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物理学成果

发布时间:2021-07-25 21:47:16

A. 经典物理学时代的标志性成果

近代物理学中有哪些主要成就
1、时代背景:
⑴中世纪亚里士多德的学说长期被教会奉为教条。
⑵近代科学诞生后,亚里士多德的力学不断受到质疑。
2、经典力学的奠基者——伽利略
⑴突出成就是创立自由落体定律,推翻亚里士多德的学说。
⑵制造的望远镜证明了哥白尼的“日心说”(属于天文学成就)
3、经典力学的建立者——牛 顿
⑴牛顿经典力学体系:
①牛顿力学三定律:惯性定律和加速度定律(伽利略研究为基础)
作用力与反作用力定律(笛卡尔研究为基础)
②万有 引力 定律:万 有 引 力 定 律(开普勒研究,自己创立的微积分做计算工具)
⑵建立标志:1687年,《自然哲学的数学原理》
⑶历史地位:
①牛顿力学三定律构成了近代力学体系的基础,成为近代物理学的重要支柱。
②牛顿力学体系完成了人类对自然界认识史上第一次理论大综合。
③使力学和天文学在理论上达到完备的程度,并得到应用和验证。
(根据万有引力定律准确算出了地球的平均密度和扁平率;解释潮汐的成因;发现海王星)
④使科学摆脱神学束缚,19世纪进入全面繁荣时期,各自然科学理论体系纷纷建立.成为近代科学形成标志。
二、现代物理学理论的发展
1、量子论的诞生与发展——从普朗克到爱因斯坦
⑴背景:①19世纪的物理学领域,以牛顿力学为基础,形成了完整的理论体系。
②19世纪末,物理学界的重大研究课题是黑体辐射,量子理论就是在此过程中发现的。
⑵诞生:①奥地利斯蒂芬:1879年发现黑体辐射的总能量与其温度之间的定量关系。
②德国 普 朗克:1900年在《关于正常光谱能量分布定律的理论》提出量子概念.(标志)
⑶发展:①德国爱因斯坦:1905年解释光电效应,得出光具有波粒二象性的结论。
②法国德布罗意:1923年物质波理论。
③奥德物理学家:数年后建立量子力学。
⑷意义:改变了近代物理学中的传统观念,使物理学乃至整个自然科学的观念都发生重大变革。
2、相对论的建立——爱因斯坦

B. 近年来(15 16 17年)物理学上的最大发现 成就等。最好有详细介绍 🙏

2015年2月26日,国际顶级科学期刊《自然》(Nature)以封面标题的形式发表了潘建伟、陆朝阳等人的文章《单个光子的多个自由度的量子隐形传态》(Quantum teleportation of multiple degrees of freedom of a single photon)。
简而言之,这项工作的新成果在于“多个自由度”,因为以前已经实现了单个自由度的量子隐形传态。
什么是量子?一个量如果存在最小的不可分割的基本单位,就像上台阶一样,只能上一个一个的台阶而不能上半个台阶,我们就说这个量是量子化的,把这个最小单位称为量子。我们日常所见的宏观世界似乎一切都是无限可分的,微观世界里却有很多物理量是量子化的,例如原子中电子的能量。所以准确描述微观世界的理论必然是量子化的,这种理论就是量子力学。宏观物质是由微观粒子组成的,所以对宏观世界的准确描述也必须是量子力学。中学里学的牛顿力学只是对宏观世界的近似描述,在作为量子力学对立面的意义上被称为经典力学。
什么是量子隐形传态?这是一种在1993年提出的方案,把粒子A的未知的量子态传输给远处的另一个粒子B,让B粒子的状态变成A粒子最初的状态。注意传的是状态而不是粒子,A、B的空间位置都没有变化,并不是把A粒子传到远处。当B获得这个状态时,A的状态必然改变,任何时刻都只能有一个粒子处于目标状态,所以并不能复制状态,或者说这是一种破坏性的复制。在宏观世界复制一本书或一个电脑文件是很容易的,在量子力学中却不能复制一个粒子的未知状态,这是量子与经典的一个本质区别。很多人听说量子力学中状态的变化是瞬时的,无论两个粒子相距多远,于是认为隐形传态的速度可以超过光速,推翻相对论。错了。隐形传态的方案中有一步是把一个重要的信息(可以理解为一个密钥)从A处传到B处,利用这个信息才能把B粒子的状态变成目标状态。这个信息需要用经典信道(例如打电话、发邮件)传送,速度不能超过光速,所以整个隐形传态的速度也不能超过光速。很多人把隐形传态当成科幻电影中的传送术,瞬间把人传到任意远处,然后还担心复制人和本尊的伦理问题,其实这些理解都是错误的。量子隐形传态是以不高于光速的速度、破坏性地把一个粒子的未知状态传输给另一个粒子。打个比方,用颜色表示状态,A粒子最初是红色的,通过隐形传态,我们可以让远处的B粒子变成红色,而A粒子同时变成了绿色。但是我们完全不需要知道A最初是什么颜色,无论A是什么颜色,这套方法都可以保证B变成A最初的颜色,同时A的颜色改变。
量子隐形传态是在什么时候实现的?是1997年,当时潘建伟在奥地利维也纳大学的塞林格(Zeilinger)教授组里读博士,他们在《自然》上发表了一篇题为《实验量子隐形传态》(“Experimental quantum teleportation”)的文章,潘建伟是第二作者。这篇文章后来入选了《自然》杂志的“百年物理学21篇经典论文”,跟它并列的论文包括伦琴发现X射线、爱因斯坦建立相对论、沃森和克里克发现DNA双螺旋结构等等。
什么是自由度?自由度就是描述一个体系所需的变量的数目。例如一个静止在一条线上的粒子,描述它只需要一个数,自由度就是1。静止在一个面上的粒子,自由度就是2。三维空间中的静止粒子,自由度就是3。描述三维空间中一个运动的粒子,需要知道位置的3个分量和动量的3个分量,自由度是6。光子具有自旋角动量和轨道角动量,如果你看不懂这两个词,没关系,只要明白它们是两个自由度就够了。在1997年的实验中,传的只是自旋。此后各种体系的各种自由度都被传输过,但每次实验都只能传输一个自由度。
传输一个自由度固然很厉害,但是只具有演示价值。隐形传态要实用,就必须传输多个自由度。这在理论上是完全可以实现的。打个比方,现在用颜色和形状来表示状态,A粒子最初是红色的正方体,我们可以让B粒子变成红色的正方体,同时A变成绿色的球体。这个扩展看似显而易见,但跟传输一个自由度相比,有极大的困难。隐形传态实验一般需要一个传输的“量子通道”,这个通道是由多个粒子组成的,这些粒子纠缠在一起,使得一个粒子状态的改变立刻就会造成其他粒子状态的改变。用物理学术语说,这些粒子处于“纠缠态”。制备多粒子的纠缠态已经是一个很困难的任务了,而要传输多个自由度,就需要制备多粒子的多个自由度的“超纠缠态”,更加令人望而生畏。潘建伟研究组就是攻破了这个难关,搭建了6光子的自旋-轨道角动量纠缠实验平台,才实现了自旋和轨道角动量的同时传输。
用《道德经》的话说:“道生一,一生二,二生三,三生万物。”1997年实现了道生一,那时潘建伟还是博士生。2015年实现了一生二,这时他已经是量子信息的国际领导者。从传输一个自由度到传输两个自由度,走了18年之久,这中间有无数的奇思妙想、艰苦奋斗,是人类智慧与精神的伟大赞歌。
下面我们来看其余九大突破。再次强调,排名不分先后,九名并列亚军。每一项工作都是科学家们的卓越成就,值得我们热烈鼓掌。基本内容是我对上引欧洲物理学会新闻的翻译,有些地方加上我的注释。
首次测量到单电子的同步辐射。奖给8号项目(Project 8)协作组(注释:8号项目的两位发言人来自美国的麻省理工大学和加州大学圣塔芭芭拉分校),他们测量到氪-83的β衰变中发射出的单个电子的同步辐射。辐射是在电子通过磁场时发出的,使得团队可以对粒子被发射时的能量作出非常精确的测量。8号项目正在努力提高测量精度,以用于计算物理学中最难以捉摸的量之一——电子型反中微子的质量,这些电子型反中微子也是在β衰变中发射出的。注释:根据相对论,能量等于质量乘以光速的平方。因此如果精确地知道一个核反应前后那些能观测到的粒子的能量,两者相减就得到那些观测不到的粒子(在这里是电子型反中微子)带走的能量,也就知道了这些粒子的质量。因为中微子的质量非常微小,接近于零,所以这个实验需要极高的精度,才能得出有意义的结果。
终于发现了外尔费米子。奖给普林斯顿大学的Zahid Hasan、麻省理工大学的Marin Soljačić以及中国科学院(注释:物理研究所)的方忠与翁红明,为他们关于外尔费米子的先驱性工作。这些无质量的粒子是德国数学家赫尔曼·外尔(Hermann Weyl)在1929年预言的。Hasan和方忠、翁红明领导的团队各自独立地在准金属砷化钽(TaAs)中发现了一种准粒子的指示性证据,这种准粒子表现得就像外尔费米子。Soljačić和同事们在一种非常不同的材料中发现了存在外尔玻色子的证据,——一种“双gyroid”(注释:gyroid是一种无穷连接的三重周期性最小面,参见https://en.wikipedia.org/wiki/Gyroid)的光子晶体。外尔费米子的无质量特性意味着它们可能被用于高速电子学,此外由于它们面对散射时受到拓扑保护,对量子计算机可能也有用处。注释:对外尔费米子的一个介绍,可以见中科院物理所戴希研究员的博客《外尔半金属的故事》,他和方忠用理论计算预测了在TaAs中发现外尔费米子的可能性。现在发现的外尔费米子不是真实的粒子,而是一种真实粒子的集体运动模式,即准粒子,这是凝聚态物理中特有的现象。外尔最初是在粒子物理领域预言这种粒子的,寻找它花了86年,最终却是在凝聚态物理领域找到了这种粒子。在凝聚态物理中实现粒子物理的理论,是当代物理学一种普遍而有趣的思路。
2016年物理学将会发生一些重大的科学事件,其中粒子物理学、天文学和宇宙学似乎提前规划好了。来自欧洲核子研究中心总干事法比奥拉的观点,明年大型强子对撞机会继续在13 TeV能量上对撞质子,预计会有一个新的发现,是后上帝粒子时代的产物。但是强子对撞机可能还无法达到14TeV能量,科学家正在不断进行尝试,欧洲核子研究中心的ATLAS和CMS实验已经暗示超对称粒子存在的可能性,它们位于更高对撞能量中。2016年科学领域取得了许多令人瞩目的成就,包括有“时空涟漪”之称的引力波被发现、可以发射有效载荷至轨道并安全返回的火箭等。但2017年更令人充满期待,人类有望找到“信息宝库”,包括卡西尼号探测器通过土星大气层、新的物理学粒子被发现、预防痴呆症的更好方式等。与此同时,2017年也有许多令科学家们感到害怕的前景。

2017年科学展望
1.利物浦大学物理学教授塔拉·希尔斯(Tara Shears)
2016年,欧洲大型强子对撞机完成技术升级并重新启动,相比以前拥有了更加强大的能级和强度,获得了海量高能数据。我期盼着强子对撞机的粒子对撞数据中出现新的发现,那必定是非常有趣的。通过对这些数据进行分析,你觉得宇宙正慢慢成为焦点,你很快就能看到更多粒子被发现。
2.伦敦大学学院精神病学讲师克劳迪亚·库珀(Claudia Cooper)
随着我们越来越多地发现可增加老年痴呆症危险的因素,较少正规教育、不良饮食、糖尿病、缺少活动、听力损失等,我们有可能延缓甚至预防老年痴呆症。在精神上、社交方面以及心理上帮助人们保持活跃,吃更健康的饮食和好好照顾自己的身体,都可以减缓认知衰退的速度。2017年,相关研究有望取得更多发现,以支持人们抵抗痴呆症的侵袭。
3.朴茨茅斯大学天文学和天体物理学讲师凯伦·马斯特斯(Karen Masters)
我非常期待下一轮引力波试验的结果。2016年人类首次直接探测到引力波,这让我感到非常激动,我甚至因此专门买下带有引力波图案的裙子以示庆祝。首次发现引力波不仅证明了引力理论的正确性,同时也是对那些建造惊人探测器的人的巨大鼓舞。更重要的是,作为天文学家,我发现物体探测非常迷人。黑洞碰撞的质量令人感到惊讶,它竟然能够发出如此清晰的信号,并且在试验初期就被发现。是幸运,亦或是这种信号普遍存在?我很激动,希望2017年能够看到宇宙中更多的黑洞碰撞事件,我们将利用这些新的方式来了解宇宙。

C. 最新物理学成就

中国古代的物理学成就——易经
生物是完全不同于非生物的特殊实物,非生物形成了自然现象,而生物是形成生命现象(社会、意识、思想、特异功能、心灵感应、智力、生命力、灵魂、生物能等现象)的主体。二者有完全不同的性能和现象,因此一定有不同的组成和结构。我们已经知道,分子构成细胞,细胞构成生物。在分子之间和细胞之间还有气物质,就是虚物炁体,这些就是经络穴位物质。具体地说,生物是由固态的骨肉发甲、液态的体液(津血)、气态的呼吸消化道、炁态的经络穴位共四个系统组成的统一的有机整体。固液气三态构成生物的肉身系统,炁态经络构成生物的意识系统。四态齐全才能构成活生生的生物,缺一不可,而且炁态才是决定生命活动的关键系统,没有了炁态系

时空观的先进性 在欧洲,人们对时间和空间的认识是割裂的,孤立的,直到20世纪初,相对论才把空间和时间科学地统一起来。但在中国古代,远在先秦时期,不少哲人就把空间和时间联系起来考虑。战国时期成书的《管子·宙合》篇,把时间称为“宙”,空间称为“合”,其中说,“天地,万物之橐,宙合又橐天地”,意思是说,万物都包涵在天地之内,而天地又包涵在时空的“宙合”之中。墨家对时空的认识又有了新发展,他们把空间称为“宇”,包括东南西北、四面八方的各种不同场所和方位,把时间称为久,“宇久”就是现代的宇宙。

物质无限可分论的最旱提出者 战国的惠施已经认识到“至小无内,谓之小一”,意思是说物的构成单位没有内部的极限,是无限小的。与惠施同时代的辩者还用具体比喻来说明物质的无限可分性,即“一日之捶,日取其半,万世不竭”。这种物质不可穷尽的观点,比古希腊的原子论更深刻地反映了自然界的辩证本性。

对雪花晶体的认 识古代欧洲对雪花晶体的认识始于13世纪,阿尔伯特斯于1260年提到“雪花是星状的。”但对雪花晶体六角对称性的认识,西方直到开普勒才实现。1611年,开普勒在《把六角形的雪花作为新年礼物》的论文中肯定了雪花的六角晶体结构。中国古人对雪花晶体六角对称性的认识始于西汉的韩婴,公元前135年,他在《韩诗外传》中说:“凡草木花多五出,雪花独六出”。这比欧洲要早十几个世纪。

利用振动原理制成的喷水鱼洗 喷水鱼洗,一个类似铜盘的器物,其外缘上有一对称竖起的双耳。当盆内盛水时,如来回摩擦铜盆的双耳,会产生嗡嗡的响声,同时有水柱从水面升起。早在中国五代时期,晋国被辽国战败,晋皇帝投降时(946年)曾向辽太宗贡献了一个能喷水的双鱼瓷盆,这是我国古籍记载中最早的喷水鱼洗。铜质喷水鱼洗的出现则在北宋后期,在宣和年间(1119—1125)还出现了能喷水的玛瑙质鱼洗。

鱼洗喷水的原理是振动,一种规则的类似圆柱形板的板振动。振动从双耳传到侧壁,产生垂直于水面的横向振动,使水面溅起水花。

西方对板振动的研究始于18世纪下半叶德国的克拉尼。为使板振动变为可见,他在金属板上撒上一层薄砂,然后敲击金属板使它振动,板上的细砂就移到那些不振动的波节线上。他由此画下的各种振动图形就是克拉尼砂图。中国的喷水鱼洗比克拉尼振动板早7个世纪。

对共振现象的认识与实验 我国古代很早就对共振现象有记述,公元前3世纪—4世纪的《庄子》一书就记载了调瑟时发生的共振现象。这种基音与泛音共振现象的发现比西方早得多,欧洲直到15世纪才由达·芬奇首次进行共振实验。《墨子·备穴篇》还记述了共振现象的具体应用:在城墙根下每隔几米,挖一个坑,坑内埋置容量为70升—80升的陶瓮,瓮口蒙上皮革。若有敌人挖地道攻城,可以根据各陶瓮声响情况,确定敌人挖掘的位置和方向。

中国古代不仅很早就懂得共鸣现象,还掌握了消除共鸣的方法。唐代著作《刘宾客嘉话录》记载了这方面的一个故事:洛阳某和尚的房里挂有一个磬,经常自鸣发声,和尚因此惊忧成疾。一天朋友曹绍夔来访,发现磬的自鸣是由寺院的钟声引起的,就用锉把磬锉磨了几下,果然,钟再响时磬不再自鸣了。

世界上最早的游标卡尺 公元初年,王莽变法改制,制作了一种铜卡尺。它长14.22厘米,分固定尺和活动尺两部分。尺的正面刻有寸、分等刻度。从原理、性能、用途看,这个游标卡尺同现代的游标卡尺十分相似,但它比西方科学家制成的游标卡尺早1700多年。

常平架装置 公元4世纪前成书的《西京杂记》记载了长安工匠丁缓发明的被中香炉。当将香炉中的檀香木块点燃后,可以把香炉随便放进被子里,不仅不会烧坏被子,连香炉灰也不会撒出来。奥妙在于炉内有一种叫“常平架”的装置,它由内外两个金属环组成,两环用转轴联结,外环又通过另一转轴与外架联结。这种常平架装置在近代航海磁罗经、电罗经上有广泛应用。欧洲直到16世纪才出现常平架装置,比中国晚了1600多年。

物理相关的中国的世界第一还有许多,如磁偏角和磁倾角的发现、对太阳能的利用、潜望镜、透光铜镜、光的直线传播、小孔成像、十二平均律等方面的发明和发现,都是在世界上最早的

D. 求现代物理学的最新成果

2000~2009年度诺贝尔奖获奖名录

2000年12月10日第一百届诺贝尔奖颁发。

俄罗斯科学家阿尔费罗夫、美国科学家基尔比、克雷默因奠定了资讯技术的基础,而共同获得诺贝尔物理奖。

美国科学家黑格、麦克迪尔米德、日本科学家白川秀树因发现能够导电的塑料,而共同获得诺贝尔化学奖。

瑞典科学家阿尔维德·卡尔松、美国科学家保罗·格林加德、奥地利科学家埃里克·坎德尔因在人类脑神经细胞间信号的相互传递方面获得的重要发现,而共同获得诺贝尔医学及生理学奖。

詹姆斯· 赫克曼丹尼尔·麦克法登因发展了能广泛应用于个体和家庭行为实证分析的理论和方法,而共同获得诺贝尔经济学奖。

2001年12月10日第一百零一届诺贝尔奖颁发。

德国科学家克特勒、美国科学家康奈尔、维曼因在碱性原子稀薄气体的玻色-爱因斯坦凝聚态,以及凝聚态物质性质早期基础性研究方面取得的成就,而共同获得诺贝尔物理学奖。

美国科学家威廉·诺尔斯、巴里·夏普莱斯、日本科学家野依良治因在“手性催化氢化反应”领域取得的成就,而共同获得诺贝尔化学奖。

美国科学家利兰·哈特韦尔、英国科学家蒂莫西·亨特、保罗·纳斯因发现了细胞周期的关键分子调节机制,而共同获得诺贝尔生理学及医学奖。

2002年12月10日第一百零二届诺贝尔奖颁发。

美国科学家里卡尔多·贾科尼、雷蒙德·戴维斯、日本科学家小柴昌俊因在探测宇宙中微子方面取得的成就,并导致中微子天文学的诞生,而共同获得诺贝尔物理学奖。

美国科学家约翰·芬恩、日本科学家田中耕一、瑞士科学家库尔特·维特里希因发明了对生物大分子进行确认和结构分析、质谱分析的方法,而共同获得诺贝尔化学奖。

英国科学家悉尼·布雷内、约翰·苏尔斯顿、美国科学家罗伯特·霍维茨因选择线虫作为新颖的实验生物模型,找到了对细胞每一个分裂和分化过程进行跟踪的细胞图谱,而共同获得诺贝尔医学及生理学奖。

2003年12月10日第一百零三届诺贝尔奖颁发。

俄罗斯科学家阿列克谢·阿布里科索夫、维塔利·金茨堡、英国科学家安东尼·莱格特因在超导体和超流体理论上作出的开创性贡献,而共同获得诺贝尔物理学奖。

美国科学家彼得·阿格雷、罗德里克·麦金农因在细胞膜通道方面做出的开创性贡献,而共同获得诺贝尔化学奖。

美国科学家保罗·劳特布尔、英国科学家彼得·曼斯菲尔德因在核磁共振成像技术领域的突破性成就,而共同获得诺贝尔生理学及医学奖。

2004年12月10日第一百零四届诺贝尔奖颁发。

三位美国科学家戴维·格罗斯、戴维·波利泽和弗兰克·维尔泽克因在夸克粒子理论方面所取得的成就共同获得诺贝尔物理学奖。

以色列科学家阿龙-西查诺瓦、阿弗拉姆-赫尔什科和美国科学家伊尔温-罗斯因在蛋白质控制系统方面的重大发现而共同获得诺贝尔化学奖。

美国科学家理查德-阿克塞尔和琳达-巴克两人在气味受体和嗅觉系统组织方式研究中作出的贡献而共同获得诺贝尔生理学及医学奖。

奥地利女作家艾尔芙蕾德-耶利内克(Elfriede Jelinek)因"她小说和剧本中表现出的音乐动感,和她用超凡的语言显示了社会的荒谬以及它们使人屈服的奇异力量"获得诺贝尔文学奖

肯尼亚环保主义者马塔伊因在可持续发展方面的贡献获诺贝尔和平奖。

挪威经济学家基德兰德(Finn Kydland)和美国经济学家普雷斯科特(Edward Prescott)由于揭示了经济政策和世界商业循环后驱动力的一致性而共同获得2004年诺贝尔经济学奖,这是美国经济学家连续第5次获得诺贝尔经济学奖。

2005年12月10日第一百零五届诺贝尔奖颁发。

美国科学家奥伊-格拉布尔(Roy J. Glauber) 、约翰-哈尔(John L. Hall )和德国科学家特奥多尔-汉什(Theodor W. H

E. 20世纪物理学的主要成就有哪些

1、相对论

1905年,20世纪最伟大的科学天才爱因斯坦在他26岁时创立了狭义相对论,提出了不同于经典物理学的崭新的时空观和质(m)能(E)相当关系式E=mc2(此处光速C=3×108米/秒),在理论上为原子能的应用开辟了道路。

关于E=mc2,即物体贮藏的能量等于该物体的质量乘以光速的平方,这个数量大到令人难以想象的程度。我们不妨打个比方说,1克物质全部转化成的能量,相当于常规状态下燃烧36000吨煤所释放的全部热能;或者说,1克质量相当于2500万度的电能。

1915年,爱因斯坦又创立了广义相对论,深刻揭示了时间、空间和物质、运动之间的内在联系——空间和时间是随着物质分布和运动速度的变化而变化的。它成为了现代物理学的基础理论之一。

从1923年开始,爱因斯坦用他的后半生致力于统一场论的探索,企图建立一个既包括引力场又包括电磁场的统一场理论,虽然他没有取得成功,但是杨振宁和米尔斯于50年代创立了“杨—米尔斯场方程”,发展了所谓“规范场”的理论,使爱因斯坦梦寐以求的统一场论可望在规范场的基础上得以实现。

2、量子力学

1900年,普朗克创立了量子论,提出能量并非无限可分、能量的变化是不连续的新观念。1905年,爱因斯坦提出了光量子论,揭示了光的“波粒二象性”。1913年,玻尔把量子化概念引进原子结构理论。1923年,德布罗意提出物质波理论。1925年,海森伯和薛定谔分别建立矩阵力学和波动力学。1928年,26岁的狄拉克提出电磁场中相对论性电子运动方程和最初形式的量子场论,使包括矩阵力和波动力学在内的量子力学取得了重大的进展。

20代末量子力学的建立,是继1905-1915年相对论建立之后对经典物理学的又一次革命性的突破,它成功地揭示了微观物质世界的基本规律,加速了原子物理学和固态物理学的发展,为核物理学和粒子物理学准备了理论基础,同时也促进了化学键理论和分子生物学等的产生。因此,量子力学可以说是20世纪最多产的科学理论,迄今仍具有强大的生命力。

20世纪中后期5大科学成就

30年代以来,物质基本结构、规范场、宇宙大爆炸、遗传物质分子双螺旋结构、大地构造板块学说以及信息论、控制论、系统论等理论的创建,使人类的视野进一步拓展到更为宇观、宏观和微观的领域,成为人类文明进步的巨大推动力。

1、物质的基本结构

从远古时代开始,人们就在探讨物质是由什么组成的,有没有公共的基本单元。直到19世纪末,人们都认为这种共同的基元就是原子。1911年,卢瑟福发现原子内部有一个核;1913年,玻尔指出放射性变化发生在原子核内部,于是研究原子核的组成、变化规律以及内部结合力的核物理学应运而生。

1932年,查德威克发现了中子。从此,人们认识到各种原子都是由电子、质子和中子组成的,于是把这三种粒子和光子称为基本粒子。

但是,基本粒子并不“基本”。一方面,正电子、中微子、介子等新的基本粒子相继发现;另一方面,基本粒子还有其内部结构。60年代以来,出现了基本粒子结构的“夸克模型”、“层子模型”等,使40年代末诞生的一门新的独立学科——基本粒子物理学(又称高能物理学)至今方兴未艾,成果累累。

2、宇宙大爆炸理论

现代宇宙学的研究发端于爱因斯坦。他在1915年创立广义相对论后,用它来考察宇宙的结构问题,于1917年提出有限无边的宇宙模型。1922年,弗里德曼提出的非静态宇宙模型,认为宇宙是可能膨胀的。1929年,哈勃确定了星系红移(即退行速度)和距离之间的线性关系,证实了宇宙膨胀理论。1932年,勒梅特提出了宇宙爆炸说。

1948年,伽莫夫把核物理学的知识同宇宙膨胀理论结合起来,发展了大爆炸理论,并用它来说明化学元素的起源。这一宇宙大爆炸理论在1965年发现的宇宙背景辐射现象和1998年哈勃望远镜探测到距地球120亿光年之遥的星系中得到了有力的支持。

3、DNA分子双螺旋模型

1953年4月25日,英国《自然》杂志刊登了25岁的沃森和37岁的克里克合作研究的成果——DNA双螺旋结构的分子模型,这一成就后来被誉为20世纪生物学方面最伟大的发现,也被认为是分子生物学诞生的标志。

DNA是遗传基因的物质载体——脱氧核糖核酸的英文简称。1915至1928年间,摩尔根通过果蝇实验,证明了坐落在细胞核内染色体上的基因决定着生物性状,从而创立了基因理论。染色体是由蛋白质和DNA组成的。过去生物学界一直认为蛋白质是遗传信息的载体,直到1944年埃弗里等人通过实验才证明了遗传载体不是蛋白质,而是DNA。1953年DNA分子结构双螺旋模型的建立是打开遗传之谜的关键。60年代尼伦柏格等人破译了遗传密码,证明地球上所有生物的遗传密码都是相同的——DNA的4种核苷酸碱基的序列代表了基因的遗传信息,决定着蛋白质的20种氨基酸的组成和排列顺序。作为基因载体的DNA是生命的后台指挥者,生命的一切性状通过受DNA决定的蛋白质来表现。
4、大地板块构造学说
1912年,魏格纳提出大陆漂移说,认为在地质历史上的古生代,全球只有一块巨大陆地,周围是一片大洋;中生代以来,这块古陆开始分裂、漂移,逐渐成为现在的几个大陆和无数岛屿,原来的大洋则分割成几个大洋和若干小海。
大陆漂移说经半个多世纪的发展,由地幔对流说(1928年)、海底扩张说(1961年)等阶段,到1968年勒比雄等提出了全球大地板块构造学说,建造了全球被分为欧亚、美洲、非洲、太平洋、澳洲、南极六大板块和若干小板块的结构模型,得到了越来越多的科学验证,特别是海洋地质学的有力支持。
5、信息论、控制论、系统论
1948年,申农《通讯的数学理论》、维纳《控制论:关于动物和机器中控制和通信的科学》、贝塔朗菲《生命问题》的出版,标志着交叉科学信息论、控制论、一般系统论的诞生;1957年,古德等《系统工程学》的出版为系统工程论奠定了基础。60年代以来,又出现了新的交叉科学——突变论、协同论和耗散结构理论。
交叉科学不仅沟通了为数众多的自然科学学科,而且在方法论上也沟通了自然科学与社会科学。它向人们提供了定量、精确和最优的认识世界的方法,对人类社会产生了深刻的影响。
20世纪的5大尖端技术成果
在科学的先导和生产的促进下,20世纪发展起来五大尖端技术:核技术、航天技术、信息技术、激光技术和生物技术,在能源、材料、自动化、海洋和环境等高新技术方面也有了长足的进步。
1、核能与核技术
原子核的裂变和聚变反应将产生和释放出远大于机械能、化学能等产生的能量。核能的和平利用,为人类提供了一个既安全又清洁、取之不尽而用之不竭的能源宝库。
1942年,美国建成了世界上第一座原子反应堆,首次实现了人工控制的链式核裂变反应。1945年第一颗原子弹爆炸成功。1952年第一颗轻核聚变的氢弹爆炸成功。1954年,苏联建成世界上第一座原子能发电站。60年代以后,核电站进入实用阶段,发展至今已成为一种重要能源,约占全球发电总量的1/5。
核技术还广泛应用于农业、医疗、材料、考古和环保等领域。40年代放射性同位素开始大量生产,1947年比利发明了C14测定年代的方法,1951年开始使用Co60等放射性元素治疗癌症,70年代以来计算机x射线断层扫描技术(CT)广泛应用于临床,80年代初发展到核磁共振扫描技术(MRI)。
2、航天和空间技术
1903-1914年,齐奥尔科夫斯基提出以火箭为动力的航行理论,奠定了航天学的基础。1919年,戈达德提出火箭飞行的数学原理,并于1926年成功地发射了世界上第一枚液体燃料的火箭。1942年,布劳恩主持设计发射的液体军用飞箭成为二战后各国火箭发展的蓝本。
1957年,苏联用洲际导弹的火箭装置发射了世界上第一颗人造地球卫星,“空间时代”从此开始。1961年,苏联发射载人宇宙飞船,人类首次飞向太空。1969年,美国“阿波罗”11号飞船登月,人类在月球上留下了第一个脚印。1971年,苏联建造空间站,人类首次在太空中有了活动基地。1981年,美国发射航天飞机成功,从此人类可以自由进出太空。
自50年代后期起,人类开始对月球和太阳系各大行星,以及遥远的行星际空间进行探测,至今已发射了100多颗空间探测器,去揭示宇宙的形成与演化,探索生命的起源以及空间环境对人类生存环境的影响。
3、信息技术
信息技术是20世纪发展最快的技术领域。它对人类社会、经济、政治、文化等产生了全方位的巨大而深远的影响。
1906年,三极电子管的发明使电信号放大,从而使远程无线电通信成为可能。1947年,第一只晶体管的诞生为电子电路集成化和数字化提供了重要的基础。1945年问世的电子计算机,已经历了第一代(电子管,40年代中至50年代末)、第二代(晶体管,50年代末至60年代中)、第三代(集成电路,60年代中至70年代初)和第四代(大规模和超大规模集成电路,70年代初开始)等发展阶段,80年代开始对新一代的智能计算机、光学计算机和量子计算机的探索已取得初步成果。
随着大规模集成电路的出现,计算机向巨型化和微型化两极发展。70年代中,巨型机的向量运算速度超过了每秒亿次;微机则进入了千家万户,标志着个人电脑时代的来临。当今,巨型机的运算速度已达每秒3.9万亿次,而计算机互联网络则在2亿多网民的学习、研究、交流、贸易甚至娱乐等方面创造了崭新的工作和生活方式。
4、激光技术
1917年,爱因斯坦在研究光的辐射的过程中,提出了“受激辐射”的概念,奠定了激光的理论基础。1958年激光被发现。1960年美国制成了世界上第一台激光器,它用红宝石晶体做发光材料,用发光强度很高的脉冲氙灯做激发光源,在这种受激辐射作用下产生的一种超强光束就是激光。
继红宝石激光器之后,半导体激光器(1963年)、气体激光器(1964年)、自由电子激光器(1977年)乃至原子激光器(1977年)等相继问世。
5、生物技术
基因重组技术(又称基因工程)是20世纪下半叶蓬勃兴起和发展的现代生物技术的最前沿领域。60年代末至70年代初,阿尔伯和史密斯发现细胞中有两种“工具酶”,能对DNA进行“剪切”和“连接”;内森斯则使用工具酶首次实现了DNA切割和组合。DNA的重组能创造性地利用生物资源,实现人类改造生物的遗传特征、产生人类所需要的生物类型的意愿。80年代以来,已获得上百种转基因动植物,对农业发展具有重要意义。转基因药物的研制和生产则将为人类的健康带来新的福音。
除基因工程外,生物技术(即生物工程)还包括细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程等领域。1978年首例试管婴儿路易斯诞生、1996年克隆羊多莉的出现都是细胞工程的杰作;加酶洗衣粉和嫩肉粉等则是酶工程的产品;现代发酵工业始于青霉素的生产,现已大规模利用发酵工程生产抗生素等。至于根据需要对天然蛋白质的基因进行改造,生产出新的、自然界原本不存在的优质蛋白质,更是日益受到重视,被誉为第二代基因工程。
http://wenda.haosou.com/q/1368531692061658?src=140

F. 现代物理学领域三大理论成就

回顾了物理学发展的历史,讨论了二十一世纪物理学发展的方向。认为二十一世纪物理学将在三个方向上继续发展:(1)在微观方向上深入下去;(2)在宏观方向上拓展开去;(3)深入探索各层次间的联系,进一步发展非线性科学。可能应该从两方面去探寻现代物理学革命的突破口:(1)发现客观世界中已知的四种力以外的其他力;(2)通过审思相对论和量子力学的理论基础的不完善性,重新定义时间、空间,建立新的理论。
二十世纪即将结,二十一世纪即将来临,二十世纪是光辉灿烂的一个世纪,是个类社会发展最迅速的一个世纪,是科学技术发展最迅速的一个世纪,也是物理学发展最迅速的一个世纪。在 这一百年中发生了物理学革命,建立了相对信纸和量子力学,完成了从经典物理学到现代物理学的转变。在二十世纪二、三十年代以后,现代物理学在深度和广度上有了进一步的蓬勃发展,产生了一系列的新学科的交叉学科、边缘学科,人类对物质世界的规律有了更深刻的认识,物理学理论达到了一个新高度,现代物理学达到了成熟的阶段。

G. 有哪些最新的物理研究成果

测量与地球物理研究所(简称测地所)坐落在美丽的东湖之滨,是中国科学院知识创新工程试点单位,主要从事大地测量学、地球物理学与环境科学的基础研究,是中科院唯一从事大地测量学研究的研究所。主要研究方向:地壳局部和整体运动、地球内部结构及圈层的相互作用、大地测量在国防和工程建设中的应用研究,长江中游环境灾害的监测与研究,湿地演化与生态修复以及区域可持续发展研究等。其研究成果在我国国防和国民经济建设及环境变化、减灾防灾等领域发挥着重要作用。在国内地学界以学科精干、方向明确独树一帜,在国际大地测量学研究领域中占据一席之地。许厚泽院士曾任两届国际地潮委员会主席,两届国际重力委员会副主席等职务。
测地所是国务院批准的首批博士和硕士学位授予单位之一。拥有"测绘科学与技术"博士后流动站,固体地球物理学和大地测量学两个博士学位授予点,固体地球物理学、大地测量学和自然地理学三个硕士学位授予点。
测地所拥有一支以中青年为骨干的创新队伍,其中中国科学院院士1人,高级研究人员44人。高级专业技术职务人员中60%是45岁以下的青年科技骨干,一批年轻的博士已成为该所优势学科领域和重要科研项目的中坚力量,并形成了以他们为主体的具有较高研究水平的青年博士群体,拥有经验丰富的教师队伍。进入知识创新工程试点以来,我所有三篇论文获全国百篇优秀博士论文奖;2000年、2001年、2002年连续三年获中国科学院院长奖学金特别奖(全院每年不超过20名); 2001、2002、2003年连续三届在国际导航技术大会(ION GPS)上获研究生优秀论文奖,2004年有一篇论文获中科院首届优秀博士论文奖。
在学研究生除享受助学金外,同时实施“研究助理”制度和“奖学金”制度。博士生助学金和津贴合计最高可达1300元/月,硕士生最高可达950元/月。优秀研究生可申请奖学金,博士6000元/年,硕士3500元/年。
2006年测地所继续接受部分优秀应届本科毕业生免试为硕士生。
我也不知道这是不是你要的那些

H. 物理学界2019年最新研究成果

量子控制方面的最新发现,将可能会实现基于量子力学的超快量子计算:光诱导无能隙超导,超导电流的量子节拍。太赫兹和纳米尺度的物质和能量的量子世界(每秒几万亿次周期和十亿分之一米),对我们大多数人来说仍然是一个谜。爱荷华州立大学物理学和天文学教授王继刚(音译)说:我喜欢研究超导率超过千兆赫(每秒数十亿次)的量子控制,这是目前最先进的量子计算应用瓶颈。



使用太赫兹光作为控制旋钮来加速超电流,超导性是电在某些材料中无电阻的运动,通常发生在非常非常冷的温度下。太赫兹光是高频率光,每秒几万亿次的频率周期,它本质上是非常强和强大的微波爆发,在很短的时间内发射。王和一组研究人员证明,这种光可以用来控制超导态的一些基本量子特性。



包括宏观超电流流动、对称性破坏以及获得某些被认为是对称性所禁止的超高频量子振荡。这听起来既深奥又奇怪,但它可以有非常实际的应用。光诱导的超导电流为电磁设计量子工程应用的涌现,材料特性和集体相干振荡开辟了一条前进的道路,其研究于2019年7月1日发表在《自然光子学》(Nature Photonics)上。换句话说,这一发现可以帮助物理学家通过推动超电流,创造出速度极快的量子计算机。



如何控制、访问和操纵量子世界的特殊特性,并将它们与现实世界的问题联系起来,是当今科学界的一大推动。美国国家科学基金会(National Science Foundation)将这一“量子飞跃”纳入了未来研发的“十大理念”。科学基金会对量子研究的支持总结说:通过利用这些量子系统的相互作用,下一代用于传感、计算、建模和通信的技术将更加精确和高效。

I. 请举出许多事例来说明物理学的成就

牛顿是英国伟大的物理学家,在力学、光学等领域取得了卓著的成就,著名的三大运动定律,就是牛顿提出的;
阿基米德是古希腊著名的学者、物理学家,发现了著名的阿基米德原理及杠杆的平衡条件.
故答案为:牛顿第一定律;阿基米德原理.

J. 二十世纪以来物理学取得了哪些成就

  1. 普朗克(德国)发现普朗克辐射定律,并在论证过程中提出能量子概念和常数h(后称为普朗克常数),成为此后微观物理学中最基本的概念和极为重要的普适常量,成为量子论诞生和新物理学革命宣告开始的伟大时刻。

  2. 爱因斯坦(德)提出光子假设,成功解释了光电效应,确定了光子的存在。

  3. 康普顿(美)进一步证实了爱因斯坦的光子理论,揭示出光的二象性。(康普顿-吴有训效应)

  4. 玻尔(丹麦)通过引入量子化条件,提出了玻尔模型来解释氢原子光谱;提出互补原理和哥本哈根诠释来解释量子力学,他创立了哥本哈根学派,对二十世纪物理学的发展有深远的影响。

  5. 爱因斯坦1905年创立狭义相对论,1915年创立广义相对论。爱因斯坦的工作为核能开发奠定了理论基础,改变了人类的时空观。

  6. 海森堡(德)得益于爱因斯坦的相对论思路而于1925年创立起了矩阵力学,并提出不确定性原理及矩阵理论。

  7. 玻恩(德)对波函数做出统计学诠释。

  8. 埃伦费斯特(荷兰)--研究普朗克辐射定律的统计力学基础。埃伦费斯特的浸渐原理是经典物理和量子物理之间的一座桥梁。

  9. 德布罗意(法国)--提出物质波概念。

  10. 薛定谔(奥地利)建立量子力学中描述微观粒子在运动速率远小于光速时的运动状态的基本定律,后人称之为薛定谔方程。

  11. 狄拉克(英)给出描述费米子的物理行为的狄拉克方程,并且预测了反物质的存在。

  12. 朗之万(法)对顺磁性及抗磁性的研究。他提出用现代的原子中的电子电荷去解释顺磁性和抗磁性。1905年他提出关于磁性的理论,用基元磁体的概念对物质的顺磁性及抗磁性作了经典的说明。

  13. 泡利(奥地利)提出泡利不相容原理,预言中微子的存在。

  14. 科恩和霍恩伯格(美)提出密度泛函理论的基础。

  15. 费曼(美)的路径积分。费曼提出了费曼图、费曼规则和重正化计算方法,这成为了研究量子电动力学和粒子物理学不可缺少的工具。

  16. 朗道(苏联)提出的密度矩阵,相变理论,铁磁畴理论,液氦II的超流理论,费米液体理论等。

  17. 萨拉姆和温伯格(美)等提出的描述强力、弱力及电磁力这三种基本力及组成所有物质的基本粒子的理论(标准模型理论)。

  18. 杨振宁(中)和R.L.米尔斯(美)合作提出非阿贝尔规范场理论;他在粒子物理和统计物理方面做了大量开拓性工作,提出杨-巴克斯特方程,开辟了量子可积系统和多体问题研究的新方向等

  19. 杨振宁-李政道-吴健雄(中):弱相互作用中宇称不守恒定律。

  20. 格劳伯(美)于20世纪60年代提出光的相干性量子理论。利用光的相干性量子理论,人类可以研究光子大量的非经典特性,从而开拓更多研究领域和应用。

  21. ...

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