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1、诺贝尔物理学奖教学论文最新整理：侯 军、前言诺贝尔物理学奖的颁发已经持续将近100年了。这100年正是现代物理学大发展的时期。诺贝尔物理学奖包括了物理学的许多重大研究成果，遍及现代物理学的各个主要领域。100年来的颁奖显示了20世纪物理学发展的轨迹。可以说，诺贝尔物理学奖是20世纪物理学伟大成就的缩影，折射出了现代物理学的发展脉络。诺贝尔物理学奖的颁发体现了物理学新成果的社会价值和历史价值，对科学进步有举足轻重的作用。每年的10月中旬，诺贝尔奖的宣布成了世界各国公众普遍关注的新闻。从这一点就可以看出，诺贝尔奖有何等广泛的社会影响，人们关心比较多的是：什么项目获奖？是哪国人得奖？他们作出了什么贡
2、献？他们是怎样取得成果的？每年年末或翌年年初，各种报刊杂志，特别是科普杂志往往都要刊载几篇有关诺贝尔奖的文章，以飨读者。本书把近百年历届诺贝尔物理学奖的资料集中在一起，比较系统地提供给读者。本书按年代分述获奖情况，主要阐述各奖项的科学成果，这些成果的意义和价值，分析其历史渊源和社会背景，这些成果是在怎样的历史条件下取得的？经过了哪些准备？同时也将介绍获奖者的生平业绩，对物理学发展作出的杰出贡献，着重说明他们的创造性活动、他们的思想源泉、他们执著追求和献身科学的精神。我们还刻意收集他们从小热爱科学、接受教育的成长历程，以及他们作出成果的经验和体会。例如：他们是如何继承前人、吸收他人的成果，作出伟
3、大综合；又是如何在综合的基础上进行创新？他们是如何作出突破性进展的？他们为什么能取得突破性的进展？以及他们是怎样提出假设，怎样设计新实验，怎样取得决定性的科学结论？他们是怎样开拓新领域、研究新问题、创建新学科的？本书根据以下资料编写：各届诺贝尔物理学奖颁发典礼上的授奖致词和获奖者的领奖演说词；得奖者的主要著作、自述或启传，以及其他有关的资料，其中包括瑞典皇家科学院每年发布的诺贝尔物理学奖信息。在编写本书的过程中，作者体会到，诺贝尔物理学奖的研究和总结，有极其丰富、极其深刻的内涵。研究历届诺贝尔物理学奖的具体内容、得奖原因、社会反应以及获奖者的生平、贡献和经验，可以得到多方面的启示，对我们的教育
4、、科研和决策都有一定的借鉴作用，也可为赶超世界先进水平提供资料和咨询。比起这个目标来，我们的工作还很粗糙，只能起到一点抛砖引玉的作用。我们才疏学浅，实在难以充分地、全面地、深入地消化诺贝尔物理学奖给人们提供的各种有价值的信息。对于书中的错误和纰漏，诚望读者不吝指教。我们希望本书能为物理学工作者、大中学物理教师和学习物理学的学生提供一本有益的参考书，并且也能成为对物理学史，特别是对现代物理学发展史有兴趣的广大读者有所裨益的一本科普读物。一、诺贝尔物理学奖简介诺贝尔（Alfred Bernhard Nobel，18331896）是一位瑞典发明家的儿子，他从小健康欠佳，因此主要靠家庭教师教育。他曾在
5、彼得堡学习工程，也曾到美国，在伊里克逊（John Ericsson）指导下学习了大约一年。诺贝尔在他父亲的工厂里做实验时，发现当把甘油炸药分散在漂白土或木浆之类的惰性物质中时，可以更安全地处理。他还发明了其它炸药和雷管，并取得了这些发明的专利权。诺贝尔因炸药的制造和巴库油田的开发而得到了一笔巨额财产。他终生未婚，被认为是一个有自卑感和孤独感的人。他对同伴常抱一种嘲笑态度，但他为人心肠慈善，对人类的未来满怀希望。诺贝尔留下9百万美元的基金，他在遗嘱中写道：“这些基金的利息每年以奖金的形式分发给那些在前一年中对人类作出最大贡献的人，上述利息分为相等的五部分：一部分奖给在物理学领域有最重要发现和发明
6、的人；一部分奖给在化学上有最重要发现和改革的人；一部分奖给在生理学或医学上有最重要发现的人；一部分奖给文学领域内著有带理想主义倾向的最杰出作品的人；一部分奖给在促进国家之间友好、取缔或裁减常备军以及举行和促进和平会议方面作出显著贡献的人。”“物理学奖和化学奖由瑞典科学院颁发，生理学或医学奖由斯德哥尔摩的加罗琳斯卡研究院颁发，文学奖由斯德哥尔摩研究院颁发，和平奖由挪威议会推选出的一个五人委员会颁发。”诺贝尔的遗产留给了一个当时并不存在的基金会。1897年元月，当他的遗嘱宣读后，他的某些亲属曾对此提出了争议。一些被委派负责颁发奖金的机构（因事先都未曾商量）开始时也对承担这一困难任务感到犹豫，三年后
7、问题才得到解决，1900年6月作为遗产合法继承者的诺贝尔基金会成立，1901年12月颁发了第一届诺贝尔奖。诺贝尔提出奖金只授予“前一年间”所做的工作这一规定，从一开始就未实行。这是因为推选委员会考虑到要确认一项成果对物理学的贡献的价值，往往需要许多年。诺贝尔奖不授予毕生的工作，而授予那些有特殊成果的工作。狄塞留斯（Arne Tiselius）在担任诺贝尔化学委员会主任期间，曾经写道：“诺贝尔奖不能由于我称之为科学上良好行为而授予。有许多伟大人物，他们曾起到导师、组织者和鼓舞源泉的作用，但当要找出一项具体的贡献、具体的发明时，也许会一无所获。”诺贝尔奖只授予活着的人们，并且按照传统，没有任何一次
8、诺贝尔奖授予三人以上的小组。每年秋天，大约有650封信发到瑞典皇家科学院成员、物理学和化学的诺贝尔委员会的成员、从前的物理学奖和化学奖获得者、瑞典8所大学以及科学院选出的4050个大学和研究所的物理学教授和化学教授，以及外国的研究院和大型研究所的其他科学家，以征求诺贝尔科学奖的获奖者名单。这样，大约有60100名物理学家被提名为候选人，然后，由一些非常严肃认真的人组成一个小组，承担这项繁重的业余工作，细心研究提出人选。有一位委员会主席说过：“你无法确定谁是最好的，因而唯一可行的是另外一种办法：即试图寻找一位特别值得推荐的候选人”。自1901年到2003年的103年中，诺贝尔物理学奖有6届由于世
9、界大战和经济萧条而没有颁发（1916年，1931年，1934年和1940年1942年）。所以物理学奖实际上只颁发了97届，共有171人次，170位科学家获得过诺贝尔物理学奖。其中美国著名物理学家巴丁是唯一的在物理学领域中两次获得诺贝尔物理学奖的物理学家。表119012003年诺贝尔物理学奖获得者的国籍分布统计国籍美国英国德国法国瑞典瑞士荷兰苏俄丹麦意大利人数76212110448933续表1国籍奥地利加拿大日本中国波兰印度巴基斯坦总计人数2142111171从1901年2003年诺贝尔物理学奖获得者的国籍和统计（表1）中可以看到，全世界有17个国家的171位物理学家（以下均指人次）获此殊荣。获
10、奖者最多的国家是美国，共76人；英国和德国并列第3；中国有两位，他们是杨振宁和李政道。统计发现，若以1945年第二次世界大战结束为界，分成前45年和后52年，则可以明显看到一个现象：即在前45年中，美国获诺贝尔物理学奖的人数比英国与德国少，美国在这段时间内有8人获物理学奖，而英国10人，德国11人。这一情况说明，在第二次世界大战以前，自然科学特别是物理学研究的中心在欧洲，尤其是在德国。德国格丁根大学是当时公认的世界理论物理研究中心，一大批诺贝尔物理学奖获得者曾在那里学习或工作过。而英国剑桥大学的卡文迪什实验室则是实验物理的研究中心，很多新发现都是在那里作出的。可是自第二次世界大战结束至今的53
11、年中，获得诺贝尔物理学奖的美国人和具有美国国籍的科学家明显增多，世界自然科学的研究中心已从欧洲转移到了美国。表2列出了诺贝尔物理学奖的获奖项目在各专门学科的获奖次数。需要指出的是获奖项目在各专门学科的划分只是相对的，因为同一内容完全可以归入到两个甚至三个不同学科中，同一年的奖项也可因人而分在多个不同的学科中。表2诺贝尔物理学奖获奖项目分布项目或分之获奖人数热学、物性学、分子物理学7光学11量子力学、量子电动力学、弱电统一理论27X射线学7原子物理学9核物理学15粒子物理学41凝聚态物理学20磁学4无线电电子学10波谱学15天体物理学10低温物理与超导14新效应12物质微观结构8新技术20从表2
12、可以看到，在物理学领域中，获奖次数最多的学科是粒子物理学、量子理论（量子力学、量子电动力学、弱电统一理论）和凝聚态物理学，这三门学科都是20世纪物理学发展的主要分支，也是研究物质微观规律的基本学科。自从1895年发现X射线和1896年发现放射性，物理学在物质的微观结构上的研究在100年间取得了巨大的成就。从表2也可看到，新技术和新方法的获奖项目也占了一定的比例。1909年的诺贝尔物理学奖就授予在无线电通讯技术的推广和应用中作出突出贡献的意大利科学家马可尼和德国物理学家布劳恩。1939年的诺贝尔物理学奖奖给了发明和制造出回旋加速器的美国物理学家劳伦斯。1960年的诺贝尔物理学奖授予发明了气泡室的
13、美国物理学家格拉塞。1992年物理学奖授予发明和研制出多丝正比探测器的法国实验物理学家夏帕克。1997年物理学奖授予发展了用激光冷却和捕获原子方法的美国物理学家朱棣文、法国物理学家科恩-塔诺季和美国物理学家菲利普斯。诺贝尔物理学奖如果按理论方面和实验方面来划分，初步统计，理论方面为52人次，实验方面为95人次。可以看出，实验方面的比重远大于理论方面。如果把新技术的开发也算在实验的名下，则实验的比例就更大了。回顾1901年以来近一个世纪诺贝尔物理学奖的颁发，从它的项目可以清晰地显现20世纪物理学发展的脉络。第一个25年，诺贝尔物理学奖主要反映世纪之交及随后的年代里现代物理学革命的基本内容。值得注
14、意的是，有些项目并不一定是获奖者最突出的成就。爱因斯坦1921年因理论物理学的成果得奖，主要奖励他在光电效应方面的工作。主持者特别申明，此奖与相对论的创建无关。这件事反映了20世纪初学术界对相对论的怀疑态度；迈克耳孙1907年因光谱学和精密计量得奖，却闭口不提迈克耳孙-莫雷实验的零结果以及由此造成的影响，然而，以太漂移实验的结果对经典物理学的冲击是众所周知的。在量子现象和原子物理学方面，诺贝尔物理学奖的判定总的来说是公正的。维恩黑体辐射定律的研究（1911年诺贝尔物理学奖）、普朗克发现能量子（1918年诺贝尔物理学奖）以及佩兰证实物质结构的不连续性（1926年诺贝尔物理学奖），为微观世界的不连
15、续性提供了基本的依据，这是现代物理学的又一个出发点。在这25年中，除了某些项目，例如瑞利关于气体密度的研究（1904年诺贝尔物理学奖）、李普曼关于彩色照相的研究（1908年诺贝尔物理学奖）、马可尼、布劳恩关于无线电报的研究（1909年诺贝尔物理学奖）、范德瓦耳斯关于气液状态方程的研究（1910年诺贝尔物理学奖）、纪尧姆关于合金反常特性的研究（1920年诺贝尔物理学奖）等属于经典物理学范畴的扩充和应用外，首届诺贝尔物理学奖就由于发现X射线授予伦琴，正是这一发现拉开了现代物理学革命的序幕。X射线的发现和随后放射性和电子的发现以及作为其起因的阴极射线的研究相继在1902年、1903年、1905年、1906年授予诺贝尔物理学奖。射线的研究导致了原子核的发现，虽然卢瑟福没有得到诺贝尔物理学奖，但在1908年获得了诺贝尔化学奖。X射线的研究，特别是X射线光谱学的研究，为原子结构提供了详细的信息，为此劳厄获得了1914年诺贝尔物理学奖（发现X射线衍射）、亨利布拉格和劳伦斯布拉格获得了1915年诺贝尔物理学奖（X射线晶体结构分析的研究）、巴克拉获得了1916年诺贝尔物理学奖（发现元素的标识X辐射）以及卡尔西格班获得了1924年诺贝尔物理学奖（X射线光谱学）。密立根的基本电荷实验和光电效应实验获得了1923年的诺贝尔物理学奖，弗兰克和古斯
