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1、同学们好！同学们好！第七篇第七篇 结束语结束语 物理学的精髓在于探索求知物理学的精髓在于探索求知物理课 初中 2年 高中 3年 大学 1年以后 ？有些什么收获 ？ 提炼出其中最有 价值的部分!基础知识 思想方法 科学观念一. 物理学的精髓在于探索未知1. 物理学是关于物质世界基本结构，基本相互作用和基本运动规律的科学基本粒子 三大家族元素，原子结构 分子式.生物大分子 细胞，器官.物理化学，量子化学 ，生物物理，分子生物学物理化学生物物质 结构相互 作用交叉 学科四种基本 相互作用各种化学键？“物理学研究最简单的过程或复杂过程中最基本，最 简单的成分，而把所有的复杂性分化给其它科学。”逻辑前提
2、越简单，结论越具普遍性物理学是一切 自然科学，工程技术的基础。2. 20世纪物理学的主要成就 1) 发现和研究了不同层次的物质系统原子分子系统（凝聚态）原子核系统夸克系统轻子系统宇宙系统2) 发现和研究了物质系统内部的相互作用，确立了四 种基本相互作用。引力相互作用 - - - - - - - - - - - - - - - 强相互作用电磁相互作用电弱相互作用弱相互作用- - - - - - - - - -统一大统一3) 发现了支配物质运动的两大基本规律相对论和 量子力学。 经典物理力学 实物粒子时空变换统一相对论力学量子力学量子统计物理电磁学场 基本属性 统一热力学和统计物理 大量粒子体系相
3、对论量子力学相对论量子场论 .3. 物理学面临的难题本世纪末：（李政道）四个难题天体粒子类星体、 爆暗物质 对称性破缺夸克不可见两朵 乌云迈克尔孙实验 “零结果”相对论黑体辐射“紫外灾难”量子论近代 物理上世纪末 ： 类星体 ：60年代发现的强射电辐射源功率大 ：为普通星系几百万倍尺度小 ：光度变化周期为普通星系距离远：红移大，哈勃定律测算退行速度大，离地球目前已知的任何物理过程无法解释其能量机制问题如果远，能量机制？如果不远，红移机制？来自宇宙空间的 突然增强，目 前尚无法解释。99年1月23日，美国和意大利科学家发现最强大的 射线爆发（GRB990123）：在数十秒内释放的能量相当于一万个
4、太阳在50亿年 里释放的能量的总和。假说：两颗中子星相撞，中子星被黑洞吞噬，新 黑洞诞生产生爆发的星体以接近光速向地球运行， 使爆发的强度看上去比实际强度大得多 暗物质所观测到的恒星及星系的运动速度远比用邻近全部 可见物质所能解释的快得多在恒星，星系间存在许多 “暗”物质。 （宇宙的起源p67 有一个妙喻 ）1983年，美、英、荷联合发射红外天文卫星，探测 宇宙物质分布：90%或更多物质以暗物质形式存在。 暗物质形式？中微子？引力微子？光微子？磁单极 ？问题如果存在， 什么形式？ 如果不存在，如何解释星系成团性 ？1999年6月3日，美国肯尼迪航天中心“发现者”号航 天飞机搭载中国科学家参加研
5、制的阿尔法磁谱仪（ AMS）升空。探测暗物质、第一次直接观测宇宙中的带电粒子.中国科学家的工作：研制钕铁硼永磁体；整个探测器的机械结构的设计、制造、环境实验。 对称性破缺粒子物理实验不断发现对称破缺原因 对真空的认识用高能 量激发真空，找回失去的对称性。待证实 夸克不可见 （红外奴役，渐近自由，色禁闭）物质的无限可分性 无限可分割？ 亚夸克层次结构？其它 ：关于复杂性，非线性，非平衡态的理论还很不完善离大统一还相当遥远。 .物理学发展方向更大范围 更深层次 更复杂领域二. 物理学的思想方法和科学观念1. 物理学描述的是关于实在世界的模型，而不是世 界本身。建模 ：抓住主要矛盾，屏弃次要因素，将
6、研究对 象简化为模型，讨论模型的特征和规律。不同问题使用不同模型：理想气体分子速率分布 质点 能均分定律 质点系 分子碰撞 刚性小球 理论的进化 模型的改进模型（假说）实验物理概念、规律与自然实在并非完全同：避免僵化粒子、场时间、空间波粒二象性 .物理模型2. 物理属性是客体与观察者关系的反映相对论： 质量、长度、时间等与参考系选择有关 量子力学： 量子现象属于微观客体和实验装置整体分形科学： 标度不同，客体的维数，有限、无限性不同 。自然常数 e、c、h自然界对人类认识自然的精度所给以的基本限制物理学对事物本性的认识是一个无限逼近，永无终结 的过程。曼德勃罗“观测对象+测量仪器+由观察者的眼
7、睛、神经系统 、大脑组成的自我 = 世界” 冯.诺依曼“数值结果应当依赖于物体对观察者的相对关系，这一观 念乃是世纪物理学的精神”3. 自然规律的对称和统一“物理学在20世纪取得了令人惊讶的成功， 它改变了我们对空间与时间，存在与认识的看法， 也改变了我们描述自然的基本语言，在本世纪行将 结束之际，我们已拥有了一个对宇宙的崭新看法， 在这个新的宇宙观中，物质已失去了它原来的中心 位置，取而代之的是自然界的对称性”温伯格对称性是科学理论必须具备的基本特征对称性在现代物理中上升到作为构建理论出发点的地位对称性体现了物理学简单、和谐、统一的审美原则4. 学习的目的在于应用和创造例：两个问题 ：容器中装有大小不同的果子，颠簸容器，最后留在上面的是大的还是小的？你认为有外星人存在吗？依据是什么？回答中都体现了思想方法和科学观念，重视思维训练重视批判和创新。学科的交叉、整合、形成对自然界的整体认识， 树立新的自然观。
