波奇異性;如果採納修正的德布羅意關系,就必須面對使新的理論滿足相對論協變性的難題。是否有解決問題的其他途徑呢?我認為這個問題或許還與時間、空間的定義有關。量子力學理論中時寬人的定義實質上依然是決定論的定義,而不確定原理是微觀世界的一條基本規律,所以時間、空間都不是嚴格確定的,決定論的時空要領不再適用。在時間或空間的間隔非常小的時候,描寫事情順序的「前」、「後」概念將失去意義。此外,在重新定義時空時還應考慮相關的物質運動的類別。模糊數學已經發展得相當成熟了,把這個數學工具用到微觀世界時空的定義中去可能是很值得一試的。

J. 現代物理學的核心內容是

1、量子理論:

量子論是現代物理學的兩大基石之一。量子論給我們提供了新的關於自然界的表述方法和思考方法。量子論揭示了微觀物質世界的基本規律,為原子物理學、固體物理學、核物理學和粒子物理學奠定了理論基礎。
它能很好地解釋原子結構、原子光譜的規律性、化學元素的性質、光的吸收與輻射等。
2、相對論:
相對論是關於時空和引力的基本理論,主要由阿爾伯特·愛因斯坦創立,依據研究的對象不同分為狹義相對論和廣義相對論。相對論的基本假設是相對性原理,即物理定律與參照系的選擇無關。

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