物理杂谈 (9).ppt

不要认为物理只属于物理学家。物理属于每一个普通的人,就像音乐不仅仅属于音乐家一样。
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第一章物理学导论
一. 物理学的形成与发展
物理(physics)
希腊语:自然(nature)
早期:物理学是一门致力于研究一切自然现象的科学
物理学是研究我们周围物质世界的客观属性
和物质运动的规律的一门自然科学
现在物理学的定义是什么?
物质的结构和相互作用
自然哲学
<自然哲学的数学原理>
研究对象:
是物质最基本、最普遍的运动形式和各种运动形式之间的相互转化以及物质结构等。
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物理学的发展
十九世纪末形成三种较为成熟的重大理论:
(1)经典力学
(2)热力学与经典统计物理学
(3)电磁学
二十世纪初形成两种比较成熟的重大理论:
(1) 狭义相对论
(2) 量子力学
近代物理的理论基础
原子核物理粒子物理等离子体物理凝聚态物理
激光物理介观物理天体物理等新分支。
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二. 物理学与技术
三次技术革命:
(18世纪中叶)
模式: 技术——物理——技术
(19世纪下半叶)
(20世纪中叶)
模式: 物理——技术——物理
模式
技术——物理——技术
物理——技术——物理
复杂机械的发展
(热机的发明和使用)
牛顿力学成熟
热力学和分析力学迅猛发展
热力学理论促使技术提高
电力的广泛使用
无线电通讯的实现
相对论
量子力学
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核能的利用(40年后)
1. 原子有核结构确立(1909年卢瑟福应用粒子散射实验)
狭义相对论的创立(1905年爱因斯坦)
2. 受激辐射理论的提出(1917年爱因斯坦)
1960年第一台激光器的诞生
3. 量子力学和量子统计物理学的建立(1920)
能带理论的提出(1928年索末非)
禁带和空穴概念的提出(1929年派尔斯)
晶体管的发明(1949年贝尔实验室)
信息时代的开始
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三. 物质世界及其层次
物质的两种基本形式和结构层次
场
实物
场量子
分子原子
电子
原子核
、、、中微子
轻子
质子中子
重子
介子
强子
夸克
夸克
交换胶子
场与实物的相同之处:
具有质量、动量、能量,
遵守动量守恒定律、能量守恒定律。
场与实物的不同之处?
转化
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场与实物的不同之处
实物
场
1
一般具有独占性
可叠加
2
费米子——遵守泡利不相容原理
玻色子——不遵守泡利不相容原理
3
密度大
密度小
4
受力可加速
受力不可加速
5
达不到光速
可以光速传播
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物质系统按空间尺度分类
宏观
1027
10-15
宇观
微观
介观
100
宏观与微观系统不仅在空间尺度上有差别,最根本的是它们的基本性质、运动形式和基本规律不同。
基本性质
运动形式
基本规律
宏观
粒子性
机械运动
经典
微观
波动性
量子运动
量子
m
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1、引力相互作用
2、电磁相互作用
3、强相互作用
4、弱相互作用—也是粒子间的短程力
弱电统一理论(60年代)
遗留的问题:
大统一理论?
是否存在第五种力?
+
+
电力102 N
引力10-34N
凝聚力
?
——强子间的作用力
强力104N
!
原子核
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