《新世纪物理学面临的机遇和挑战(陈黎)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新世纪物理学面临的机遇和挑战(陈黎)（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、当代物理学面临的机遇与挑战陈黎 20120511443 物理学 2012摘要：在 20 世纪，物理学革命大大改变了我们对于空间、时间和物质以及我们自己在宇宙中的存在等问题的思考方式。它对许多诸如事物的终极本质、宇宙如何起源等一些重大问题做出了解答。它动摇了我们关于牛顿宇宙和宿命论的观念，并提出了有关平行宇宙、时间旅行和万物起源的问题。21 世纪已经到了，在这个充满机遇与挑战的时候我们又能做些什么呢？关键词：当代，物理学，机遇，挑战引言：当今世界是一个充满机遇与挑战的社会，物理同样如此，还有许多正等待我们解决的问题。虽然它们是一个又一个的难题，但是这也是我属于我们的机遇与挑战。很多科学家错生了时
2、代，我们更应该把握住这个挑战，让其变成我们的机遇，俗话说时势造英雄。我们要做的就是英雄。回顾历史1. 古代物理学时期这一时期是从公元前 8 世纪至公元 15 世纪，是物理学的萌芽时期。无论在东方还是在西方，物理学还处于前科学的萌芽阶段，严格的说还不能称其为“学” 。物理知识一方面包含在哲学中，如希腊的自然哲学，另一方面体现在各种技术中，如中国古代的科技。 这一时期的物理学有如下特征：在研究方法上主要是表面的观察、直觉的猜测和形式逻辑的演绎；在知识水平上基本上是现象的描述、经验的肤浅的总结和思辨性的猜测；在内容上主要有物质本原的探索、天体的运动、静力学和光学等有关知识，其中静力学发展较为完善；在
3、发展速度上比较缓慢，社会功能不明显。 这一时期的物理学对于西方又可分为两个阶段，即古希腊- 罗马阶段和中世纪阶段。1古希腊-罗马阶段（公元前 8 世纪至公元 5 纪） 。主要有古希腊的原子论、阿基米德（Archimedes，公元前 287-公元前212）的力学、托勒密（Claudius Ptolemaeus,约 90-168）的天文学等。2中世纪阶段（公元 5 世纪至公元 15 世纪） 。主要有勒哈增（AL-Hazen,约 965-1038）的光学、冲力说等。2. 近代物理学时期 （又称经典物理学时期）这一时期是从 16 世纪至 19 世纪，是经典物理学的诞生、发展和完善时期。物理学与哲学分离
4、，走上独立发展的道路，迅速形成比较完整严密的经典物理学科学体系。 这一时期的物理学有如下特征：在研究方法上采用实验与数学相结合、分析与综合相结合和归纳与演绎相结合等方法；在知识水平上产生了比较系统和严密科学理论与实验；在内容上形成比较完整严密的经典物理学科学体系；在发展速度上十分迅速，社会功能明显，推动了资本主义生产与社会的迅速发展。 这一时期的物理学又可细分为三个阶段。 1草创阶段（ 16 世纪至17 世纪） 。主要在天文学和力学领域中爆发了一场“ 科学革命” ，牛顿力学诞生。2消化和渐进阶段（18 世纪） 。建立了分析力学，光学、热学和静电学也取得较大的发展。3鼎盛阶段（19 世纪） 。相
5、继建立了波动光学、热力学与分子运动论、电磁学，使经典物理学体系臻于完善。3. 现代物理学时期这一时期是从 19 世纪末至今，是现代物理学的诞生和取得革命性发展时期。物理学的研究领域得到巨大的拓展，实验手段与设备得到前所未有的增强，理论基础发生了质的飞跃。 这一时期的物理学有如下特征：在研究方法上更加依赖大规模的实验、高度抽象的理性思维和国际化的合作与交流；在认识领域上拓展到微观（10-13）与宇观（200 亿光年）和接近光速的高速运动新领域，变革了人类对物质、运动、时空、因果律的认识；在发展速度上非常迅猛，社会功能十分显著，推动了社会的飞速发展。 这一时期的物理学又可大致地分为两个阶段。1革命
6、与奠基阶段（ 1895 年至 1927 年） 。建立了相对论和量子力学，奠定了现代物理学的基础。2飞速发展阶段（1927 年至今）产生了量子场论、原子核物理学、粒子物理学、半导体物理学、现代宇宙学、现代物理技术等分支学科。物理学面临的挑战1.宇宙起源：宇宙学观测表明宇宙是膨胀着的。通过对微波背景辐射和宇宙大尺度结构等的观测，宇宙的历史可以追溯到极早期发生的大爆炸。我们所知的基本物理，比如广义相对论和粒子物理标准模型，在那里都不适用。为理解宇宙起源，需要了解大爆炸时期的基本物理。2.暗物质的本质：现代宇宙学观测表明宇宙中存在暗物质和暗能量。但是它们的起源仍然是个谜。3.暗能量的本质。4.恒星、行
7、星的形成：天体的形成是天体物理学中的重要问题。适合生物存在的行星，在银河系中出现的几率到底是多少？5.广义相对论：广义相对论在所有尺度上都是正确的吗？6.量子力学：量子力学取得了巨大成功，但它描述的是自然的最终理论吗？也许它会在很小的距离上和非常复杂的系统中失效，是否可用来描绘整个宇宙也还值得探讨。7.标准模型：粒子物理标准模型无疑极为成功，但人们并没有理解夸克和轻子的质量混合的物理起源和中微子的质量等。8.超对称：存在低能超对称吗？超对称伴子的质量谱是什么？9.量子色动力学(QCD)：量子色动力学可以完全求解吗？10.弦论：超弦理论是一个有望成功地统一自然相互作用的理论，但它到底是什么？11
8、.时空的观念：时空是什么？超弦理论最终可能会放弃时间和空间这两个概念。12.物理理论是否与环境相关：物理的基本参数和规律都可以计算，还是仅由历史的或量子的偶然性决定，或者是由人择原理来确定？景观的图像是对的吗？13.新物态：存在常规实验可探查的一般非费米流体行为吗?14.复杂性：对一般的复杂大系统而言，其内在的混沌特性决定了系统的不可预测性。如何运用计算手段来分析这类系统、鉴别哪些特征？15.量子计算机：如何防止量子计算中的退相干 ？如何实际制造量子计算机？21 世纪物理学的机遇和发展方向机，就是天赐时机；遇，就是我们去闯荡，去感受，去把握。老天爷是公平的，一棵草一颗露珠；天无绝人之路。人生路
9、上，我们会有很多次机遇，或当官，或发财，或发明创造抓住一个，你就会成功。问题是，我们绝大部分的人总是与机遇擦身而过却有眼不识金香玉，或者机遇面前有心动无行动；到最后，抱怨老天不公平，认为自己生不逢时。有机遇就有挑战。打从我们一出生便面临各种挑战：学步时，我们摔得鼻青脸肿，却仍然贴着墙根站起来，继续走；学话时，就算咬到舌头，反复千遍，也要把音念准；上学后，两耳不闻窗外事，一心只读圣贤书，十多年如一日，放弃了兴趣和爱好；挑战就是我们遇到的种种困难，我们无法回避，也不应该回避。每战胜一个困难，我们就前进一步，而新的困难又拦在了我们前进的路上，吆喝，叫阵，我们别无选择，我们惟有迎难而上。成功需要机遇，
10、前进必临挑战。 “天将降大任于是人也，必先苦其心志，劳其筋骨，饿其体肤，空乏其身，行拂乱其所为。 ”说的就是这个理。我们人生之路不总是宽路、直路和上坡路，我们时时要面临窄路、弯路甚至是下坡路。宽路、直路和上坡路好比机遇；窄路、弯路、下坡路好比挑战，他们是相伴相生的，正所谓“ 困难与希望同在，机遇与挑战并存。 ”学习上，我们有宽敞明亮的教室，我们有先进的教学设施，我们碰到好老师等，都是机遇，抓住了它们，充分利用了它们，学习就更上一层楼；学习的重担，考试的压力，父母的期望等，可算是挑战，我们正视它们，迎难而上，才可取得学习的硕果。物理学的研究本来就是一条坎坷的道路，必须学会忍受孤独，耐住寂寞。人家都说科学家是一群“疯子” ，但就是这群“疯子” ，为人类的进步与发展做出了巨大贡献，遭遇挫折时，不要轻言放弃，调整心态，改变自己，机会迟早会眷顾你。参考文献1大卫格罗斯 物理学的将来的演讲 科学时报 2005 年 03 月 07 日
