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    物理学(拉丁语:Physica,希腊语:Φυσική,英语:Physics)是研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律及所使用的实验手段思维方法自然科学,简称物理。“物理”一词的最先出自古希腊文φυσικ,原意是指自然,泛指一般的自然科学。在古希腊人那里,物理学就是“自然哲学”,出现了泰勒斯阿基米德等一批著名的自然哲学家、科学家,“物理学”的名称就来自亚里士多德的《物理学》一书。后来牛顿的经典物理学奠基之作,就叫做《自然哲学之数学原理》。由此可见,物理学的历史源远流长。在过去两千年里,物理学与化学天文学都曾归属于自然哲学,相提并论。直到十七世纪科学革命之后,物理学才成为一门独立的实证科学。物理学与很多其它领域有相当的交集,从而发展出不少跨领域学科,如生物物理学量子化学等等。物理学的疆界并不是固定不变的,物理学里的创始突破时常可以用来解释这些跨领域学科的基础原理,有时还会开启崭新的跨领域研究。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    中文名称: 物理学 外文名: Physics
    研究对象: 运动、相互作用、时空、基本粒子
    学科门类: 自然科学 学科分类: 一级学科
    学科应用: 天文、电子、对称性质等问题 代表人物: 伽利略、牛顿、爱因斯坦
    相关著作: 《自然哲学之数学原理》 学科起源: 人类社会实践的发展
    • 王xy尚待完善,仅供参考。

    目录

    基本定义/物理学 编辑

    物理学物理学

    物理学是一种自然科学,注重于研究物质能量空间时间,尤其是它们各自的性质与彼此之间的相互关系。物理学是关于大自然规律的知识;更广义地说,物理学探索分析大自然所发生的现象,以了解其规则。

    物理学(Physics):物理现象、物质结构、物质相互作用、物质运动规律

    物理学研究的范围 ——物质世界的层次和数量级

    空间尺度:

    原子原子核、基本粒子、DNA长度、最小的细胞、太阳山哈勃半径、星系团、银河系、恒星的距离、太阳系、超星系团等。人蛇吞尾图形象地表示了物质空间尺寸的层次。

    微观粒子Microscopic:质子 10-15 m

    介观物质mesoscopic

    宏观物质macroscopic

    宇观物质cosmological 类星体 10^26m

    时间尺度:

    基本粒子寿命 10s

    宇宙寿命 10s

    按空间尺度划分:量子力学、经典物理学、宇宙物理学

    按速率大小划分: 相对论物理学、非相对论物理学

    按客体大小划分:微观、介观、宏观、宇观

    按运动速度划分: 低速,中速,高速

    按研究方法划分:实验物理学、理论物理学、计算物理学

    物理的理论方向包括:天体物理与天文、凝聚态物理、粒子、原子、核子等。美国大学的物理专业硕士分理论型和实验型,前者偏向于以后从事教育和科研机构的工作类型,而后者偏向应用类行业,专业学习中也有很多的实验室研究的要求。专业前50的学校通常要求:GPA3.3;GREV+Q>1300,GRESUB>700;IBT>93。IBT还是尽量要考到90以上才能在激烈的竞争中不容易被轻易挤掉。总的来说就是:好的GT成绩+专业论文+计算机技术+结合了专业知识的PS与有针对性的推荐信等文书 = 更具有竞争力的申请背景 = 在物理方面更有竞争力的背景。[1]

    分类简介/物理学 编辑

    ●牛顿力学(Mechanics)与理论力学(Rational mechanics)研究物体机械运动的基本规律及关于时空相对性的规律

    ●电磁学(Electromagnetism)与电动力学(Electrodynamics)研究电磁现象,物质的电磁运动规律及电磁辐射等规律

    ●热力学(Thermodynamics)与统计力学(Statistical mechanics)研究物质热运动的统计规律及其宏观表现

    ●相对论(Relativity)研究物体的高速运动效应以及相关的动力学规律

    ●量子力学(Quantum mechanics)研究微观物质运动现象以及基本运动规律

    此外,还有:粒子物理学、原子核物理学、原子与分子物理学、固体物理学、凝聚态物理学、激光物理学、等离子体物理学、地球物理学、生物物理学、天体物理学等等。

    研究领域/物理学 编辑

    物理学研究的领域可分为下列四大方面:

    1.凝聚态物理——研究物质宏观性质,这些物相内包含极大数目的组元,且组员间相互作用极强。最熟悉的凝聚态相是固体和液体,它们由原子间的键和电磁力所形成。更多的凝聚态相包括超流和波色-爱因斯坦凝聚态(在十分低温时,某些原子系统内发现);某些材料中导电电子呈现的超导相;原子点阵中出现的铁磁和反铁磁相。凝聚态物理一直是最大的的研究领域。历史上,它由固体物理生长出来。1967年由菲立普·安德森最早提出,采用此名。

    2.原子,分子和光学物理——研究原子尺寸或几个原子结构范围内,物质-物质和光-物质的相互作用。这三个领域是密切相关的。因为它们使用类似的方法和有关的能量标度。它们都包括经典和量子的处理方法;从微观的角度处理问题。原子物理处理原子的壳层,集中在原子和离子的量子控制;冷却和诱捕;低温碰撞动力学;准确测量基本常数;电子在结构动力学方面的集体效应。原子物理受核的影晌。但如核分裂,核合成等核内部现象则属高能物理。分子物理集中在多原子结构以及它们,内外部和物质及光的相互作用,这里的光学物理只研究光学的基本性质及光与物质在在微观领域的相互作用。

    3.高能/粒子物理——粒子物理研究物质和能量的基本组元及它们间的相互作用;也可称为高能物理。因为许多基本粒子在自然界不存在,只在粒子加速器中与其它粒子高能碰撞下才出现。据基本粒子的相互作用标准模型描述,有12种已知物质的基本粒子模型(夸克和轻粒子)。它们通过强,弱和电磁基本力相互作用。标准模型还预言一种希格斯-波色粒子存在。现正寻找中。

    4.天体物理——天体物理和天文学是物理的理论和方法用到研究星体的结构和演变,太阳系的起源,以及宇宙的相关问题。因为天体物理的范围宽。它用了物理的许多原理。包括力学,电磁学,统计力学,热力学和量子力学。1931年卡尔发现了天体发出的无线电讯号。开始了无线电天文学。天文学的前沿已被空间探索所扩展。地球大气的干扰使观察空间需用红外,超紫外,伽玛射线和x-射线。物理宇宙论研究在宇宙的大范围内宇宙的形成和演变。爱因斯坦的相对论在现代宇宙理论中起了中心的作用。20世纪早期哈勃从图中发现了宇宙在膨胀,促进了宇宙的稳定状态论和大爆炸之间的讨论。1964年宇宙微波背景的发现,证明了大爆炸理论可能是正确的。大爆炸模型建立在二个理论框架上:爱因斯坦的广义相对论和宇宙论原理。宇宙论已建立了ACDM宇宙演变模型;它包括宇宙的膨胀,黑能量和黑物质。从费米伽玛-射线望运镜的新数据和现有宇宙模型的改进,可期待出现许多可能性和发现。尤其是今后数年内,围绕黑物质方面可能有许多发现。

    物理学史/物理学 编辑

    ●伽利略·伽利雷(1564年-1642年)人类现代物理学的创始人,奠定了人类现代物理科学的发展基础。

    ● 1900-1926年 建立了量子力学。

    ● 1926年 建立了费米狄拉克统计。

    ● 1927年 建立了布洛赫波的理论。

    ● 1928年 索末菲提出能带的猜想。

    ● 1929年 派尔斯提出禁带、空穴的概念,同年贝特提出了费米面的概念。

    ● 1947年贝尔实验室的巴丁、布拉顿和肖克莱发明了晶体管,标志着信息时代的开始。

    ● 1957年 皮帕得测量了第一个费米面超晶格材料纳米材料光子。

    ● 1958年杰克.基尔比发明了集成电路。

    ● 20世纪70年代出现了大规模集成电路。

    物理与物理技术的关系:

    ● 热机的发明和使用,提供了第一种模式:技术—— 物理—— 技术

    ● 电气化的进程,提供了第二种模式:物理—— 技术—— 物理

    当今物理学和科学技术的关系两种模式并存,相互交叉,相互促进“没有昨日的基础科学就没有今日的技术革命”。例如:核能的利用、激光器的产生、层析成像技术(CT)、超导电子技术、粒子散射实验、X 射线的发现、受激辐射理论、低温超导微观理论、电子计算机的诞生。几乎所有的重大新(高)技术领域的创立,事先都在物理学中经过长期的酝酿。

    物理学的方法和科学态度:提出命题 → 理论解释 → 理论预言 → 实验验证 →修改理论。

    现代物理学是一门理论和实验高度结合的精确科学,它的产生过程如下:

    ①物理命题一般是从新的观测事实或实验事实中提炼出来,或从已有原理中推演出来;

    ②首先尝试用已知理论对命题作解释、逻辑推理和数学演算。如现有理论不能完美解释,需修改原有模型或提出全新的理论模型;

    ④新理论模型必须提出预言,并且预言能够为实验所证实;

    ⑤一切物理理论最终都要以观测或实验事实为准则,当一个理论与实验事实不符时,它就面临着被修改或被推翻。

    ● 怎样学习物理学?

    著名物理学家费曼说:科学是一种方法,它教导人们:一些事物是怎样被了解的,什么事情是已知的,了解到了什么程度,如何对待疑问和不确定性,证据服从什么法则;如何思考事物,做出判断,如何区别真伪和表面现象?著名物理学家爱因斯坦说:发展独立思考和独立判断的一般能力,应当始终放在首位,而不应当把专业知识放在首位.如果一个人掌握了他的学科的基础理论,并且学会了独立思考和工作,他必定会找到自己的道路,而且比起那种主要以获得细节知识为其培训内容的人来,他一定会更好地适应进步和变化 。

    ● 学习的观点:从整体上逻辑地,协调地学习物理学,了解物理学中各个分支之间的相互联系。

    ● 物理学的本质:物理学并不研究自然界现象的机制(或者根本不能研究),我们只能在某些现象中感受自然界的规则,并试图以这些规则来解释自然界所发生任何的事情。我们有限的智力总试图在理解自然,并试图改变自然,这是物理学,甚至是所有自然科学共同追求的目标。

    以物理学为基础的相关科学:化学,天文学,自然地理学等。

    学科性质/物理学 编辑

    基本性质

    物理学是人们对无生命自然界中物质的转变的知识做出规律性的总结。这种运动和转变应有两种。一是早期人们通过感官视觉的延伸,二是近代人们通过发明创造供观察测量用的科学仪器,实验得出的结果,间接认识物质内部组成建立在的基础上。物理学从研究角度及观点不同,可分为微观与宏观两部分,宏观是不分析微粒群中的单个作用效果而直接考虑整体效果,是最早期就已经出现的,微观物理学随着科技的发展理论逐渐完善。

    其次,物理又是一种智能。

    诚如诺贝尔物理学奖得主、德国科学家玻恩所言:“如其说是因为我发表的工作里包含了一个自然现象的发现,倒不如说是因为那里包含了一个关于自然现象的科学思想方法基础。”物理学之所以被人们公认为一门重要的科学,不仅仅在于它对客观世界的规律作出了深刻的揭示,还因为它在发展、成长的过程中,形成了一整套独特而卓有成效的思想方法体系。正因为如此,使得物理学当之无愧地成了人类智能的结晶,文明的瑰宝。

    大量事实表明,物理思想与方法不仅对物理学本身有价值,而且对整个自然科学,乃至社会科学的发展都有着重要的贡献。有人统计过,自20世纪中叶以来,在诺贝尔化学奖、生物及医学奖,甚至经济学奖的获奖者中,有一半以上的人具有物理学的背景;——这意味着他们从物理学中汲取了智能,转而在非物理领域里获得了成功。——反过来,却从未发现有非物理专业出身的科学家问鼎诺贝尔物理学奖的事例。这就是物理智能的力量。难怪国外有专家十分尖锐地指出:没有物理修养的民族是愚蠢的民族!

    总之,物理学是对自然界概括规律性的总结,是概括经验科学性的理论认识。

    六大性质

    1.真理性:物理学的理论和实验揭示了自然界的奥秘,反映出物质运动的客观规律。

    2.和谐统一性:神秘的太空中天体的运动,在开普勒三定律的描绘下,显出多么的和谐有序。物理学上的几次大统一,也显示出美的感觉。牛顿用三大定律和万有引力定律把天上和地上所有宏观物体统一了。麦克斯韦电磁理论的建立,又使电和磁实现了统一。爱因斯坦质能方程又把质量和能量建立了统一。光的波粒二象性理论把粒子性、波动性实现了统一。爱因斯坦的相对论又把时间、空间统一了。

    3.简洁性:物理规律的数学语言,体现了物理的简洁明快性。如:牛顿第二定律,爱因斯坦的质能方程,法拉第电磁感应定律。

    4.对称性:对称一般指物体形状的对称性,深层次的对称表现为事物发展变化或客观规律的对称性。如:物理学中各种晶体的空间点阵结构具有高度的对称性。竖直上抛运动、简谐运动、波动镜像对称、磁电对称、作用力与反作用力对称、正粒子和反粒子、正物质和反物质、正电和负电等。

    5.预测性:正确的物理理论,不仅能解释当时已发现的物理现象,更能预测当时无法探测到的物理现象。例如麦克斯韦电磁理论预测电磁波存在,卢瑟福预言中子的存在,菲涅尔的衍射理论预言圆盘衍射中央有泊松亮斑,狄拉克预言电子的存在。

    6.精巧性:物理实验具有精巧性,设计方法的巧妙,使得物理现象更加明显。

    诺贝尔奖/物理学 编辑

    历届诺贝尔物理学奖获得者:

    1901年
    威尔姆·康拉德·伦琴 (德国人)
    发现 X射线
    1902年
    亨德瑞克·安图恩·洛伦兹 、P. 塞曼(荷兰人)
    研究 磁场 对辐射的影响
    1903年
    安东尼·亨利·贝克勒尔 (法国人)
    发现物质的 放射性
    皮埃尔·居里 (法国人)、 玛丽·居里 (波兰人)
    从事镭元素的研究
    1904年
    J.W.瑞利(英国人)
    从事气体密度的研究并发现 氩元素
    1905年
    P.E.A.雷纳尔德(德国人)
    从事阴极线的研究
    1906年
    约瑟夫·约翰·汤姆生 (英国人)
    对气体放电理论和实验研究作出重要贡献
    1907年
    A.A.迈克尔逊(美国人)
    发明了光学干涉仪并且借助这些仪器进行 光谱学 和度量学的研究
    1908年
    加布里埃尔·李普曼 (法国人)
    发明了彩色照相干涉法(即李普曼干涉定律)
    1909年
    伽利尔摩·马可尼 (意大利人)、K . F. 布劳恩(德国人)
    开发了无线电通信,研究发现理查森定律
    1910年
    翰尼斯·迪德里克·范德华(荷兰人)
    从事气态和液态议程式方面的研究
    1911年
    W.维恩(德国人)
    发现热辐射定律
    1912年
    N.G.达伦 (瑞典人)
    发明了可以和燃点航标、浮标气体蓄电池联合使用的自动节装置
    1913年
    H·卡末林—昂内斯(荷兰人)
    从事液体氦的超导研究
    1914年
    马克斯·凡·劳厄(德国人)
    发现晶体中的 X射线 衍射现象
    1915年
    威廉·亨利·布拉格 、 威廉·劳伦斯·布拉格 (英国人)
    借助X射线,对 晶体结构 进行分析
    1916年 未颁奖
      
    1917年
    C.G.巴克拉(英国人)
    发现元素的次级X 辐射的特征
    1918年
    马克斯·卡尔·欧内斯特·路德维希·普朗克(德国人)
    对确立 量子理论 作出巨大贡献
    1919年
    J. 斯塔克 (德国人)
    发现极隧射线的 多普勒效应 以及电场作用下光谱线的分裂现象
    1920年
    C.E. 纪尧姆 (瑞士人)
    发现镍钢合金的反常现象及其在精密物理学中的重要性
    1921年
    阿尔伯特· 爱因斯坦 (美籍犹太人)
    发现了 光电效应 定律等
    1922年
    尼尔斯·亨利克·大卫·玻尔(丹麦人)
    从事 原子结构 和原子辐射的研究
    1923年
    R.A.米利肯(美国人)
    从事 基本电荷 和光电效应的研究
    1924年
    K.M.G.西格巴恩(瑞典人)
    发现了X 射线中的光谱线
    1925年
    詹姆斯·弗兰克 、G.赫兹(德国人)
    发现原子和电子的碰撞规律
    1926年
    J.B.佩兰(法国人)
    研究物质不连续结构和发现沉积平衡
    1927年
    阿瑟·霍利·康普顿(美国人)
    发现 康普顿效应 (也称康普顿散射)
    C.T.R. 威尔逊 (英国人)
    发明了云雾室,能显示出电子穿过 水蒸气 的径迹
    1928年
    O.W 理查森(英国人)
    从事热离子现象的研究,特别是发现理查森定律
    1929年
    路易斯·维克多·德布罗意(法国人)
    发现物质波
    1930年
    C.V.拉曼(印度人)
    从事光散方面的研究,发现拉曼效应
    1931年 未颁奖
      
    1932年
    维尔纳·K. 海森伯 (德国人)
    创建了量子力学
    1933年
    (1934年未颁奖)
    埃尔温·薛定谔 (奥地利人)、P.A.M.狄拉克(英国人)
    发现原子理论新的有效形式
    1935年
    J. 查德威克 (英国人)
    发现 中子
    1936年
    V.F. 赫斯 (奥地利人)
    发现宇宙射线
    C.D.安德森(美国人)
    发现正电子
    1937年
    C.J.戴维森(美国人)、G.P.汤姆森(英国人)
    发现晶体对电子的 衍射现象
    1938年
    E.费米(意大利人)
    发现中子轰击产生的新 放射性元素 并发现用 慢中子 实现核反应
    1939年
    (1940年~1942年未颁奖)
    E.O.劳伦斯(美国人)
    发明和发展了回旋加速器并以此取得了有关 人工放射性 等成果
    1943年
    O.斯特恩(美国人)
    开发了 分子束 方法以及 质子 磁矩的测量
    1944年
    I.I.拉比(美国人)
    发明了著名气 核磁共振 法
    1945年
    沃尔夫冈·E.泡利(奥地利人)
    发现 不相容原理
    1946年
    P.W.布里奇曼(美国人)
    发明了超高压装置,并在 高压物理学 方面取得成就
    1947年
    E.V.阿普尔顿(英国人)
    证实了电离层的存在
    1948年
    P.M.S. 布莱克特 (英国人)
    改进了威尔逊云雾室方法,并由此导致系列发现
    1949年
    汤川秀树 (日本人)
    提出核子的 介子 理论,并预言介子的存在
    1950年
    C.F.鲍威尔(英国人)
    开发了用以研究核破坏过程的照相乳胶记录法并发现各种介子
    1951年
    J.D.科克罗夫特(英国人)、E.T.S.沃尔顿(爱尔兰人)
    通过人工加速的 粒子轰击 原子,促使其产生核反应(嬗变)
    1952年
    F.布洛赫、E.M. 珀塞尔 (美国人)
    从事物质核磁共振现象的研究并创立原子核磁力测量法
    1953年
    F.泽尔尼克(荷兰人)
    发明了 相衬显微镜
    1954年
    马克斯·玻恩
    在量子力学和波函数的统计解释及研究方面作出贡献
    W. 博特(德国人)
    发明了符合计数法,用以研究原子核反应和 γ射线
    1955年
    W.E.拉姆(美国人)
    发明了微波技术,进而研究氢原子的 精细结构
    P.库什(美国人)
    用 射频 束技术精确地测定出 电子磁矩 ,创新了核理论
    1956年
    W.H.布拉顿、J.巴丁、W.B.肖克利(美国人)
    从事半导体研究并发现了晶体管效应
    1957年
    李政道 、 杨振宁 (美籍华人)
    对 宇称 定律作了深入研究
    1958年
    P.A.切伦科夫、I.E.塔姆、I.M.弗兰克(俄国人)
    发现并解释了 切伦科夫效应
    1959年
    E .G. 塞格雷、O. 张伯伦 (美国人)
    发现 反质子
    1960年
    D.A. 格拉塞 (美国人)
    发明气泡室,取代了 威尔逊 的云雾室
    1961年
    R.霍夫斯塔特(美国人)
    利用直线加速器从事高能电子散射研究并发现核子
    R.L.穆斯保尔(德国人)
    从事γ射线的 共振吸收 现象研究并发现了穆斯保尔效应
    1962年
    列夫·达维多维奇·朗道 (俄国人)
    开创了凝集态物质特别是 液氦 理论
    1963年
    E. P.威格纳(美国人)
    发现基本粒子的 对称性 以及 原子核 中支配 质子 与 中子 相互作用的原理
    M.G.迈耶(美国人)、J.H.D.延森(德国人)
    从事原子核 壳层模型 理论的研究
    1964年
    C.H.汤斯(美国人)、N.G.巴索夫、A.M.普罗霍 罗夫 (俄国人)
    发明微波射器和激光器,并从事 量子电子学 方面的基础研究
    1965年
    朝永振一郎 (日本)、J. S . 施温格 、R.P.费曼(美国人)
    在 量子电动力学 方面进行对基本粒子物理学具有深刻影响的基础研究
    1966年
    A.卡斯特勒(法国人)
    发现和开发了把光的共振和磁的共振合起来,使光束与射频电磁发生双共振的双共振法
    1967年
    H.A.贝蒂(美国人)
    以核反应理论作出贡献,特别是发现了星球中的能源
    1968年
    L.W.阿尔瓦雷斯(美国人)
    通过发展 液态氢 气泡和数据分析技术,从而发现许多 共振态
    1969年
    M.盖尔曼(美国人)
    发现基本粒子的分类和相互作用
    1970年
    L.内尔(法国人)
    从事铁磁和反铁磁方面的研究
    H. 阿尔文 (瑞典人)
    从事 磁流体力学 方面的基础研究
    1971年
    D.加博尔(英国人)
    发明并发展了全息摄影法
    1972年
    J. 巴丁、L. N. 库柏、J.R.施里弗(美国人)
    从理论上解释了 超导现象
    1973年
    江崎玲于奈 (日本人)、I.贾埃弗(美国人)
    通过实验发现半导体中的“隧道效应”和超导物质
    B.D.约瑟夫森(英国人)
    发现超导电流通过隧道阻挡层的 约瑟夫森效应
    1974年
    M.赖尔、A. 赫威斯 (英国人)
    从事 射电天文学 方面的开拓性研究
    1975年
    A.N. 玻尔、B.R.莫特尔森(丹麦人)、J.雷恩沃特(美国人)
    从事原子核内部结构方面的研究
    1976年
    B. 里克特 (美国人)、 丁肇中 (美籍华人)
    发现很重的中性介子–J /φ粒子
    1977年
    P.W. 安德林 、J.H. 范弗莱克 (美国人)、N.F.莫特(英国人)
    从事磁性和无序系统电子结构的基础研究
    1978年
    P.卡尔察(俄国人)
    从事低温学方面的研究
    A.A. 彭齐亚斯 、R.W.威尔逊(美国人)
    发现 宇宙微波背景辐射
    1979年
    谢尔登·李·格拉肖、史蒂文·温伯格(美国人)、A. 萨拉姆 ( 巴基斯坦 )
    预言存在弱中性流,并对基本粒子之间的弱作用和电磁作用的统一理论作出贡献
    1980年
    J.W.克罗宁、V.L.菲奇(美国人)
    发现中性K介子衰变中的宇称(CP)不守恒
    1981年
    K.M.西格巴恩(瑞典人)
    开发出高分辨率测量仪器
    N.布洛姆伯根、A.肖洛(美国人)
    对发展激光光谱学和高分辨率 电子光谱 做出贡献
    1982年
    K.G.威尔逊(美国人)
    提出与相变有关的临界现象理论
    1983年
    S.昌德拉塞卡、W.A.福勒(美国人)
    从事星体进化的物理过程的研究
    1984年
    C.鲁比亚(意大利人)、S. 范德梅尔 (荷兰人)
    对导致发现弱相互作用的传递者场粒子W±和Z 0的 大型工程 作出了决定性贡献
    1985年
    K. 冯·克里津 (德国人)
    发现量了霍耳效应并开发了测定物理常数的技术
    1986年
    E.鲁斯卡(德国人)
    在电光学领域做了大量基础研究,开发了第一架 电子显微镜
    G.比尼格(德国人)、H.罗雷尔(瑞士人)
    设计并研制了新型电子显微镜—— 扫描隧道显微镜
    1987年
    J.G.贝德 诺尔斯 (德国人)、K.A.米勒(瑞士人)
    发现氧化物 高温超导体
    1988年
    L.莱德曼、M.施瓦茨、J.斯坦伯格(美国人)
    发现μ子型 中微子 ,从而揭示了 轻子 的内部结构
    1989年
    W.保罗(德国人)、H.G.德默尔特、N.F. 拉姆齐 (美国人)
    创造了世界上最准确的时间计测方法—— 原子钟 ,为物理学测量作出杰出贡献
    1990年
    J.I.弗里德曼、H.W.肯德尔(美国人)、理查德·E.泰勒(加拿大人)
    通过实验首次证明了 夸克 的存在
    1991年
    皮埃尔 —吉勒·德·热纳(法国人)
    从事对液晶、聚合物的理论研究
    时间
    人物
    得奖原因
    1992年
    G.夏帕克(法国人)
    开发了多丝正比计数管
    1993年
    R.A.赫尔斯、J.H.泰勒(美国人)
    发现一对 脉冲双星 ,为有关引力的研究提供了新的机会
    1994年
    BN.布罗克豪斯(加拿大人)、C.G.沙尔(美国人)
    在 凝聚态 物质的研究中发展了 中子散射技术
    1995年
    M.L.佩尔、F.莱因斯(美国人)
    发现了自然界中的 亚原子粒子 :Υ轻子、 中微子
    1996年
    D. M . 李(美国人)、D.D.奥谢罗夫(美国人)、理查德·C.理查森(美国人)
    发现在低温状态下可以无摩擦流动的氦- 3
    1997年
    朱棣文(美籍华人)、W.D.菲利普斯(美国人)、C.科昂–塔努吉(法国人)
    发明了用 激光冷却 和俘获原子的方法
    1998年
    劳克林(美国)、 斯特默 (美国)、 崔琦 (美籍华人)
    发现了 分数量子霍尔效应
    1999年
    H.霍夫特(荷兰)、M.韦尔特曼(荷兰)
    阐明了物理中电镀弱 交互作用 的定量结构。
    2000年
    阿尔费罗夫 (俄罗斯人)、基尔比(美国人)、 克雷默 (美国人)
    因其研究具有开拓性,奠定资讯技术的基础, 诺贝尔物理奖 。
    2001年
    克特勒(德国)、康奈尔(美国)和维曼(美国)
    在“碱性原子稀薄气体的玻色-爱因斯坦凝聚态”以及“凝聚态物质性质早期基础性研究”方面取得成就。
    2002年
    雷蒙德·戴维斯 (美)、 小柴昌俊 (日)、 里卡尔多·贾科尼 (美)
    在天体物理学领域做出的先驱性贡献,打开了人类观测宇宙的两个新“窗口”。
    2003年
    阿列克谢·阿布里科索夫 (美俄双重国籍)、 维塔利·金茨堡 (俄)、 安东尼·莱格特 (英美双重国籍)
    在 超导体 和超流体理论上作出的开创性贡献。
    2004年
    戴维·格罗斯 、戴维·波利泽、 弗兰克·维尔泽克 (均为美国人)
    这三位科学家对夸克的研究使科学更接近于实现它为“所有的事情构建理论”的梦想。
    2005年
    美国 科罗拉多大学 的约翰·L·霍尔、 哈佛大学 的罗伊·J·格劳贝尔,以及德国路德维希·马克西米利安大学的 特奥多尔·亨施
    研究成果可改进 GPS技术
    2006年
    约翰·马瑟 、 乔治·斯穆特 (均为美国人)
    发现了 黑体 形态和宇宙微波背景辐射的扰动现象
    2007年
    阿尔贝·费尔 (法)、 彼得·格林贝格尔 (德)
    先后独立发现了“ 巨磁电阻 ”效应。这项技术被认为是“前途广阔的纳米技术领域的首批实际应用之一”。
    2008年
    小林诚、益川敏、 南部阳一郎 (日)
    发现了次原子物理的 对称性自发破缺 机制
    2009年
    英国籍华裔物理学家 高锟
    “在光学通信领域中光的传输的开创性成就”
    美国物理学家 韦拉德·博伊尔 (Willard S.Boyle)和 乔治·史密斯 (George E.Smith)
    “发明了成像半导体电路——电荷藕合器件图像传感器CCD”
    2010年
    英国曼彻斯特大学 科学家 安德烈 · 盖姆(俄)与 康斯坦丁 ·诺沃肖洛夫(俄)
    在 二维空间 材料石墨烯的突破性实验
    2011年
    美国加州大学伯克利分校 天体物理学家 萨尔·波尔马特 、美国/澳大利亚 布莱恩·施密特 以及美国科学家 亚当·里斯
    因发现宇宙加速膨胀最终能够可能变成冰
    2012年
    法国科学家沙吉·哈罗彻(Serge Haroche)  与美国科学家大卫·温兰德(David J. winland)
    实现对单个量子系统的操作和测量而不改变其量子力学属性

    国内院校/物理学 编辑

    开设院校

    北京
       
    首都师范大学
    北京师范大学
    中国人民大学
    清华大学
    北京大学
       
    天津
       
    天津师范大学
    南开大学
      
    上海
       
    上海师范大学
    华东师范大学
    复旦大学
    上海交通大学
    重庆
       
    重庆文理学院
    重庆三峡学院
    长江师范学院
    重庆师范大学
    西南大学
    重庆大学
      
    河北
       
    河北民族师范学院
    邯郸学院
    河北北方学院
    衡水学院
    保定学院
    石家庄学院
    唐山师范学院
    廊坊师范学院
    邢台学院
    河北科技师范学院
    河北师范大学
    河北大学
    沧州师范学院
       
    河南
       
    许昌学院
    安阳师范学院
    郑州大学
    郑州师范学院
    新乡学院
    平顶山学院
    洛阳师范学院
    周口师范学院
    商丘师范学院
    南阳师范学院
    信阳师范学院
    河南师范大学
    河南大学
       
    山东
       
    齐鲁师范学院
    济宁学院
    泰山学院
    枣庄学院
    滨州学院
    菏泽学院
    德州学院
    潍坊学院
    山东师范大学
    青岛大学
    中国石油大学(华东)
    中国海洋大学
    鲁东大学
    曲阜师范大学
    济南大学
    聊城大学
    山东理工大学
    临沂大学
    山东大学
     
    山西
       
    太原理工大学
    山西大学
    晋中学院
    太原师范学院
    运城学院
    山西大同大学
    山西师范大学
    中北大学
    忻州师范学院
    山西师范大学现代文理学院
    长治学院
    吕梁学院
    安徽
       
    皖西学院
    黄山学院
    巢湖学院
    淮南师范学院
    安庆师范学院
    阜阳师范学院
    合肥师范学院
    淮北师范大学
    安徽师范大学
    中国科学技术大学
      
    江西
       
    宜春学院
    井冈山大学
    江西科技师范大学
    赣南师范学院
    上饶师范学院
    江西师范大学
    南昌大学
    东华理工大学
    江苏
       
    常熟理工学院
    苏州科技学院
    盐城师范学院
    南京晓庄学院
    淮阴师范学院
    南京信息工程大学
    南通大学
    江苏师范大学
    江苏大学
    扬州大学
    南京师范大学
    苏州大学
    东南大学
    南京大学
      
    浙江
       
    丽水学院
    台州学院
    浙江海洋学院
    温州大学
    浙江师范大学
    宁波大学
    浙江大学
    杭州师范大学
    绍兴文理学院
    湖州师范学院
      
    湖北
       
    湖北第二师范学院
    湖北科技学院
    湖北文理学院
    湖北民族学院
    湖北工程学院
    江汉大学
    三峡大学
    长江大学
    湖北大学
    华中师范大学
    中国地质大学(武汉)
    武汉大学
    湖北师范学院
    黄冈师范学院
    华中科技大学
     
    湖南
       
    湖南人文科技学院
    湖南师范大学
    邵阳学院
    湖南科技学院
    怀化学院
    湖南文理学院
    衡阳师范学院
    湖南理工学院
    湖南城市学院
    吉首大学
    湘潭大学
    湖南科技大学
    长沙理工大学
    国防科学技术大学
      
    广东
       
    湛江师范学院
    广州大学
    深圳大学
    中山大学
    华南师范大学
    南方科技大学
    广东第二师范学院
    佛山科学技术学院
    韶关学院
    嘉应学院
    韩山师范学院
    惠州学院
    肇庆学院
    广东石油化工学院
      
    广西
       
    广西民族师范学院
    贺州学院
    钦州学院
    百色学院
    玉林师范学院
    广西民族大学
    广西师范大学
    广西大学
    河池学院
    广西师范学院
      
    云南
       
    普洱学院
    昭通学院
    保山学院
    文山学院
    昆明学院
    云南民族大学
    云南大学
    曲靖师范学院
    玉溪师范学院
    楚雄师范学院
    红河学院
     
    贵州
       
    兴义民族师范学院
    安顺学院
    凯里学院
    铜仁学院
    毕节学院
    遵义师范学院
    黔南民族师范学院
    贵州师范学院
    贵州师范大学
    贵州大学
      
    四川
       
    西昌学院
    内江师范学院
    四川文理学院
    四川理工学院
    西华师范大学
    四川师范大学
    西华大学
    西南民族大学
    宜宾学院
    绵阳师范学院
    西南科技大学  
    陕西
       
    西北大学
    陕西师范大学
    商洛学院
    西安文理学院
    延安大学
    宝鸡文理学院
    咸阳师范学院
    陕西理工学院
    榆林学院
    渭南师范学院
      
    青海
       
    青海民族大学
    青海师范大学
      
    宁夏
       
    宁夏师范学院
    宁夏大学
      
    黑龙江
       
    黑河学院
    牡丹江师范学院
    大庆师范学院
    哈尔滨学院
    哈尔滨师范大学
    齐齐哈尔大学
    佳木斯大学
    黑龙江大学
    吉林
       
    吉林大学
    东北师范大学
    延边大学
    长春师范大学
    白城师范学院
    通化师范学院
    吉林师范大学
    北华大学
    辽宁
       
    鞍山师范学院
    渤海大学
    沈阳师范大学
    辽宁师范大学
    辽宁大学
    沈阳大学
    大连大学
     
    西藏
       
    西藏大学
       
    新疆
       
    伊犁师范学院
    喀什师范学院
    新疆师范大学
    新疆大学
    石河子大学
    昌吉学院
      
    内蒙
       
    内蒙古科技大学包头师范学院
    集宁师范学院
    赤峰学院
    呼伦贝尔学院
    内蒙古师范大学
    内蒙古民族大学
      
    海南
       
    海南师范大学
    琼州学院
      
    福建
       
    三明学院
    闽江学院
    龙岩学院
    闽南师范大学
    泉州师范学院
    福建师范大学
      
    甘肃
       
    兰州大学
    甘肃民族师范学院
    河西学院
    兰州城市学院
    天水师范学院
    陇东学院
    西北师范大学
    西北民族大学

    院校排名

    名次 一级学科 学科专业星级 学科专业层次 学校名称 2014 综合排名 办学类型 办学层次
    1 物理学 6星级 中国顶尖学科专业 北京大学 1 中国研究型 中国顶尖大学
    1 物理学 6星级 中国顶尖学科专业 南京大学 8 中国研究型 中国一流大学
    1 物理学 6星级 中国顶尖学科专业 中国科学技术大学 14 中国研究型 中国一流大学
    4 物理学 5星级 中国一流学科专业 清华大学 2 中国研究型 中国顶尖大学
    4 物理学 5星级 中国一流学科专业 复旦大学 4 中国研究型 中国一流大学
    6 物理学 4星级 中国高水平学科专业 上海交通大学 3 中国研究型 中国一流大学
    6 物理学 4星级 中国高水平学科专业 武汉大学 5 中国研究型 中国一流大学
    6 物理学 4星级 中国高水平学科专业 浙江大学 6 中国研究型 中国一流大学
    6 物理学 4星级 中国高水平学科专业 吉林大学 9 中国研究型 中国一流大学
    6 物理学 4星级 中国高水平学科专业 中山大学 10 中国研究型 中国一流大学
    6 物理学 4星级 中国高水平学科专业 北京师范大学 11 中国研究型 中国一流大学
    6 物理学 4星级 中国高水平学科专业 华中科技大学 12 中国研究型 中国一流大学
    6 物理学 4星级 中国高水平学科专业 四川大学 13 中国研究型 中国一流大学
    6 物理学 4星级 中国高水平学科专业 南开大学 15 中国研究型 中国一流大学
    6 物理学 4星级 中国高水平学科专业 山东大学 16 中国研究型 中国一流大学
    6 物理学 4星级 中国高水平学科专业 中南大学 17 中国研究型 中国一流大学
    6 物理学 4星级 中国高水平学科专业 西安交通大学 18 中国研究型 中国一流大学
    6 物理学 4星级 中国高水平学科专业 哈尔滨工业大学 20 中国研究型 中国一流大学
    6 物理学 4星级 中国高水平学科专业 同济大学 22 中国研究型 中国一流大学
    6 物理学 4星级 中国高水平学科专业 华东师范大学 24 中国研究型 中国一流大学
    6 物理学 4星级 中国高水平学科专业 大连理工大学 30 中国研究型 中国高水平大学
    6 物理学 4星级 中国高水平学科专业 华中师范大学 36 行业特色研究型 中国高水平大学
    6 物理学 4星级 中国高水平学科专业 西北大学 37 区域研究型 中国高水平大学
    6 物理学 4星级 中国高水平学科专业 兰州大学 38 中国研究型 中国高水平大学
    6 物理学 4星级 中国高水平学科专业 华南师范大学 70 区域特色研究型 中国知名大学
    6 物理学 4星级 中国高水平学科专业 山西大学 75 区域研究型 中国知名大学
    6 物理学 4星级 中国高水平学科专业 国防科学技术大学
    中国研究型 中国一流大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 中国人民大学 7 中国研究型 中国顶尖大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 湖南大学 28 中国研究型 中国高水平大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 西北工业大学 29 中国研究型 中国高水平大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 北京理工大学 32 中国研究型 中国高水平大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 重庆大学 33 中国研究型 中国高水平大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 中国矿业大学 35 行业特色研究型 中国高水平大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 北京科技大学 39 行业特色研究型 中国高水平大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 东北师范大学 40 行业特色研究型 中国高水平大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 中国地质大学 44 行业特色研究型 中国高水平大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 西南大学 50 区域研究型 中国高水平大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 中国石油大学 54 行业特色研究型 中国高水平大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 南京师范大学 54 区域特色研究型 中国高水平大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 西南交通大学 61 行业特色研究型 中国高水平大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 北京化工大学 63 行业特色研究型 中国高水平大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 郑州大学 64 区域研究型 中国知名大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 西安电子科技大学 65 行业特色研究型 中国高水平大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 陕西师范大学 71 区域特色研究型 中国知名大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 上海大学 73 区域研究型 中国知名大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 东华大学 82 行业特色研究型 中国高水平大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 辽宁大学 83 区域研究型 中国知名大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 太原理工大学 85 区域研究型 中国知名大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 新疆大学 86 区域研究型 中国知名大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 河南大学 89 区域研究型 中国知名大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 华北电力大学 91 专业型 中国知名大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 浙江工业大学 93 专业型 中国知名大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 内蒙古大学 95 区域研究型 中国知名大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 湘潭大学 102 区域研究型 中国知名大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 昆明理工大学 109 区域研究型 中国知名大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 扬州大学 111 专业型 中国知名大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 浙江师范大学 115 专业型 中国知名大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 山东师范大学 120 专业型 中国知名大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 西北师范大学 129 专业型 中国知名大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 安徽师范大学 131 专业型 中国知名大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 延边大学 134 区域研究型 中国知名大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 天津师范大学 138 专业型 中国知名大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 武汉科技大学 139 专业型 中国知名大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 中北大学 146 专业型 中国知名大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 河北师范大学 148 专业型 中国知名大学
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 长春理工大学 159 专业型
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 宁波大学 161 专业型
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 兰州理工大学 163 专业型
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 广西师范大学 168 专业型
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 云南师范大学 174 专业型
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 杭州师范大学 176 专业型
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 四川师范大学 178 专业型
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 辽宁师范大学 187 专业型
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 哈尔滨师范大学 189 专业型
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 山西师范大学 197 专业型
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 长江大学 199 应用型
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 重庆邮电大学 211 应用型
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 烟台大学 229 应用型
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 温州大学 248 应用型
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 重庆师范大学 253 应用型
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 三峡大学 253 应用型
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 沈阳师范大学 258 应用型
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 内蒙古科技大学 300 应用型
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 鲁东大学 300 应用型
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 西华师范大学 309 应用型
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 吉林师范大学 313 应用型
    28 物理学 3星级 中国知名学科专业 渤海大学 357 应用型

    专业设置/物理学 编辑

    培养目标

    本专业培养掌握物理学的基本理论与方法,具有良好的数学基础和实验技能,能在物理学或相关的科学技术领域中从事科研、教学、技术和相关的管理工作的高级专门人才。

    培养要求

    本专业学生主要学习物质运动的基本规律,接受运用物理知识和方法进行科学研究和技术开发训练,获得基础研究或应用基础研究的初步训练,具备良好的科学素养和一定的科学研究与应用开发能力。

    知识技能

    1、掌握物理学的基本理论和基本方法,具有较高的物理学修养;

    2、掌握坚实的、系统的物理学基础理论及较广泛的物理学基本知识和基本实验方法,具有一定的基础科学研究能力和应用开发能力;

    3、了解相近专业的一般原理和知识;

    4、了解物理学发展的前沿和科学发展的总体趋势;

    5、了解国家科学技术、知识产权等有关政策和法规;

    6、掌握资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法;具有-定的实验设计,创造实验条件,归纳、整理、分析实验结果,撰写论文,参与学术交流的能力。

    主干学科

    物理学

    主要课程

    普通物理学

    高等数学、力学、热学、光学、电磁学、原子物理学、固体物理学、结构和物性

    理论物理学

    数学物理方法、理论力学、热力学与统计物理、电动力学、量子力学、计算物理学入门等。

    主要环节

    包括生产实习,科研训练,毕业论文等。一般安排10-20周。

    就业前景/物理学 编辑

    应用物理学专业的毕业生主要在物理学或相关的科学技术领域中从事科研、教学、技术开发和相关的管理工作。科研工作包括物理前沿问题的研究和应用,技术开 发工作包括新特性物理应用材料如半导体等,应用仪器的研制如医学仪器、生物仪器、科研仪器等。应用物理专业的就业范围涵盖了整个物理和工程领域,融物理理 论和实践于一体,并与多门学科相互渗透。

    应用物理学专业的学生如具有扎实的物理理论的功底和应用方面的经验,能够在很多工程技术领域成为专家。我国每年培养本科应用物理专业人才约12000人。和该专业存在交叉的专业包括物理专业,工程物理专业,半导体和材料专业等。人才需求方面,我国对应用物理专业的人才需求仍旧是供不应求。

    专升本(函授)/物理学 编辑

    培养目标

    本专业在大学物理专科的基础上经过两年半系统的函授学习,使学员系统掌握物理学的基础理论、基本知识、实验技能以及学习本专业所必需的高等数学知识;获得进行科学研究的初步训练,成为能在高等和中等学校进行物理学教学的教师、教育科研人员和其他教育工作者。

    培养要求

    本专业在大学物理专科的基础上学习物理学的基础知识、基本理论,得到物理实验以及教育理论与实践的基本训练,初步具备进行物理学基本理论及其应用研究能力、从事物理教学和教学研究的基本能力。

    课程

    1、数学物理方法

    本课程内容包括复变函数论基础,傅立叶级数和傅立叶积分,数学物理方程的导出和定解问题、分离变量法、二阶常微分方程的级数解法及特殊函数

    2、理论力学

    理论力学是普通物理力学的延续课,包括质点力学、质点系力学、刚体力学、分析力学等。

    3、电动力学

    本课程内容包括真空和介质中的静电场和静磁场以及它们在两种介质分界面上的规律;变化的电磁场的激发和传播的规律;与电磁现象的参照系变换相联系的时空理论——狭义相对论。

    4、热力学与统计物理

    本课程内容包括热力学、统计物理学两部分。主要内容包括热力学基本定律,热力学函数及其应用,相平衡和化学平衡,不可逆过程热力学简介,概率论的基本知识,统计物理学的基本概念,玻耳兹曼统计分布律,量子统计,系统理论和涨落理论。

    5、量子力学

    本课程主要内容包括微观粒子的波粒二象性与德布罗意假设,波函数与薛定谔方程,力学量的算符表示,定态微扰论,电子自旋与全同粒子体系。

    6、近代物理实验

    本课程是物理学专业的一门重要的基础实验课程,所涉及的物理知识面广,并具有较强的综合性和技术性。

    7、物理教学论

    本课程主要内容包括中学物理教学的目的和任务、中学物理学科的内容和结构、中学物理教学过程的规律和特点、中学生物理学习的认知特点和心理特征、中学物理概念和规律的教学研究、中学物理教学测量与评价的理论与方法、中学物理教材分析等。

    前沿领域/物理学 编辑

    大型强子对撞机

    希格斯玻色子(或许)已经在科学家们的掌握之中,但是,耗费了无数人心血和资金的大型强子对撞机(LHC)馈赠给人类的可能不止于此。

    欧洲核子研究中心(CERN)的科学家们宣布,LHC接下来将进入为期两年的停机维护期。在这两年内他们将对该设备进行彻底的修理和升级,希望在两年后它能突破迄今为止最高8TeV对撞能量的限制,以14TeV的初始设计能量进行对撞实验。

    这一对撞能量应该足以制造出诸如超弦理论等下一代物理理论预测可能存在的粒子。但是,LHC也是一台碎钞机,需要巨额资金来保障。如果砸下去的钱没有让科学家们获得他们所期望的结果,那么,他们可能会继续在宇宙间搜索,测量宇宙射线或者细小的原子效应,希冀从中找到答案。

    普朗克探测器

    宇宙大爆炸留下的辐射中包含有早期宇宙留下的重要线索,欧洲航天局(ESA)于2009年发射升空的普朗克卫星绘制出了早期宇宙最详细的“肖像”,该卫星捕捉到的辐射足以让科学家们不进行任何理论假设,就可以测量宇宙的质量;也足以让科学家们探测到宇宙波的涟漪并且测试各种膨胀模型,这些膨胀模型认为,整个宇宙大爆炸期间,宇宙一直在膨胀。普朗克卫星捕捉到的早期宇宙的图像甚至可以让科学家们研究除了标准模型以外的其他理论模型(诸如平行世界等)。

    先进激光干涉引力波天文台

    广义相对论预测,时空中的涟漪应该会持续不断地在宇宙间穿梭。从2014年开始,位于美国的引力波探测器的升级版——先进激光干涉引力波天文台,将使用几千米长的激光“尺子”,追踪空间抖动(相当于地球向太阳移动单个原子直径的十分之一的距离)。

    如果该探测器能有所发现,它将是爱因斯坦相对论最至高无上的胜利。如果该探测器一无所获,科学家们将不得不再次从重力理论出发,为宇宙建立新规则。

    激光空间干涉引力波探测器LISA对脉冲双星的观测是间接证实引力波存在的有力证据,然而对来自宇宙深处的引力波的直接观测始终未能实现,这也成为了相对论前沿研究的主要课题之一。已经有相当数量的地面引力波探测器投入运行,最著名的是GEO600、LIGO(包括三架激光干涉引力波探测器)、TAMA300和VIRGO;而美国和欧洲合作的空间激光干涉探测器LISA正处于开发阶段,其先行测试计划LISA探路者于2009年底正式发射升空。

    对引力波的探测将在很大程度上扩展基于电磁波观测的传统观测天文学的视野,人们能够通过探测到的引力波信号了解到其波源的信息。这些从未被真正了解过的信息可能来自于黑洞、中子星或白矮星等致密星体,可能来自于某些超新星爆发,甚至可能来自宇宙诞生极早期的暴涨时代的某些烙印,例如假想的宇宙弦。

    激光空间干涉引力波探测器

    欧洲航天局的激光干涉探测器新引力波天文台(NGO,原名“激光干涉空间天线”,LISA)目前正处于开发研究阶段,其先行测试计划LISAPathfinder(LISA探路者)将于2014年底之前正式发射升空。

    “探路者”计划也能确认广义相对论中与重力有关的一切描述是否属实。另外,该设备在穿过“鞍点”(地球和太阳的重力在“鞍点”相互抵消)时会厘清,当重力加速度极小时,爱因斯坦的理论是否仍然站得住脚。如果确实如此,这些引力空隙将是诸如修正牛顿引力理论(MOND,以色列科学家莫德采·米尔格若姆于1981年提出了该理论,来解决暗能量与星系自转问题)等其他目前比较流行的理论的“葬身之地”。

    搜寻暗物质的“芳踪”

    今年是首次假定暗物质存在80周年。如今,80年过去了,我们依然没有揭开这种难以捉摸的物质的“神秘面纱”。

    理论指出,星系和星系团都包裹在暗物质粒子所构成的巨大物质云(晕)之中,这种物质被称为“弱相互作用大质量粒子(WIMP)”。科学家们耗费巨资,使用最尖端的设备并设计出了很多极端精确的实验,希望从茫茫宇宙中将这些狡猾的家伙揪出来。DAMA/LIBRA(碘化钠晶体暗物质搜索实验)、CoGeNT和CRESST(超导温度计探测低温稀有事件)三大实验是其中的佼佼者,据报道,这些实验似乎已经发现了某些疑似暗物质的物质。

    另外,据英国《每日电讯报》网站2012年7月8日报道,欧洲核子研究中心(CERN)表示,他们的大型强子对撞机(LHC)已经发现了疑似希格斯玻色子的粒子,下一步将着手搜寻暗物质,为了完成这一目标,他们将耗资12亿欧元对LHC进行升级。

    实际上,此前,DAMA实验宣称,他们已经探测到了这些暗物质粒子。DAMA实验位于意大利中部地底下的格兰萨索国家实验室,科学家们以总重约两百五十公斤的二十五个超纯碘化钠晶体进行实验。13年来,DAMA观测到的信号呈现季节性变化,夏天出现的多于冬天。DAMA团队认为,这种年度变化是由于地球围绕银河系中心和太阳的轨道运动所致。在北半球的夏季,围绕太阳的公转运动会使地球高速冲入看不见的银河系暗物质的云中,增加WIMP击中探测器的几率。

    最近,另外两个合作项目CoGeNT和CRESST的观测结果似乎也支持DAMA的说法,但是其他实验并未检测到类似DAMA实验的WIMP应有的信号。目前,关于DAMA、CoGeNT以及CRESST究竟是的确观测到了暗物质粒子,还是仅仅被一些鲜为人知的背景干扰以致形成了期待中的信号的假象,科学界尚未达成一致意见。

    也有科学家认为,宇宙之间根本不存在所谓的暗物质。其实,真正的问题在于,我们对我们正在寻找的暗物质知之甚少,我们需要更多数据和其他实验来理解这些实验。

    中微子工厂

    中微子实验——诸如位于中国广东省大亚湾的实验最终会有什么发现,我们完全无法预测。科学家们迄今还没有完全搞清楚这个“魔鬼”粒子的属性,而且,这种粒子与其他粒子的交往太少,因此,要想对它们有所了解,需要海量的中微子才行。

    nuSTORM或许可以解决这个问题,科学家们将nuSTORM称为可以批量制造出大量受控制的中微子束或反中微子束的“工厂”。这一工厂或许有助于科学家们厘清中微子的性质以及有多少种中微子,以最终解决这样一个问题,是否还存在其他类型的不相互作用的惰性中微子?

    空间中的量子理论

    在几千公里的范围内发射光量子的实验迄今仅仅证实,这些粒子之间存在着令人诧异的相互关系和纠缠。当然,科学家们并不满足于此,他们正在开展一些实验以通过卫星在几大州之间发射光量子。这是在空间中的更大距离内测试量子理论的第一步,在这一距离范围内,相对论的扭曲变得非常明显。这些实验还有一些附赠品,那就是,科学家们可以弄清楚,当量子理论和相对论相碰撞时,会发生什么事情。

    研究方法/物理学 编辑

    对于物理学理论和实验来说,物理量的定义和测量的假设选择,理论的数学展开,理论与实验的比较是与实验定律一致,是物理学理论的唯一目标。

    人们能通过这样的结合解决问题,就是预言指导科学实践,这不是大唯物主义思想,其实是物理学理论的目的和结构。

    思想理论/物理学 编辑

    物理与形而上学的关系

    在不断反思形而上学而产生的非经验主义的客观原理的基础上,物理学理论可以用它自身的科学术语来判断。而不包括依赖于它们可能从属于哲学学派的主张。在着手描述的物理性质中选择简单的性质,其它性质则是群聚的想象和组合。通过恰当的测量方法和数学技巧从而进一步认知事物的本来性质。实验选择后的数量存在某种对应关系。一种关系可以有多数实验与其对应,但一个实验不能对应多种关系。也就是说,一个规律可以体现在多个实验中,但多个实验不一定只反映一个规律。

    对于物理学来说理论预言与现实一致与否是真理的唯一判断标准。

    相关文献

    参考资料
    [1]^引用日期:2016-05-16

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