物理學

物理學

物理學(拉丁語:Physica,希臘語:Φυσική,英語:Physics)是研究物質世界最基本的結構、最普遍的相互作用、最一般的運動規律及所使用的實驗手段和思維方法的自然科學,簡稱物理。“物理”一詞的最先出自古希臘文φυσικ,原意是指自然,泛指一般的自然科學。在古希臘人那裡,物理學就是“自然哲學”,出現了泰勒斯、阿基米德等一批著名的自然哲學家、科學家,“物理學”的名稱就來自亞里士多德的《物理學》一書。後來牛頓的經典物理學奠基之作,就叫做《自然哲學之數學原理》。由此可見,物理學的歷史源遠流長。在過去兩千年里,物理學與化學、天文學都曾歸屬於自然哲學,相提並論。直到十七世紀科學革命之後,物理學才成為一門獨立的實證科學。物理學與很多其它領域有相當的交集,從而發展出不少跨領域學科,如生物物理學、量子化學等等。物理學的疆界並不是固定不變的,物理學裡的創始突破時常可以用來解釋這些跨領域學科的基礎原理,有時還會開啟嶄新的跨領域研究。

基本信息

基本定義

物理學物理學

物理學是一種自然科學,注重於研究物質能量空間時間,尤其是它們各自的性質與彼此之間的相互關係。物理學是關於大自然規律的知識;更廣義地說,物理學探索分析大自然所發生的現象,以了解其規則。

物理學(Physics):物理現象、物質結構、物質相互作用、物質運動規律

物理學研究的範圍 ——物質世界的層次和數量級

空間尺度:

原子原子核、基本粒子、DNA長度、最小的細胞、太陽山哈勃半徑、星系團、銀河系、恆星的距離、太陽系、超星系團等。人蛇吞尾圖形象地表示了物質空間尺寸的層次。

微觀粒子Microscopic:質子 10-15 m

介觀物質mesoscopic

巨觀物質macroscopic

宇觀物質cosmological 類星體 10^26m

時間尺度:

基本粒子壽命 10s

宇宙壽命 10s

按空間尺度劃分:量子力學、經典物理學、宇宙物理學

按速率大小劃分: 相對論物理學、非相對論物理學

按客體大小劃分:微觀、介觀、巨觀、宇觀

按運動速度劃分: 低速,中速,高速

按研究方法劃分:實驗物理學、理論物理學、計算物理學

物理的理論方向包括:天體物理與天文、凝聚態物理、粒子、原子、核子等。美國大學的物理專業碩士分理論型和實驗型,前者偏向於以後從事教育和科研機構的工作類型,而後者偏向套用類行業,專業學習中也有很多的實驗室研究的要求。專業前50的學校通常要求:GPA3.3;GREV+Q>1300,GRESUB>700;IBT>93。IBT還是儘量要考到90以上才能在激烈的競爭中不容易被輕易擠掉。總的來說就是:好的GT成績+專業論文+計算機技術+結合了專業知識的PS與有針對性的推薦信等文書=更具有競爭力的申請背景=在物理方面更有競爭力的背景。

分類簡介

●牛頓力學(Mechanics)與理論力學(Rational mechanics)研究物體機械運動的基本規律及關於時空相對性的規律

●電磁學(Electromagnetism)與電動力學(Electrodynamics)研究電磁現象,物質的電磁運動規律及電磁輻射等規律

●熱力學(Thermodynamics)與統計力學(Statistical mechanics)研究物質熱運動的統計規律及其巨觀表現

●相對論(Relativity)研究物體的高速運動效應以及相關的動力學規律

●量子力學(Quantum mechanics)研究微觀物質運動現象以及基本運動規律

此外,還有:粒子物理學、原子核物理學、原子與分子物理學、固體物理學、凝聚態物理學、雷射物理學、電漿物理學、地球物理學、生物物理學、天體物理學等等。

研究領域

物理學研究的領域可分為下列四大方面:

1.凝聚態物理——研究物質巨觀性質,這些物相內包含極大數目的組元,且組員間相互作用極強。最熟悉的凝聚態相是固體和液體,它們由原子間的鍵和電磁力所形成。更多的凝聚態相包括超流和波色-愛因斯坦凝聚態(在十分低溫時,某些原子系統內發現);某些材料中導電電子呈現的超導相;原子點陣中出現的鐵磁和反鐵磁相。凝聚態物理一直是最大的的研究領域。歷史上,它由固體物理生長出來。1967年由菲立普·安德森最早提出,採用此名。

2.原子,分子和光學物理——研究原子尺寸或幾個原子結構範圍內,物質-物質和光-物質的相互作用。這三個領域是密切相關的。因為它們使用類似的方法和有關的能量標度。它們都包括經典和量子的處理方法;從微觀的角度處理問題。原子物理處理原子的殼層,集中在原子和離子的量子控制;冷卻和誘捕;低溫碰撞動力學;準確測量基本常數;電子在結構動力學方面的集體效應。原子物理受核的影晌。但如核分裂,核合成等核內部現象則屬高能物理。分子物理集中在多原子結構以及它們,內外部和物質及光的相互作用,這裡的光學物理只研究光學的基本性質及光與物質在在微觀領域的相互作用。

3.高能/粒子物理——粒子物理研究物質和能量的基本組元及它們間的相互作用;也可稱為高能物理。因為許多基本粒子在自然界不存在,只在粒子加速器中與其它粒子高能碰撞下才出現。據基本粒子的相互作用標準模型描述,有12種已知物質的基本粒子模型(夸克和輕粒子)。它們通過強,弱和電磁基本力相互作用。標準模型還預言一種希格斯-波色粒子存在。現正尋找中。

4.天體物理——天體物理和天文學是物理的理論和方法用到研究星體的結構和演變,太陽系的起源,以及宇宙的相關問題。因為天體物理的範圍寬。它用了物理的許多原理。包括力學,電磁學,統計力學,熱力學和量子力學。1931年卡爾發現了天體發出的無線電訊號。開始了無線電天文學。天文學的前沿已被空間探索所擴展。地球大氣的干擾使觀察空間需用紅外,超紫外,伽瑪射線和x-射線。物理宇宙論研究在宇宙的大範圍內宇宙的形成和演變。愛因斯坦的相對論在現代宇宙理論中起了中心的作用。20世紀早期哈勃從圖中發現了宇宙在膨脹,促進了宇宙的穩定狀態論和大爆炸之間的討論。1964年宇宙微波背景的發現,證明了大爆炸理論可能是正確的。大爆炸模型建立在二個理論框架上:愛因斯坦的廣義相對論和宇宙論原理。宇宙論已建立了ACDM宇宙演變模型;它包括宇宙的膨脹,黑能量和黑物質。從費米伽瑪-射線望運鏡的新數據和現有宇宙模型的改進,可期待出現許多可能性和發現。尤其是今後數年內,圍繞黑物質方面可能有許多發現。

物理學史

●伽利略·伽利雷(1564年-1642年)人類現代物理學的創始人,奠定了人類現代物理科學的發展基礎。

● 1900-1926年 建立了量子力學。

● 1926年 建立了費米狄拉克統計。

● 1927年 建立了布洛赫波的理論。

● 1928年 索末菲提出能帶的猜想。

● 1929年 派爾斯提出禁帶、空穴的概念,同年貝特提出了費米面的概念。

● 1947年貝爾實驗室的巴丁、布拉頓和肖克萊發明了電晶體,標誌著資訊時代的開始。

● 1957年 皮帕得測量了第一個費米面超晶格材料納米材料光子。

● 1958年傑克.基爾比發明了積體電路。

● 20世紀70年代出現了大規模積體電路。

物理與物理技術的關係:

● 熱機的發明和使用,提供了第一種模式:技術—— 物理—— 技術

● 電氣化的進程,提供了第二種模式:物理—— 技術—— 物理

當今物理學和科學技術的關係兩種模式並存,相互交叉,相互促進“沒有昨日的基礎科學就沒有今日的技術革命”。例如:核能的利用、雷射器的產生、層析成像技術(CT)、超導電子技術、粒子散射實驗、X 射線的發現、受激輻射理論、低溫超導微觀理論、電子計算機的誕生。幾乎所有的重大新(高)技術領域的創立,事先都在物理學中經過長期的醞釀。

物理學的方法和科學態度:提出命題 → 理論解釋 → 理論預言 → 實驗驗證 →修改理論。

現代物理學是一門理論和實驗高度結合的精確科學,它的產生過程如下:

①物理命題一般是從新的觀測事實或實驗事實中提煉出來,或從已有原理中推演出來;

②首先嘗試用已知理論對命題作解釋、邏輯推理和數學演算。如現有理論不能完美解釋,需修改原有模型或提出全新的理論模型;

④新理論模型必須提出預言,並且預言能夠為實驗所證實;

⑤一切物理理論最終都要以觀測或實驗事實為準則,當一個理論與實驗事實不符時,它就面臨著被修改或被推翻。

● 怎樣學習物理學?

著名物理學家費曼說:科學是一種方法,它教導人們:一些事物是怎樣被了解的,什麼事情是已知的,了解到了什麼程度,如何對待疑問和不確定性,證據服從什麼法則;如何思考事物,做出判斷,如何區別真偽和表面現象?著名物理學家愛因斯坦說:發展獨立思考和獨立判斷的一般能力,應當始終放在首位,而不應當把專業知識放在首位.如果一個人掌握了他的學科的基礎理論,並且學會了獨立思考和工作,他必定會找到自己的道路,而且比起那種主要以獲得細節知識為其培訓內容的人來,他一定會更好地適應進步和變化 。

● 學習的觀點:從整體上邏輯地,協調地學習物理學,了解物理學中各個分支之間的相互聯繫。

● 物理學的本質:物理學並不研究自然界現象的機制(或者根本不能研究),我們只能在某些現象中感受自然界的規則,並試圖以這些規則來解釋自然界所發生任何的事情。我們有限的智力總試圖在理解自然,並試圖改變自然,這是物理學,甚至是所有自然科學共同追求的目標。

以物理學為基礎的相關科學:化學,天文學,自然地理學等。

學科性質

基本性質

物理學是人們對無生命自然界中物質的轉變的知識做出規律性的總結。這種運動和轉變應有兩種。一是早期人們通過感官視覺的延伸,二是近代人們通過發明創造供觀察測量用的科學儀器,實驗得出的結果,間接認識物質內部組成建立在的基礎上。物理學從研究角度及觀點不同,可分為微觀與巨觀兩部分,巨觀是不分析微粒群中的單個作用效果而直接考慮整體效果,是最早期就已經出現的,微觀物理學隨著科技的發展理論逐漸完善。

其次,物理又是一種智慧型。

誠如諾貝爾物理學獎得主、德國科學家玻恩所言:“如其說是因為我發表的工作里包含了一個自然現象的發現,倒不如說是因為那裡包含了一個關於自然現象的科學思想方法基礎。”物理學之所以被人們公認為一門重要的科學,不僅僅在於它對客觀世界的規律作出了深刻的揭示,還因為它在發展、成長的過程中,形成了一整套獨特而卓有成效的思想方法體系。正因為如此,使得物理學當之無愧地成了人類智慧型的結晶,文明的瑰寶。

大量事實表明,物理思想與方法不僅對物理學本身有價值,而且對整個自然科學,乃至社會科學的發展都有著重要的貢獻。有人統計過,自20世紀中葉以來,在諾貝爾化學獎、生物及醫學獎,甚至經濟學獎的獲獎者中,有一半以上的人具有物理學的背景;——這意味著他們從物理學中汲取了智慧型,轉而在非物理領域裡獲得了成功。——反過來,卻從未發現有非物理專業出身的科學家問鼎諾貝爾物理學獎的事例。這就是物理智慧型的力量。難怪國外有專家十分尖銳地指出:沒有物理修養的民族是愚蠢的民族!

總之,物理學是對自然界概括規律性的總結,是概括經驗科學性的理論認識。

六大性質

1.真理性:物理學的理論和實驗揭示了自然界的奧秘,反映出物質運動的客觀規律。

2.和諧統一性:神秘的太空中天體的運動,在克卜勒三定律的描繪下,顯出多么的和諧有序。物理學上的幾次大統一,也顯示出美的感覺。牛頓用三大定律和萬有引力定律把天上和地上所有巨觀物體統一了。麥克斯韋電磁理論的建立,又使電和磁實現了統一。愛因斯坦質能方程又把質量和能量建立了統一。光的波粒二象性理論把粒子性、波動性實現了統一。愛因斯坦的相對論又把時間、空間統一了。

3.簡潔性:物理規律的數學語言,體現了物理的簡潔明快性。如:牛頓第二定律,愛因斯坦的質能方程,法拉第電磁感應定律。

4.對稱性:對稱一般指物體形狀的對稱性,深層次的對稱表現為事物發展變化或客觀規律的對稱性。如:物理學中各種晶體的空間點陣結構具有高度的對稱性。豎直上拋運動、簡諧運動、波動鏡像對稱、磁電對稱、作用力與反作用力對稱、正粒子和反粒子、正物質和反物質、正電和負電等。

5.預測性:正確的物理理論,不僅能解釋當時已發現的物理現象,更能預測當時無法探測到的物理現象。例如麥克斯韋電磁理論預測電磁波存在,盧瑟福預言中子的存在,菲涅爾的衍射理論預言圓盤衍射中央有泊松亮斑,狄拉克預言電子的存在。

6.精巧性:物理實驗具有精巧性,設計方法的巧妙,使得物理現象更加明顯。

諾貝爾獎

歷屆諾貝爾物理學獎獲得者:

1901年 威爾姆·康拉德·倫琴 (德國人) 發現 X射線
1902年 亨德瑞克·安圖恩·洛倫茲 、P. 塞曼(荷蘭人) 研究 磁場 對輻射的影響
1903年 安東尼·亨利·貝克勒爾 (法國人) 發現物質的 放射性
皮埃爾·居里 (法國人)、 瑪麗·居里 (波蘭人) 從事鐳元素的研究
1904年 J.W.瑞利(英國人) 從事氣體密度的研究並發現 氬元素
1905年 P.E.A.雷納爾德(德國人) 從事陰極線的研究
1906年 約瑟夫·約翰·湯姆生 (英國人) 對氣體放電理論和實驗研究作出重要貢獻
1907年 A.A.麥可遜(美國人) 發明了光學干涉儀並且藉助這些儀器進行 光譜學 和度量學的研究
1908年 加布里埃爾·李普曼 (法國人) 發明了彩色照相干涉法(即李普曼干涉定律)
1909年 伽利爾摩·馬可尼 (義大利人)、K . F. 布勞恩(德國人) 開發了無線電通信,研究發現理查森定律
1910年 翰尼斯·迪德里克·范德華(荷蘭人) 從事氣態和液態議程式方面的研究
1911年 W.維恩(德國人) 發現熱輻射定律
1912年 N.G.達倫 (瑞典人) 發明了可以和燃點航標、浮標氣體蓄電池聯合使用的自動節裝置
1913年 H·卡末林—昂內斯(荷蘭人) 從事液體氦的超導研究
1914年 馬克斯·凡·勞厄(德國人) 發現晶體中的 X射線 衍射現象
1915年 威廉·亨利·布拉格 、 威廉·勞倫斯·布拉格 (英國人) 藉助X射線,對 晶體結構 進行分析
1916年 未頒獎
1917年 C.G.巴克拉(英國人) 發現元素的次級X 輻射的特徵
1918年 馬克斯·卡爾·歐內斯特·路德維希·普朗克(德國人) 對確立 量子理論 作出巨大貢獻
1919年 J. 斯塔克 (德國人) 發現極隧射線的 都卜勒效應 以及電場作用下光譜線的分裂現象
1920年 C.E. 紀堯姆 (瑞士人) 發現鎳鋼合金的反常現象及其在精密物理學中的重要性
1921年 阿爾伯特· 愛因斯坦 (美籍猶太人) 發現了 光電效應 定律等
1922年 尼爾斯·亨利克·大衛·玻爾(丹麥人) 從事 原子結構 和原子輻射的研究
1923年 R.A.米利肯(美國人) 從事 基本電荷 和光電效應的研究
1924年 K.M.G.西格巴恩(瑞典人) 發現了X 射線中的光譜線
1925年 詹姆斯·弗蘭克 、G.赫茲(德國人) 發現原子和電子的碰撞規律
1926年 J.B.佩蘭(法國人) 研究物質不連續結構和發現沉積平衡
1927年 阿瑟·霍利·康普頓(美國人) 發現 康普頓效應 (也稱康普頓散射)
C.T.R. 威爾遜 (英國人) 發明了雲霧室,能顯示出電子穿過 水蒸氣 的徑跡
1928年 O.W 理查森(英國人) 從事熱離子現象的研究,特別是發現理查森定律
1929年 路易斯·維克多·德布羅意(法國人) 發現物質波
1930年 C.V.拉曼(印度人) 從事光散方面的研究,發現拉曼效應
1931年 未頒獎
1932年 維爾納·K. 海森伯 (德國人) 創建了量子力學
1933年 (1934年未頒獎) 埃爾溫·薛丁格 (奧地利人)、P.A.M.狄拉克(英國人) 發現原子理論新的有效形式
1935年 J. 查德威克 (英國人) 發現 中子
1936年 V.F. 赫斯 (奧地利人) 發現宇宙射線
C.D.安德森(美國人) 發現正電子
1937年 C.J.戴維森(美國人)、G.P.湯姆森(英國人) 發現晶體對電子的 衍射現象
1938年 E.費米(義大利人) 發現中子轟擊產生的新 放射性元素 並發現用 慢中子 實現核反應
1939年 (1940年~1942年未頒獎) E.O.勞倫斯(美國人) 發明和發展了回旋加速器並以此取得了有關 人工放射性 等成果
1943年 O.斯特恩(美國人) 開發了 分子束 方法以及 質子 磁矩的測量
1944年 I.I.拉比(美國人) 發明了著名氣 核磁共振 法
1945年 沃爾夫岡·E.泡利(奧地利人) 發現 不相容原理
1946年 P.W.布里奇曼(美國人) 發明了超高壓裝置,並在 高壓物理學 方面取得成就
1947年 E.V.阿普爾頓(英國人) 證實了電離層的存在
1948年 P.M.S. 布萊克特 (英國人) 改進了威爾遜雲霧室方法,並由此導致系列發現
1949年 湯川秀樹 (日本人) 提出核子的 介子 理論,並預言介子的存在
1950年 C.F.鮑威爾(英國人) 開發了用以研究核破壞過程的照相乳膠記錄法並發現各種介子
1951年 J.D.科克羅夫特(英國人)、E.T.S.沃爾頓(愛爾蘭人) 通過人工加速的 粒子轟擊 原子,促使其產生核反應(嬗變)
1952年 F.布洛赫、E.M. 珀塞爾 (美國人) 從事物質核磁共振現象的研究並創立原子核磁力測量法
1953年 F.澤爾尼克(荷蘭人) 發明了 相襯顯微鏡
1954年 馬克斯·玻恩 在量子力學和波函式的統計解釋及研究方面作出貢獻
W. 博特(德國人) 發明了符合計數法,用以研究原子核反應和 γ射線
1955年 W.E.拉姆(美國人) 發明了微波技術,進而研究氫原子的 精細結構
P.庫什(美國人) 用 射頻 束技術精確地測定出 電子磁矩 ,創新了核理論
1956年 W.H.布拉頓、J.巴丁、W.B.肖克利(美國人) 從事半導體研究並發現了電晶體效應
1957年 李政道 、 楊振寧 (美籍華人) 對 宇稱 定律作了深入研究
1958年 P.A.切倫科夫、I.E.塔姆、I.M.弗蘭克(俄國人) 發現並解釋了 切倫科夫效應
1959年 E .G. 塞格雷、O. 張伯倫 (美國人) 發現 反質子
1960年 D.A. 格拉塞 (美國人) 發明氣泡室,取代了 威爾遜 的雲霧室
1961年 R.霍夫斯塔特(美國人) 利用直線加速器從事高能電子散射研究並發現核子
R.L.穆斯保爾(德國人) 從事γ射線的 共振吸收 現象研究並發現了穆斯保爾效應
1962年 列夫·達維多維奇·朗道 (俄國人) 開創了凝集態物質特別是 液氦 理論
1963年 E. P.威格納(美國人) 發現基本粒子的 對稱性 以及 原子核 中支配 質子 與 中子 相互作用的原理
M.G.邁耶(美國人)、J.H.D.延森(德國人) 從事原子核 殼層模型 理論的研究
1964年 C.H.湯斯(美國人)、N.G.巴索夫、A.M.普羅霍 羅夫 (俄國人) 發明微波射器和雷射器,並從事 量子電子學 方面的基礎研究
1965年 朝永振一郎 (日本)、J. S . 施溫格 、R.P.費曼(美國人) 在 量子電動力學 方面進行對基本粒子物理學具有深刻影響的基礎研究
1966年 A.卡斯特勒(法國人) 發現和開發了把光的共振和磁的共振合起來,使光束與射頻電磁發生雙共振的雙共振法
1967年 H.A.貝蒂(美國人) 以核反應理論作出貢獻,特別是發現了星球中的能源
1968年 L.W.阿爾瓦雷斯(美國人) 通過發展 液態氫 氣泡和數據分析技術,從而發現許多 共振態
1969年 M.蓋爾曼(美國人) 發現基本粒子的分類和相互作用
1970年 L.內爾(法國人) 從事鐵磁和反鐵磁方面的研究
H. 阿爾文 (瑞典人) 從事 磁流體力學 方面的基礎研究
1971年 D.加博爾(英國人) 發明並發展了全息攝影法
1972年 J. 巴丁、L. N. 庫柏、J.R.施里弗(美國人) 從理論上解釋了 超導現象
1973年 江崎玲於奈 (日本人)、I.賈埃弗(美國人) 通過實驗發現半導體中的“隧道效應”和超導物質
B.D.約瑟夫森(英國人) 發現超導電流通過隧道阻擋層的 約瑟夫森效應
1974年 M.賴爾、A. 赫威斯 (英國人) 從事 射電天文學 方面的開拓性研究
1975年 A.N. 玻爾、B.R.莫特爾森(丹麥人)、J.雷恩沃特(美國人) 從事原子核內部結構方面的研究
1976年 B. 里克特 (美國人)、 丁肇中 (美籍華人) 發現很重的中性介子–J /φ粒子
1977年 P.W. 安德林 、J.H. 范弗萊克 (美國人)、N.F.莫特(英國人) 從事磁性和無序系統電子結構的基礎研究
1978年 P.卡爾察(俄國人) 從事低溫學方面的研究
A.A. 彭齊亞斯 、R.W.威爾遜(美國人) 發現 宇宙微波背景輻射
1979年 謝爾登·李·格拉肖、史蒂文·溫伯格(美國人)、A. 薩拉姆 ( 巴基斯坦 ) 預言存在弱中性流,並對基本粒子之間的弱作用和電磁作用的統一理論作出貢獻
1980年 J.W.克羅寧、V.L.菲奇(美國人) 發現中性K介子衰變中的宇稱(CP)不守恆
1981年 K.M.西格巴恩(瑞典人) 開發出高解析度測量儀器
N.布洛姆伯根、A.肖洛(美國人) 對發展雷射光譜學和高解析度 電子光譜 做出貢獻
1982年 K.G.威爾遜(美國人) 提出與相變有關的臨界現象理論
1983年 S.昌德拉塞卡、W.A.福勒(美國人) 從事星體進化的物理過程的研究
1984年 C.魯比亞(義大利人)、S. 范德梅爾 (荷蘭人) 對導致發現弱相互作用的傳遞者場粒子W±和Z 0的 大型工程 作出了決定性貢獻
1985年 K. 馮·克里津 (德國人) 發現量了霍耳效應並開發了測定物理常數的技術
1986年 E.魯斯卡(德國人) 在電光學領域做了大量基礎研究,開發了第一架 電子顯微鏡
G.比尼格(德國人)、H.羅雷爾(瑞士人) 設計並研製了新型電子顯微鏡—— 掃描隧道顯微鏡
1987年 J.G.貝德 諾爾斯 (德國人)、K.A.米勒(瑞士人) 發現氧化物 高溫超導體
1988年 L.萊德曼、M.施瓦茨、J.斯坦伯格(美國人) 發現μ子型 中微子 ,從而揭示了 輕子 的內部結構
1989年 W.保羅(德國人)、H.G.德默爾特、N.F. 拉姆齊 (美國人) 創造了世界上最準確的時間計測方法—— 原子鐘 ,為物理學測量作出傑出貢獻
1990年 J.I.弗里德曼、H.W.肯德爾(美國人)、理察·E.泰勒(加拿大人) 通過實驗首次證明了 夸克 的存在
1991年 皮埃爾 —吉勒·德·熱納(法國人) 從事對液晶、聚合物的理論研究
時間 人物 得獎原因
1992年 G.夏帕克(法國人) 開發了多絲正比計數管
1993年 R.A.赫爾斯、J.H.泰勒(美國人) 發現一對 脈衝雙星 ,為有關引力的研究提供了新的機會
1994年 BN.布羅克豪斯(加拿大人)、C.G.沙爾(美國人) 在 凝聚態 物質的研究中發展了 中子散射技術
1995年 M.L.佩爾、F.萊因斯(美國人) 發現了自然界中的 亞原子粒子 :Υ輕子、 中微子
1996年 D. M . 李(美國人)、D.D.奧謝羅夫(美國人)、理察·C.理查森(美國人) 發現在低溫狀態下可以無摩擦流動的氦- 3
1997年 朱棣文(美籍華人)、W.D.菲利普斯(美國人)、C.科昂–塔努吉(法國人) 發明了用 雷射冷卻 和俘獲原子的方法
1998年 勞克林(美國)、 斯特默 (美國)、 崔琦 (美籍華人) 發現了 分數量子霍爾效應
1999年 H.霍夫特(荷蘭)、M.韋爾特曼(荷蘭) 闡明了物理中電鍍弱 互動作用 的定量結構。
2000年 阿爾費羅夫 (俄羅斯人)、基爾比(美國人)、 克雷默 (美國人) 因其研究具有開拓性,奠定資訊技術的基礎, 諾貝爾物理獎 。
2001年 克特勒(德國)、康奈爾(美國)和維曼(美國) 在“鹼性原子稀薄氣體的玻色-愛因斯坦凝聚態”以及“凝聚態物質性質早期基礎性研究”方面取得成就。
2002年 雷蒙德·戴維斯 (美)、 小柴昌俊 (日)、 里卡爾多·賈科尼 (美) 在天體物理學領域做出的先驅性貢獻,打開了人類觀測宇宙的兩個新“視窗”。
2003年 阿列克謝·阿布里科索夫 (美俄雙重國籍)、 維塔利·金茨堡 (俄)、 安東尼·萊格特 (英美雙重國籍) 在 超導體 和超流體理論上作出的開創性貢獻。
2004年 戴維·格羅斯 、戴維·波利澤、 弗蘭克·維爾澤克 (均為美國人) 這三位科學家對夸克的研究使科學更接近於實現它為“所有的事情構建理論”的夢想。
2005年 美國 科羅拉多大學 的約翰·L·霍爾、 哈佛大學 的羅伊·J·格勞貝爾,以及德國路德維希·馬克西米利安大學的 特奧多爾·亨施 研究成果可改進 GPS技術
2006年 約翰·馬瑟 、 喬治·斯穆特 (均為美國人) 發現了 黑體 形態和宇宙微波背景輻射的擾動現象
2007年 阿爾貝·費爾 (法)、 彼得·格林貝格爾 (德) 先後獨立發現了“ 巨磁電阻 ”效應。這項技術被認為是“前途廣闊的納米技術領域的首批實際套用之一”。
2008年 小林誠、益川敏、 南部陽一郎 (日) 發現了次原子物理的 對稱性自發破缺 機制
2009年 英國籍華裔物理學家 高錕 “在光學通信領域中光的傳輸的開創性成就”
美國物理學家 韋拉德·博伊爾 (Willard S.Boyle)和 喬治·史密斯 (George E.Smith) “發明了成像半導體電路——電荷藕合器件圖像感測器CCD”
2010年 英國曼徹斯特大學 科學家 安德烈 · 蓋姆(俄)與 康斯坦丁 ·諾沃肖洛夫(俄) 在 二維空間 材料石墨烯的突破性實驗
2011年 美國加州大學伯克利分校 天體物理學家 薩爾·波爾馬特 、美國/澳大利亞 布萊恩·施密特 以及美國科學家 亞當·里斯 因發現宇宙加速膨脹最終能夠可能變成冰
2012年 法國科學家沙吉·哈羅徹(Serge Haroche) 與美國科學家大衛·溫蘭德(David J. winland) 實現對單個量子系統的操作和測量而不改變其量子力學屬性

國內院校

開設院校

北京
首都師範大學 北京師範大學 中國人民大學 清華大學
北京大學
天津
天津師範大學 南開大學
上海
上海師範大學 華東師範大學 復旦大學 上海交通大學
重慶
重慶文理學院 重慶三峽學院 長江師範學院 重慶師範大學
西南大學 重慶大學
河北
河北民族師範學院 邯鄲學院 河北北方學院 衡水學院
保定學院 石家莊學院 唐山師範學院 廊坊師範學院
邢台學院 河北科技師範學院 河北師範大學 河北大學
滄州師範學院
河南
許昌學院 安陽師範學院 鄭州大學 鄭州師範學院
新鄉學院 平頂山學院 洛陽師範學院 周口師範學院
商丘師範學院 南陽師範學院 信陽師範學院 河南師範大學
河南大學
山東
齊魯師範學院 濟寧學院 泰山學院 棗莊學院
濱州學院 菏澤學院 德州學院 濰坊學院
山東師範大學 青島大學 中國石油大學(華東) 中國海洋大學
魯東大學 曲阜師範大學 濟南大學 聊城大學
山東理工大學 臨沂大學 山東大學
山西
太原理工大學 山西大學 晉中學院 太原師範學院
運城學院 山西大同大學 山西師範大學 中北大學
忻州師範學院 山西師範大學現代文理學院 長治學院 呂梁學院
安徽
皖西學院 黃山學院 巢湖學院 淮南師範學院
安慶師範學院 阜陽師範學院 合肥師範學院 淮北師範大學
安徽師範大學 中國科學技術大學
江西
宜春學院 井岡山大學 江西科技師範大學 贛南師範學院
上饒師範學院 江西師範大學 南昌大學 東華理工大學
江蘇
常熟理工學院 蘇州科技學院 鹽城師範學院 南京曉莊學院
淮陰師範學院 南京信息工程大學 南通大學 江蘇師範大學
江蘇大學 揚州大學 南京師範大學 蘇州大學
東南大學 南京大學
浙江
麗水學院 台州學院 浙江海洋學院 溫州大學
浙江師範大學 寧波大學 浙江大學 杭州師範大學
紹興文理學院 湖州師範學院
湖北
湖北第二師範學院 湖北科技學院 湖北文理學院 湖北民族學院
湖北工程學院 江漢大學 三峽大學 長江大學
湖北大學 華中師範大學 中國地質大學(武漢) 武漢大學
湖北師範學院 黃岡師範學院 華中科技大學
湖南
湖南人文科技學院 湖南師範大學 邵陽學院 湖南科技學院
懷化學院 湖南文理學院 衡陽師範學院 湖南理工學院
湖南城市學院 吉首大學 湘潭大學 湖南科技大學
長沙理工大學 國防科學技術大學
廣東
湛江師範學院 廣州大學 深圳大學 中山大學
華南師範大學 南方科技大學 廣東第二師範學院 佛山科學技術學院
韶關學院 嘉應學院 韓山師範學院 惠州學院
肇慶學院 廣東石油化工學院
廣西
廣西民族師範學院 賀州學院 欽州學院 百色學院
玉林師範學院 廣西民族大學 廣西師範大學 廣西大學
河池學院 廣西師範學院
雲南
普洱學院 昭通學院 保山學院 文山學院
昆明學院 雲南民族大學 雲南大學 曲靖師範學院
玉溪師範學院 楚雄師範學院 紅河學院
貴州
興義民族師範學院 安順學院 凱里學院 銅仁學院
畢節學院 遵義師範學院 黔南民族師範學院 貴州師範學院
貴州師範大學 貴州大學
四川
西昌學院 內江師範學院 四川文理學院 四川理工學院
西華師範大學 四川師範大學 西華大學 西南民族大學
宜賓學院 綿陽師範學院 西南科技大學
陝西
西北大學 陝西師範大學 商洛學院 西安文理學院
延安大學 寶雞文理學院 鹹陽師範學院 陝西理工學院
榆林學院 渭南師範學院
青海
青海民族大學 青海師範大學
寧夏
寧夏師範學院 寧夏大學
黑龍江
黑河學院 牡丹江師範學院 大慶師範學院 哈爾濱學院
哈爾濱師範大學 齊齊哈爾大學 佳木斯大學 黑龍江大學
吉林
吉林大學 東北師範大學 延邊大學 長春師範大學
白城師範學院 通化師範學院 吉林師範大學 北華大學
遼寧
鞍山師範學院 渤海大學 瀋陽師範大學 遼寧師範大學
遼寧大學 瀋陽大學 大連大學
西藏
西藏大學
新疆
伊犁師範學院 喀什師範學院 新疆師範大學 新疆大學
石河子大學 昌吉學院
內蒙
內蒙古科技大學包頭師範學院 集寧師範學院 赤峰學院 呼倫貝爾學院
內蒙古師範大學 內蒙古民族大學
海南
海南師範大學 瓊州學院
福建
三明學院 閩江學院 龍巖學院 閩南師範大學
泉州師範學院 福建師範大學
甘肅
蘭州大學 甘肅民族師範學院 河西學院 蘭州城市學院
天水師範學院 隴東學院 西北師範大學 西北民族大學

院校排名

名次 一級學科 學科專業星級 學科專業層次 學校名稱 2014 綜合排名 辦學類型 辦學層次
1 物理學 6星級 中國頂尖學科專業 北京大學 1 中國研究型 中國頂尖大學
1 物理學 6星級 中國頂尖學科專業 南京大學 8 中國研究型 中國一流大學
1 物理學 6星級 中國頂尖學科專業 中國科學技術大學 14 中國研究型 中國一流大學
4 物理學 5星級 中國一流學科專業 清華大學 2 中國研究型 中國頂尖大學
4 物理學 5星級 中國一流學科專業 復旦大學 4 中國研究型 中國一流大學
6 物理學 4星級 中國高水平學科專業 上海交通大學 3 中國研究型 中國一流大學
6 物理學 4星級 中國高水平學科專業 武漢大學 5 中國研究型 中國一流大學
6 物理學 4星級 中國高水平學科專業 浙江大學 6 中國研究型 中國一流大學
6 物理學 4星級 中國高水平學科專業 吉林大學 9 中國研究型 中國一流大學
6 物理學 4星級 中國高水平學科專業 中山大學 10 中國研究型 中國一流大學
6 物理學 4星級 中國高水平學科專業 北京師範大學 11 中國研究型 中國一流大學
6 物理學 4星級 中國高水平學科專業 華中科技大學 12 中國研究型 中國一流大學
6 物理學 4星級 中國高水平學科專業 四川大學 13 中國研究型 中國一流大學
6 物理學 4星級 中國高水平學科專業 南開大學 15 中國研究型 中國一流大學
6 物理學 4星級 中國高水平學科專業 山東大學 16 中國研究型 中國一流大學
6 物理學 4星級 中國高水平學科專業 中南大學 17 中國研究型 中國一流大學
6 物理學 4星級 中國高水平學科專業 西安交通大學 18 中國研究型 中國一流大學
6 物理學 4星級 中國高水平學科專業 哈爾濱工業大學 20 中國研究型 中國一流大學
6 物理學 4星級 中國高水平學科專業 同濟大學 22 中國研究型 中國一流大學
6 物理學 4星級 中國高水平學科專業 華東師範大學 24 中國研究型 中國一流大學
6 物理學 4星級 中國高水平學科專業 大連理工大學 30 中國研究型 中國高水平大學
6 物理學 4星級 中國高水平學科專業 華中師範大學 36 行業特色研究型 中國高水平大學
6 物理學 4星級 中國高水平學科專業 西北大學 37 區域研究型 中國高水平大學
6 物理學 4星級 中國高水平學科專業 蘭州大學 38 中國研究型 中國高水平大學
6 物理學 4星級 中國高水平學科專業 華南師範大學 70 區域特色研究型 中國知名大學
6 物理學 4星級 中國高水平學科專業 山西大學 75 區域研究型 中國知名大學
6 物理學 4星級 中國高水平學科專業 國防科學技術大學
中國研究型 中國一流大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 中國人民大學 7 中國研究型 中國頂尖大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 湖南大學 28 中國研究型 中國高水平大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 西北工業大學 29 中國研究型 中國高水平大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 北京理工大學 32 中國研究型 中國高水平大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 重慶大學 33 中國研究型 中國高水平大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 中國礦業大學 35 行業特色研究型 中國高水平大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 北京科技大學 39 行業特色研究型 中國高水平大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 東北師範大學 40 行業特色研究型 中國高水平大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 中國地質大學 44 行業特色研究型 中國高水平大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 西南大學 50 區域研究型 中國高水平大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 中國石油大學 54 行業特色研究型 中國高水平大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 南京師範大學 54 區域特色研究型 中國高水平大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 西南交通大學 61 行業特色研究型 中國高水平大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 北京化工大學 63 行業特色研究型 中國高水平大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 鄭州大學 64 區域研究型 中國知名大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 西安電子科技大學 65 行業特色研究型 中國高水平大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 陝西師範大學 71 區域特色研究型 中國知名大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 上海大學 73 區域研究型 中國知名大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 東華大學 82 行業特色研究型 中國高水平大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 遼寧大學 83 區域研究型 中國知名大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 太原理工大學 85 區域研究型 中國知名大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 新疆大學 86 區域研究型 中國知名大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 河南大學 89 區域研究型 中國知名大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 華北電力大學 91 專業型 中國知名大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 浙江工業大學 93 專業型 中國知名大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 內蒙古大學 95 區域研究型 中國知名大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 湘潭大學 102 區域研究型 中國知名大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 昆明理工大學 109 區域研究型 中國知名大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 揚州大學 111 專業型 中國知名大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 浙江師範大學 115 專業型 中國知名大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 山東師範大學 120 專業型 中國知名大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 西北師範大學 129 專業型 中國知名大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 安徽師範大學 131 專業型 中國知名大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 延邊大學 134 區域研究型 中國知名大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 天津師範大學 138 專業型 中國知名大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 武漢科技大學 139 專業型 中國知名大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 中北大學 146 專業型 中國知名大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 河北師範大學 148 專業型 中國知名大學
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 長春理工大學 159 專業型
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 寧波大學 161 專業型
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 蘭州理工大學 163 專業型
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 廣西師範大學 168 專業型
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 雲南師範大學 174 專業型
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 杭州師範大學 176 專業型
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 四川師範大學 178 專業型
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 遼寧師範大學 187 專業型
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 哈爾濱師範大學 189 專業型
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 山西師範大學 197 專業型
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 長江大學 199 套用型
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 重慶郵電大學 211 套用型
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 煙臺大學 229 套用型
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 溫州大學 248 套用型
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 重慶師範大學 253 套用型
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 三峽大學 253 套用型
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 瀋陽師範大學 258 套用型
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 內蒙古科技大學 300 套用型
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 魯東大學 300 套用型
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 西華師範大學 309 套用型
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 吉林師範大學 313 套用型
28 物理學 3星級 中國知名學科專業 渤海大學 357 套用型

專業設定

培養目標

本專業培養掌握物理學的基本理論與方法,具有良好的數學基礎和實驗技能,能在物理學或相關的科學技術領域中從事科研、教學、技術和相關的管理工作的高級專門人才。

培養要求

本專業學生主要學習物質運動的基本規律,接受運用物理知識和方法進行科學研究和技術開發訓練,獲得基礎研究或套用基礎研究的初步訓練,具備良好的科學素養和一定的科學研究與套用開發能力。

知識技能

1、掌握物理學的基本理論和基本方法,具有較高的物理學修養;

2、掌握堅實的、系統的物理學基礎理論及較廣泛的物理學基本知識和基本實驗方法,具有一定的基礎科學研究能力和套用開發能力;

3、了解相近專業的一般原理和知識;

4、了解物理學發展的前沿和科學發展的總體趨勢;

5、了解國家科學技術、智慧財產權等有關政策和法規;

6、掌握資料查詢、文獻檢索及運用現代信息技術獲取相關信息的基本方法;具有-定的實驗設計,創造實驗條件,歸納、整理、分析實驗結果,撰寫論文,參與學術交流的能力。

主幹學科

物理學

主要課程

普通物理學

高等數學、力學、熱學、光學、電磁學、原子物理學、固體物理學、結構和物性

理論物理學

數學物理方法、理論力學、熱力學與統計物理、電動力學、量子力學、計算物理學入門等。

主要環節

包括生產實習,科研訓練,畢業論文等。一般安排10-20周。

就業前景

套用物理學專業的畢業生主要在物理學或相關的科學技術領域中從事科研、教學、技術開發和相關的管理工作。科研工作包括物理前沿問題的研究和套用,技術開 發工作包括新特性物理套用材料如半導體等,套用儀器的研製如醫學儀器、生物儀器、科研儀器等。套用物理專業的就業範圍涵蓋了整個物理和工程領域,融物理理 論和實踐於一體,並與多門學科相互滲透。

套用物理學專業的學生如具有紮實的物理理論的功底和套用方面的經驗,能夠在很多工程技術領域成為專家。我國每年培養本科套用物理專業人才約12000人。和該專業存在交叉的專業包括物理專業,工程物理專業,半導體和材料專業等。人才需求方面,我國對套用物理專業的人才需求仍舊是供不應求。

專升本(函授)

培養目標

本專業在大學物理專科的基礎上經過兩年半系統的函授學習,使學員系統掌握物理學的基礎理論、基本知識、實驗技能以及學習本專業所必需的高等數學知識;獲得進行科學研究的初步訓練,成為能在高等和中等學校進行物理學教學的教師、教育科研人員和其他教育工作者。

培養要求

本專業在大學物理專科的基礎上學習物理學的基礎知識、基本理論,得到物理實驗以及教育理論與實踐的基本訓練,初步具備進行物理學基本理論及其套用研究能力、從事物理教學和教學研究的基本能力。

課程

1、數學物理方法

本課程內容包括複變函數論基礎,傅立葉級數和傅立葉積分,數學物理方程的導出和定解問題、分離變數法、二階常微分方程的級數解法及特殊函式

2、理論力學

理論力學是普通物理力學的延續課,包括質點力學、質點系力學、剛體力學、分析力學等。

3、電動力學

本課程內容包括真空和介質中的靜電場和靜磁場以及它們在兩種介質分界面上的規律;變化的電磁場的激發和傳播的規律;與電磁現象的參照系變換相聯繫的時空理論——狹義相對論。

4、熱力學與統計物理

本課程內容包括熱力學、統計物理學兩部分。主要內容包括熱力學基本定律,熱力學函式及其套用,相平衡和化學平衡,不可逆過程熱力學簡介,機率論的基本知識,統計物理學的基本概念,玻耳茲曼統計分布律,量子統計,系統理論和漲落理論。

5、量子力學

本課程主要內容包括微觀粒子的波粒二象性與德布羅意假設,波函式與薛丁格方程,力學量的算符表示,定態微擾論,電子自鏇與全同粒子體系。

6、近代物理實驗

本課程是物理學專業的一門重要的基礎實驗課程,所涉及的物理知識面廣,並具有較強的綜合性和技術性。

7、物理教學論

本課程主要內容包括中學物理教學的目的和任務、中學物理學科的內容和結構、中學物理教學過程的規律和特點、中學生物理學習的認知特點和心理特徵、中學物理概念和規律的教學研究、中學物理教學測量與評價的理論與方法、中學物理教材分析等。

前沿領域

大型強子對撞機

希格斯玻色子(或許)已經在科學家們的掌握之中,但是,耗費了無數人心血和資金的大型強子對撞機(LHC)饋贈給人類的可能不止於此。

歐洲核子研究中心(CERN)的科學家們宣布,LHC接下來將進入為期兩年的停機維護期。在這兩年內他們將對該設備進行徹底的修理和升級,希望在兩年後它能突破迄今為止最高8TeV對撞能量的限制,以14TeV的初始設計能量進行對撞實驗。

這一對撞能量應該足以製造出諸如超弦理論等下一代物理理論預測可能存在的粒子。但是,LHC也是一台碎鈔機,需要巨額資金來保障。如果砸下去的錢沒有讓科學家們獲得他們所期望的結果,那么,他們可能會繼續在宇宙間搜尋,測量宇宙射線或者細小的原子效應,希冀從中找到答案。

普朗克探測器

宇宙大爆炸留下的輻射中包含有早期宇宙留下的重要線索,歐洲航天局(ESA)於2009年發射升空的普朗克衛星繪製出了早期宇宙最詳細的“肖像”,該衛星捕捉到的輻射足以讓科學家們不進行任何理論假設,就可以測量宇宙的質量;也足以讓科學家們探測到宇宙波的漣漪並且測試各種膨脹模型,這些膨脹模型認為,整個宇宙大爆炸期間,宇宙一直在膨脹。普朗克衛星捕捉到的早期宇宙的圖像甚至可以讓科學家們研究除了標準模型以外的其他理論模型(諸如平行世界等)。

先進雷射干涉引力波天文台

廣義相對論預測,時空中的漣漪應該會持續不斷地在宇宙間穿梭。從2014年開始,位於美國的引力波探測器的升級版——先進雷射干涉引力波天文台,將使用幾千米長的雷射“尺子”,追蹤空間抖動(相當於地球向太陽移動單個原子直徑的十分之一的距離)。

如果該探測器能有所發現,它將是愛因斯坦相對論最至高無上的勝利。如果該探測器一無所獲,科學家們將不得不再次從重力理論出發,為宇宙建立新規則。

雷射空間干涉引力波探測器LISA對脈衝雙星的觀測是間接證實引力波存在的有力證據,然而對來自宇宙深處的引力波的直接觀測始終未能實現,這也成為了相對論前沿研究的主要課題之一。已經有相當數量的地面引力波探測器投入運行,最著名的是GEO600、LIGO(包括三架雷射干涉引力波探測器)、TAMA300和VIRGO;而美國和歐洲合作的空間雷射干涉探測器LISA正處於開發階段,其先行測試計畫LISA探路者於2009年底正式發射升空。

對引力波的探測將在很大程度上擴展基於電磁波觀測的傳統觀測天文學的視野,人們能夠通過探測到的引力波信號了解到其波源的信息。這些從未被真正了解過的信息可能來自於黑洞、中子星或白矮星等緻密星體,可能來自於某些超新星爆發,甚至可能來自宇宙誕生極早期的暴漲時代的某些烙印,例如假想的宇宙弦。

雷射空間干涉引力波探測器

歐洲航天局的雷射干涉探測器新引力波天文台(NGO,原名“雷射干涉空間天線”,LISA)目前正處於開發研究階段,其先行測試計畫LISAPathfinder(LISA探路者)將於2014年底之前正式發射升空。

“探路者”計畫也能確認廣義相對論中與重力有關的一切描述是否屬實。另外,該設備在穿過“鞍點”(地球和太陽的重力在“鞍點”相互抵消)時會釐清,當重力加速度極小時,愛因斯坦的理論是否仍然站得住腳。如果確實如此,這些引力空隙將是諸如修正牛頓引力理論(MOND,以色列科學家莫德采·米爾格若姆於1981年提出了該理論,來解決暗能量與星系自轉問題)等其他目前比較流行的理論的“葬身之地”。

搜尋暗物質的“芳蹤”

今年是首次假定暗物質存在80周年。如今,80年過去了,我們依然沒有揭開這種難以捉摸的物質的“神秘面紗”。

理論指出,星系和星系團都包裹在暗物質粒子所構成的巨大物質雲(暈)之中,這種物質被稱為“弱相互作用大質量粒子(WIMP)”。科學家們耗費巨資,使用最尖端的設備並設計出了很多極端精確的實驗,希望從茫茫宇宙中將這些狡猾的傢伙揪出來。DAMA/LIBRA(碘化鈉晶體暗物質搜尋實驗)、CoGeNT和CRESST(超導溫度計探測低溫稀有事件)三大實驗是其中的佼佼者,據報導,這些實驗似乎已經發現了某些疑似暗物質的物質。

另外,據英國《每日電訊報》網站2012年7月8日報導,歐洲核子研究中心(CERN)表示,他們的大型強子對撞機(LHC)已經發現了疑似希格斯玻色子的粒子,下一步將著手搜尋暗物質,為了完成這一目標,他們將耗資12億歐元對LHC進行升級。

實際上,此前,DAMA實驗宣稱,他們已經探測到了這些暗物質粒子。DAMA實驗位於義大利中部地底下的格蘭薩索國家實驗室,科學家們以總重約兩百五十公斤的二十五個超純碘化鈉晶體進行實驗。13年來,DAMA觀測到的信號呈現季節性變化,夏天出現的多於冬天。DAMA團隊認為,這種年度變化是由於地球圍繞銀河系中心和太陽的軌道運動所致。在北半球的夏季,圍繞太陽的公轉運動會使地球高速沖入看不見的銀河系暗物質的雲中,增加WIMP擊中探測器的幾率。

最近,另外兩個合作項目CoGeNT和CRESST的觀測結果似乎也支持DAMA的說法,但是其他實驗並未檢測到類似DAMA實驗的WIMP應有的信號。目前,關於DAMA、CoGeNT以及CRESST究竟是的確觀測到了暗物質粒子,還是僅僅被一些鮮為人知的背景干擾以致形成了期待中的信號的假象,科學界尚未達成一致意見。

也有科學家認為,宇宙之間根本不存在所謂的暗物質。其實,真正的問題在於,我們對我們正在尋找的暗物質知之甚少,我們需要更多數據和其他實驗來理解這些實驗。

中微子工廠

中微子實驗——諸如位於中國廣東省大亞灣的實驗最終會有什麼發現,我們完全無法預測。科學家們迄今還沒有完全搞清楚這個“魔鬼”粒子的屬性,而且,這種粒子與其他粒子的交往太少,因此,要想對它們有所了解,需要海量的中微子才行。

nuSTORM或許可以解決這個問題,科學家們將nuSTORM稱為可以批量製造出大量受控制的中微子束或反中微子束的“工廠”。這一工廠或許有助於科學家們釐清中微子的性質以及有多少種中微子,以最終解決這樣一個問題,是否還存在其他類型的不相互作用的惰性中微子?

空間中的量子理論

在幾千公里的範圍內發射光量子的實驗迄今僅僅證實,這些粒子之間存在著令人詫異的相互關係和糾纏。當然,科學家們並不滿足於此,他們正在開展一些實驗以通過衛星在幾大州之間發射光量子。這是在空間中的更大距離內測試量子理論的第一步,在這一距離範圍內,相對論的扭曲變得非常明顯。這些實驗還有一些附贈品,那就是,科學家們可以弄清楚,當量子理論和相對論相碰撞時,會發生什麼事情。

研究方法

對於物理學理論和實驗來說,物理量的定義和測量的假設選擇,理論的數學展開,理論與實驗的比較是與實驗定律一致,是物理學理論的唯一目標。

人們能通過這樣的結合解決問題,就是預言指導科學實踐,這不是大唯物主義思想,其實是物理學理論的目的和結構。

思想理論

物理與形上學的關係

在不斷反思形上學而產生的非經驗主義的客觀原理的基礎上,物理學理論可以用它自身的科學術語來判斷。而不包括依賴於它們可能從屬於哲學學派的主張。在著手描述的物理性質中選擇簡單的性質,其它性質則是群聚的想像和組合。通過恰當的測量方法和數學技巧從而進一步認知事物的本來性質。實驗選擇後的數量存在某種對應關係。一種關係可以有多數實驗與其對應,但一個實驗不能對應多種關係。也就是說,一個規律可以體現在多個實驗中,但多個實驗不一定只反映一個規律。

對於物理學來說理論預言與現實一致與否是真理的唯一判斷標準。

物理學知識2

物理學(PHYSICS)是研究物質世界最基本的結構、最普遍的相互作用、最一般的運動規律及所使用的實驗手段和思維方法的自然科學,簡稱物理。物理學是人們對無生命自然界中物質的轉變的知識做出規律性的總結。

奧古斯特·孔德相關知識

奧古斯特·孔德是法國著名的哲學家,社會學實證主義的創始人,1798年1月孔德出生於蒙彼利埃的一個中級官吏家庭,在其著作中正式提出“社會學”這一名稱並建立起社會學的框架和構想,被尊為“社會學之父”。

物理學

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