物理学面临的机遇和挑战

《物理学面临的机遇和挑战》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、万方数据2003年10月绵阳师范学院学报oct，2003苎丝堂篁!塑!竺!竺苎竺坠!!坚!竖些!!型坠!!!!堡堡兰堂；墼堕!；!新世纪物理学面临的机遇和挑战陶才德(西华师范大学物理与电子信息系，四川南克637【)02)摘要：回顾了20世纪物理学取得的进展与成就，指出了目前物理学在微观领域、宇观领域厦传统领域所遇到的主要困难．并对新世纪物理学的机遇和发展方向做出一些展望。关键词：物理学；成就；难题；发展前景中图法分类号：一13文献标识码：A文章编号：1672—612x(2003)05—0002_04站在2l世纪的门槛上，回顾一下上个世纪

2、物理学所取得的进展和成就，同时指出目前它所面临的难题并对在新世纪中物理学的发展前景作些思考，将是一件有意义的事情。120世纪物理学的进展与成就百年前物理学中所发生的重大革命产生了两个革命性的理论：量子力学和相对论。这两个理论的建立不仅标志着整个近代物理学的诞生，促进了其后一个世纪物理学的飞速发展，而且也带动了化学、生物学、医学和天文学等自然科学的发展，引发了一场新的技术革命，这场革命使人类由电气时代进入了全新的信息时代。如果说，没有相对论就不会有原子弹，不会有核电站，大家都容易理解的话，我们说，没有量子力学就没有全球经济．也一点不夸张。

3、因为，没有量子力学就没有半导体，没有半导体就没有晶体管，没有晶体管就没有集成电路，大规模集成电路，超大规模集成电路⋯⋯等，从而也就没有现代的计算机技术和信息技术，没有这样的微电子信息技术，全球经济从何谈起呢?20世纪物理学理论的发展成就，还体现在微观领域和字观领域里两个“标准模型理论”的建立。20世纪70年代到80年代，在微观领域所建立起来的“标准模型理论”是以夸克、轻子作为基本粒子，以弱作用和电磁作用统一理论及描述夸克之间的强相互作用的量子色动力学为框架的一种规范场理论。这个模型已取得了极大的成功，其中特别是由温伯格和萨拉姆所建立的弱

4、电统一理论，被认为是20世纪物理学最完美的理论。从这个模型看来，宇宙同及自然界的万事万物都是由六种夸克(u夸克、d夸克、s夸克、c夸克、b夸克和t夸克)和六种轻子(电子、Ⅳ子、r子及电子中微子、Ⅳ子中微子和r子中微子)通过四种相互作用(电磁作用、弱作用、强作用和引力作用)铸成。而在字观领域的“标准模型理论”则是20世纪40年代由伽奠夫在哈勃定律的基础上，运用物理学理论建立起来的“大爆炸宇宙论”。这个理论后经Gulh等人补充完善，并得到宇宙微波背景辐射发现和宇宙氦丰度测量的证实，它也被认为是目前描述宇宙起源和演化的最好的宇宙学理论。20世

5、纪的物理学在微观、宏观和宇观领域大步迈进的同时，其成果运用到各个技术领域，大大促进了激光技术、微电子技术、空间技术、核技术、生物技术、材料技术和信息技术的发展，从而促进了人类社会物质文明飞跃性的进步。所以，我们可以恰如其分地说，20世纪是一个物理学的世纪!收稿日期：0003．04．30作者简介：陶才德(194I。)，用，教授、j哽上生导师。主要从事理论物理、天体物理厦早期宇宙等学科的教学和科研工作。主研和骞研国家和省级科研及教改研究项目五项。先后在国内外著名学术刊物上发表论文三十余篇(其中被scI收录三篇)．并在量子宇宙及宇宙波西数的二

6、次量于化等方面做了一系列有刨见性的工作。1991年起被((中国物理快报))(英文版)聘为特约审稿人，1992年当进为中目引力与相对论天体物理学会理事，1994年起任四川省物理学会理事。2003年被聘为绵阳师范学院院客座教授。一2一

7、瀵鬻麟

8、≯戆露黪蘩黪鹈雾黪嚣鬟鹱鬻

9、≯囊瘩蓐黪缓≯爨黪臻劳瓣㈣嬲鞘獭黝鳓灞赠嬲≯万方数据2物理学面临的难题回顾大约一百年前世纪之交物理学的处境。那时，经典物理学(包括牛顿力学、经典热力学与统计物理学以及麦克斯韦电磁理论)大厦已经建成，并经受了科学实验和生产实践的验证。但是“在物理学晴朗天空的远处，还漂浮着几朵

10、小小的乌云”。迈克尔逊一莫雷实验和黑体辐射实验就是其中的两朵。这些实验无法在经典物理学的框架内获得解释．作为20世纪物理学基础的狭义相对沦和量子力学，正是在克服经典物理学所遇到的这些困难的过程中诞生的。因此，科学难题的提出和解决必将极大地推动科学的进步，并给人类带来巨大的益处。今天，我们刚跨入2l世纪，20世纪风光辉煌的物理学给我们留下一些什么科学难题呢?揭示这些难题的本质并寻找解决它们的途径将是新世纪物理学家面临的艰巨任务，这很可能会导致物理学中的新的动力学规律的出现，并深刻地影响2l世纪科学技术的发展。首先，在微观物理学领域的一个难

11、题是“对称性破缺的本质是什么?”对称性破缺是自然界的一个基本规律。1967年温伯格和萨拉姆提出弱电统一理论，预言了传递弱相互作用的中闻玻色子的质量，这一预言在1983年得到了实验的证实，其相一致的程度是惊人