近代物理与高新科技

1、近代物理于高新科技论文物理学是研究物质的结构、相互作用和运 动规律以及它们的各种实际应用的科学。它 是自然科学的基础，是近代科学技术的主要 源泉。物理学是一门基础学科。在物理学研究 过程中形成和发展起来的基本概念、基本理 论、基本实验手段和精密测量方法，不但成 为其它学科诸如天文学、化学、生物学、地 学、医学、农业科学和计量学等学科的组成 部分，还推动了这些学科的发展。物理学还 与其它学科相互渗透，产生了一系列交叉学 科，如化学物理、生物物理、大气物理、海 洋物理、地球物理、天体物理等。物理学也是各种技术学科和工程学科 的共同基础。在近代物理发展的基础上，产 生了许多新的技术学科，如核能与其它

2、能源 技术，半导体电子技术，材料科学等，从而 有力的促进了生产技术的发展和变革。19世 纪以来，人类历史上的四次产业革命和工业 革命都是以对物理某些领域的基本规律认 识的突破为前提的。当代，物理学科研究的 突破不断导致各种高新技术的产生和发展， 从而在近代物理学与许多高科技学科之间 形成一片相互交叠的基础性研究与应用性 研究相结合的宽广领域。物理学科与技术学 科各自根据自身的特点，从不同的角度对这 些领域的研究，既促进了物理学的发展和应 用，又促进了高科技的发展和提高。通常根据研究的物质运动形态和具体 对象不同，物理学可主要分为如下几个二级 学科：理论物理、粒子物理与原子核物理、 原子与分子物

3、理、凝聚态物理、等离子体物 理、声学、光学以及无线电物理，本专业的 主要涉及光学、凝聚态物理和理论物理三个 二级学科十学科方向。主要研究方向及其内容：光信息存储与显示（光学）X射线影像存储材料和电子俘获光存储材料 的制备、性能、存储机理及其应用的研究； 有机、无机电致发光材料的制备、传输机制、 激发态过程的机理及其显示器件的研究。光电子材料与器件物理（光学）研究稀土发光、半导体发光、阴极射线发光、 高能射线发光、上转换发光、长余辉发光、 白光LED照明、无汞荧光灯、光学薄膜基 本设计、超声、光存储、有机发光、载流子 传输材料、有机光致发光和电致发光材料等 的制备；研究光致发光和电致发光机理、载

4、 流子传输机制等；研究发光二极管、无机有 机薄膜电致发光器件、厚膜交/直流驱动软 屏、电子油墨（或电子纸）、光电探测器等 光电子器件；研究这些材料和器件的新技术 新工艺以及它们的应用。激光与光电检测技术（光学）主要研究各种激光与光电检测方法、技术及 其应用，包括激光干涉测量技术、光电传感 技术、激光超声技术、激光多普勒振动检测 技术、红外检测技术、激光扫描测量技术及 微纳米测量技术等。此外常规的无损检测手 段中光电技术的使用也是本领域的研究内 容之一。光信息传输与光信号处理（光学） 研究光在各种光纤和各种光波导中的传输 特性，以及由它们构成的光纤通信系统与光 纤传感系统。包括导波光学、非线性光

5、纤光 学、光纤通信系统；以及利用光纤构成的传 感系统，比如电压、电流、气体等传感器和 智能蒙皮、分布传感系统、生物光纤传感器 等。并涉及到全光网络、全光信号处理等方 面的研究课题。光物理（光学）本研究方向在激光与原子、分子、团簇及凝 聚态物质的相互作用、光学超快现象、光与 生物体相互作用和THZ光的理论和应用等 前沿课题上开展深入系统的研究。研究领域 涉及激光与物质的相互作用及其用于激光 探测等基础研究和应用基础研究，希望在非 线性光学、激光与原子分子相互作用、OCT、 超快光物理、有机聚合物的光子学和THz 物理等研究方面取得突破性的进展，开拓和 发展若干新的研究方向，为国家经济建设服 务。

6、稀土物理（凝聚态物理）本方向研究凝聚态物质中稀土离子的能级 和激发态过程。当前研究的主要方向是稀土 离子高能激发态的结构，辐射跃迁，无辐射 跃迁，电子-声子偶合，组合混杂，真空紫 外激发的稀土发光材料中的物理问题。纳米结构与低维物理（凝聚态物理） 低维体系是研究小空间尺度的新的物理效 应，已成为凝聚态物理最活跃和最富有生命 力的重要前言领域之一，它与物理、化学、 生物、医药学、材料、电子学、光电子学、 磁学、能源和环境等多学科交叉，该体系的 能带可人工剪裁性、表面界面效应、量子尺 寸效应、隧穿效应等赋予它许多原来三维固 体不具备的、内涵丰富而深刻的新现象、新 效应、新规律，并广泛地被用来开发具

7、有新 原理、新结构的固态电子、光电子器件。固体发光（凝聚态物理）固体发光是固体光学的一个重要组成部分， 它是物体将吸收的能量转化为光辐射的过 程。它主要包括：光致发光、阴极射线发光、 高能射线发光、电致发光和生物发光等。固 体发光有很多重要的应用，例如：照明光源、 阴极射线等各种发光显示器、高密度光存储 材料、核辐射探测等。近年来固体光学又有 很多新的发展，诸如有机电致发光、多孔硅、 低维体系、量子剪裁等。本研究方向瞄准学 科前沿，主要开展了无机及有机电致发光材 料及机理、发光存储材料及机理、上转换材 料及机理等诸多有特色的研究工作。数学物理与计算物理（理论物理） 数学物理学是以研究物理问题为

8、目标的数 学理论和数学方法。它探讨物理现象的数学 模型，即寻求物理现象的数学描述和诠释 和。从二十世纪开始，由于物理学内容的更 新，数学物理也有了新的面貌。伴随着对电 磁理论，量子理论和引力场的深入研究，人 们的时空观念发生了根本的变化，数学物理 成为研究物理现象的有力工具。随着电子计 算机的发展，数学物理中的许多问题可以通 过数值计算来解决，由此发展起来的计算物 理都发挥着越来越大的作用。计算机直接模 拟物理模型也成为重要的方法。本研究方向 主要研究广义相对论和宇宙学，数学物理的 几何结构，大型物理体系的数值计算和并行 算法等。凝聚态理论（理论物理） 理论物理的一个重要分支是凝聚态物理中的量

9、子多体理论，它是应用现代多体理论和 量子场论研究凝聚态物理中的新现象、揭示 新现象中的物理本质。当前研究的主要方 向：计算凝聚态物理，强关联电子系统和介 观体系中的物理问题，低维量子系统中的电 声相互作用，凝聚物质中的量子输运理论， 以及非费米液体、自旋输运和Mott相变等。 物理学的发展，促进了科学技术的进步。现 代物理学更成为高新技术的基础。在牛顿力学和万有引力定律的基础上 发展起来的空间物理，能把宇宙飞船送上太 空，使人类实现了飞天的梦想。也使中国人 “九天揽月”成为可能。（2007年我们国家 要登月，那时就是神州7号）。杨得伟是神 州6号。带电粒子在电场磁场中的偏转的规律 在科学技术中

10、的应用。电视机显像管等。如核磁共振，超声波，X光机等。？3、 核物理的研究使放射线的应用成为可能。医 疗上的放疗。在医疗上还有很多，如用于治 疗脑瘤的20世纪初相对论和量子力学的建立，诞 生了近代物理，开创了微电子技术的时代。 半导体芯片。电子计算机。没有量子力学也 就没有现代科技。20世纪60年代，激光器诞生。激光物 理的进展使激光在制造业、医疗技术和国防 工业中的得到了广泛的应用。大家熟悉的微 机光盘就是用激光读的。光导纤维等。20世纪80年代高温超导体的研究取得 了重大突破，为超导体的实际应用开辟了道 路。磁悬浮列车等。80年代，我国高温超导 的研究走在世界的前列。20世纪90年代发展起

11、来的纳米技术， 使人们可以按照自己的需要设计并重新排 列原子或者原子团，使其具有人们希望的特 性。纳米材料的应用现是一个新兴的又应用 很广泛的前沿技术。秦始皇兵马俑的色彩防 脱。生命科学的发展也离不开物理学。脱氧 核糖核酸（DNA）是存在于细胞核中的一种 重要物质，它是储存和传递生命信息的物质 基础。1953年生物学家沃森和物理学家克里 克利用X射线衍射的方法在卡文迪许的实 验室成功地测定了 DNA的双螺旋结构。可以说物理学的发展，促进了各个领 域科学技术的进步。使人类的生产和生活发 生了翻天覆地的变化。物理学的发展引发了一次又一次的产 业革命，推动着社会和人类文明的发展。可 以说社会的每一次

12、大的进步都与物理学的 发展紧密相连。18世纪中叶，在热学发展的基础上发明 并改进了蒸汽机。蒸汽机的广泛使用，促成 了手工业向机械化的大生产的转变，并使陆 上和海上的大规模的长途运输成为可能。大 大推动了社会的发展。古人云：一日千里。 火车、飞机的使用使每一个地球人实现了 “一日千里”甚至日行万里的梦想。蒸汽机 的使用是第一次产业革命。1840年，法拉弟发现了电磁感应现象， 并逐渐形成了完整的电磁场理论。在此基础 上发展起来的电力工业，使人类进入电气化 的时代，给人类的生产和生活带来翻天覆地 的变化。大家想想现在使用的电灯、电话、 电视、微机等一切的电力设施就能体会了。这是第二次产业革命。20世

13、纪70年代，微观物理方面取得重 大突破，开创了微电子工业，使世界开始进 入了以电子计算机应用为特征的信息时代。 这是第三次产业革命。可以说社会的每一次巨大的进步都是 在物理学发展的基础上完成的。没有物理学 的发展就没有人类社会和文明的巨大进步。 1901年，严格证明狄利克雷原理，开创变分 学的直接方法，在工程技术的计算问题中有 很多应用。首先提出群的表示理论。此后，各种群 的表示理论得到大量研究。基本上完成张量分析，又名绝对微分 学。确立了研究黎曼几何和相对论的分析工 具。提出勒贝格测度和勒贝格积分。推广了 长度、面积积分的概念。1903年，发现集合论中的罗素悖理，出 现所谓第三次数学危机。建

14、立线性积分方程的基本理论，是解决 数学物理问题的数学工具，并为建立泛函分 析作了准备。1906年，总结了古典代数几何学的研 究。把由函数组成的无限集合作为研究对 象，引入函数空间的概念，并开始形成希尔 伯特空间。这是泛函分析的发源。开始系统地研究多个自变量的复变函 数理论。初次提出“马尔可夫链”的数学 模型。1907年，证明复变函数论的一个基本原 理-黎曼共形映照定理。反对在数学中使用排中律，提出直观主 义数学。1908年，点集拓扑学形成。1909年，解决数论中著名的华林问题。1910年，总结了 19世纪末20世纪初的 各种代数系统如群、代数、域等的研究，开 创了现代抽象代数。发现不动点原理，

15、后来又发现了维数定 理、单纯形逼近方法，使代数拓扑成为系统 理论。1910-1913年，出版数学原理三卷， 企图把数学归结到形式逻辑中去，是现代逻 辑主义的代表著作。1913年，完成了半单纯李代数有限维表 示理论，奠定了李群表示理论的基础。在量 子力学和基本粒子理论中有重要应用（法国 厄.加当，德国韦耳）。研究黎曼面，初步产生了复流形的概 念。1914年，提出拓扑空间的公理系统，为 一般拓扑学建立了基础。1915年，把黎曼几何用于广义相对论， 成为它的主要数学工具。解出球对称的场方 程，从而可以计算水星近日点的移动等问 题。1918年，应用复变函数论方法来研究数 论，建立解析数论。为改进自动电

16、话交换台的设计，提出排 队论的数学理论。希尔伯脱空间理论的形成斯。1919年，建立P-adic数论，在代数数论 和代数几何中有重要应用。1921-1930 年1922年提出数学要彻底形式化的主 张，创立数学基础中的形式主义体系和证明 论。1923年 提出一般联络的微分几何学， 将克莱因和黎曼的几何学观点统一起来，是 纤维丛概念的发端。提出偏微分方程适定性，解决二阶双曲 型方程的柯西问题。提出更广泛的一类函数空间一一巴拿 哈空间的理论。提出无限维空间的一种测 度维纳测度，对概率论和泛函分析有一 定作用。1925年创立概周期函数。以生物、医学试验为背景，开创了“试 验设计”，也确立了统计推断的基本

17、方法。1926年大体上完成对近世代数有重大 影响的理想理论。1927年建立动力系统的系统理论，是 微分方程定性理论的一个重要方面毕尔霍。1928年提出解偏微分方程的差分方 法。首次提出通信中的信息量概念。提出拟似共形映照理论，在工程技术上 有一定应用。1930年建立格论，是代数学的重要分 支，对摄影几何、点集论及泛函分析都有应 用。提出自伴算子谱分析理论并应用于量 子力学。1931-1940 年1931年发现多维流形上的微分型和流 形的上同调性质的关系，给拓扑学以分析工 具。证明了公理化数学体系的不完备性。发展马尔可夫过程理论。1932年 解决多元复变函数论的一些基 本问题。建立各态历经的数学

18、理论。建立递归函数理论，是数理逻辑的一个 分支，在自动机和算法语言中有重要应用。1933年 提出拓扑群的不变测度概念。提出概率论的公理化体系。1934年创建大范围变分学的理论，为 微分几何和微分拓扑提供了有效工具。解决极小曲面的基本问题普拉多 问题，即求通过给定边界而面积为最小的曲 面。提出平稳过程理论。1935年在拓扑学中引入同伦群，成为 代数拓扑和微分拓扑的重要工具。开始研究产品使用寿命和可靠性的数 学理论。1936年寇尼克系统地提出与研究 图的理论。50年代以后，由于在博弈论、规划论、 信息论等方面的应用，贝尔治等对图的理论 有很大的发展。现代的代数几何学开始形成。提出理想的通用计算机概

19、念，同时建立 了算法理论。建立算子环论，可以表达量子场论数学 理论中的一些概念。提出偏微分方程中的泛函分析方法。1937年证明微分流形的嵌入定理，是 微分拓扑学的创始。提出偏微分方程组的分类法，得出某些基本性质。开始系统研究随机过程的统计理论。1938年布尔巴基丛书数学原本开 始出版，企图从数学公理结构出发，以非常 抽象的方式叙述全部现代数学1940年证明 连续统假说在集合论公理系中的无矛盾性。提出求数值解的松弛方法。提出交换群调和分析的理论。1941-1950 年1941年，定义流形上的调和积分，并用 于代数流行，成为研究流形同调性质的分析 工具。1941年，开始建立马尔可夫过程与随机 微分

20、方程的联系。1941年，创立赋范环理论，主要用于群 上调和分析和算子环论。1942年，开始研究随机过程的预测，滤 过理论及其在火炮自动控制上的应用，由此 产生了 “统计动力学”。1943年，提出求代数方程数字解的林士 谔方法。1944年，建立了对策论，即博弈 论。1945年，推广了古典函数的概念，创 立广义函数论，对微分方程理论和泛函分析 有重要作用。1945年，建立代数拓扑和微分几何的联 系，推进了整体几何学的发展。1945年，提出了噪声的统计理论。1946年，美国莫尔电子工程学校和宾 夕法尼亚大学试制成功第一架电子计算机 ENIAC。1946年，建立现代代数几何学基础。1946年，发展三角

21、和法研究解析数论。1946年，建立罗伦兹群的表示理论。1947年，创立统计的序贯分析法。1948年，造成稳态机，能在各种变化的 外界条件下自行组织，已达到稳定状态。鼓 吹这是人造大脑的最初雏形、机器能超过人 等观点。1948年，出版控制论，首次使用控 制论一词。1948年，提出通信的数学理论。1948年，总结了非线性微分方程在流体 力学方面的应用，推进了这方面的研究。1948年，提出范畴论，是代数中一种抽 象的理论，企图将数学统一于某些原理。1948年，将泛函分析用于计算数学。1949年，开始确立电子管计算机体系， 通称第一代计算机。英国剑桥大学制成第一 台通用电子管计算机EDSACo1950

22、年，发表计算机和智力一文， 提出机器能思维的观点。1950年，提出统计决策函数的理论。1950年，提出解椭圆形方程的超松弛方 法，是目前电子计算机上常用的方法。1950年，提出纤维丛的理论1951年， 五十年代以来，“组合数学”获得迅速发展， 并应用于试验设计、规划理论、网络理论、 信息编码等。1952年，证明连续群的解析性定理。1953年，提出优选法，并先后发展了多 种求函数极值的方法。1954年，发表工程控制论，系统总 结自动控制理论的新发展。1955年，制定同调代数理论。1955年，提出求数值积分的隆姆贝方 法，是目前电子计算机上常用的一种方法。1955年，制定线性偏微分算子的一般理 论。1955年，提出解椭圆形或双线型偏微 分方程的交替方向法。1955年，解代数数的有理迫近问题。1956年，提出统筹方法，是一种安排计 划和组织生产的数学方法为美国杜邦公司 首先米用。1956年，提出线性规划的单纯形