第一章：什么是物理学

今日物理张酣北京大学物理学院2019课件和联系方法教员联系方式：物理大楼中304Email：hanzhang@*本讲义只供北京大学选课学生使用，版权所有。课程内容除了编者自己的研究工作和教材之外，其它内容取自各种杂志和书籍等公开发表的材料，编者在此对引用他们的材料表示感谢。如果有不可引用的材料，请告诉编者。课程成绩有优秀率限制，请大家注意！第一章：什么是物理学？

WhatisPhysics?

简单介绍物理学发展的历史，物理学的分类，物理学对人类生活的贡献，物理学的有趣之处，等等。参考书目1。赵凯华定性和半定量物理学2。陆果基础物理学教程3。王正行近代物理学教材《今日物理》

高崇寿、谢柏青，高教出版社

课程特点熔科学、历史、哲学于一炉科学给人知识历史给人智慧哲学给人思辨我教学的主要目的不是为你们的考试做准备，甚至也不是为你们将来服务于工业或者军事做准备。我希望达到的是让你们欣赏这个奇妙的世界，并领会物理学家看待它的方式。我相信，这乃是现代文化真正的主要部分。---Feyman关于今日物理选材

冯端先生指出：“在众多的课题之中，挑选出一部分被认为是重要的，必然要受作者本人学识和理解能力的限制，也受作者本人兴趣和爱好的影响。一个人无法论述自己完全不理解的东西，而没有偏好，就无从作出择抉，也就写不出这本书来。”“广泛地涉及凝聚态物理学的新进展，必然要涉及作者不熟悉的许多领域，免不了要说一些外行话。”(冯端，金国钧，《凝聚态物理新论》，上海科学技术出版社，1992，序)。今日物理课程的内容也是一样，受作者偏好影响很深，也免不了有错误之处。 阎守胜教授在《固体物理基础》（北京大学出版社，2000）一书的作者前言中说，“我希望在讲述中有尽可能清晰的物理图象，不要让学生迷失在冗长的计算之中。学生学过理论物理基础课程之后，容易欣赏从几个基本定理出发进行数学演绎的做法。实际上这并不是物理的主要部分。”我十分赞赏阎守胜教授的这一观点，也一直在自己的教学中这样作。人类是一个充满好奇心的物种，不断地提问题是人类的天性。物理学便是人类此种天性的集中体现。物理学探索最大的宇宙，也探索最小的基本粒子。

从人类有历史以来就对自然界提出各种各样的描述，这些就是最初的科学萌芽。直到近代，工业革命使得科学技术获得了突飞猛进的进步，为科学实验的开展提供了前所未有的条件，由此带动了科学理论的飞速发展。为什么要有科学研究？

科学的终极目的在于提供一个简单的理论去描述整个宇宙。

一套完整的统一理论的发现可能对人类的存活无助，甚至也不会影响我们的生活方式。然而，自从文明开始，人们即不甘于将事件看做互不相关而且不可理解，他们渴求理解世界的根本秩序。今天我们仍然渴望知道，我们为何在此？我们从何而来？人类求知的最深切的意愿足以为我们所从事的不断探索提供正当的理由。而我们的目标恰恰是对我们生活其中的宇宙做出完整的描述。

------摘自霍金《时间简史》古人对物理的理解：西人对物理的理解：与实在物体有关-PhysicsPhysical&Mental；Physicaleducation1.什么是物理学？

一片花飞减却春，风飘万点正愁人。

且看欲尽花经眼，莫厌伤多酒入唇。

江上小堂巢翡翠，苑边高冢卧麒麟。

细推物理须行乐，何用浮名绊此身。

－－－杜甫《用前韵招蕃叟弟》

宋，陈傅良细看物理愁如海，遥想朋从眼欲花。

逆水鱼儿冲断岸，贪泥燕子堕危沙。

百年乔木参天上，一昔平芜着处佳。

行乐不妨随邂逅，我无官守似蚔蛙。

物理学是研究物质，能量以及它们之间相互作用的学科。

-－国际纯物理和应用物理大会1995年定义思考题：其他参考书如何定义物理学，找出3种不同的定义。2.

物理学历史简介物理学起源于天文学（和星相学）和炼金术航海和农业是天文学的开端→物理学

自远古以来，由于农业生产需要确定季节，远方旅行，特别是航海需要准确地辨别方向，人们就进行天文观察，进行观象研究，在古代就逐渐发展形成天文学。天狼星第一次和太阳同时升起的那一天之后，再过五、六十天，尼罗河就开始泛滥，于是埃及人就以这一天作为一年的开始。天文观察是历法的基础，也是对自然界规律认识的开始和基础。

航海和农业是天文学的开端→物理学儒略历是一种源自古埃及的历法，后来罗马人占领埃及以后，罗马统帅儒略·凯撒（又译朱利乌斯·凯撒）把埃及人的历法做了修改，成了儒略历，于公元前46年开始实行。儒略历每年365.25天，比地球围绕太阳一周要长11分14秒，这样，128年就要差一天。到了16世纪下半叶，已经比实际晚了10天，比如，1583年的春分应该在3月21日，历法上却是3月11日。罗马教皇格里高利十三世，在1582年组织了一批天文学家，根据哥白尼日心说计算出来的数据，对儒略历作了修改。将1582年10月5日到14日之间的10天宣布撤销，10月4日之后就是10月15日，所以1583年的春分又回到3月21日，后来人们将这一新的历法称为“格里高利历”，也就是今天世界上所通用的历法，简称格里历或公历。（东正教一直采用儒略历，所以，现在他们的日历已经比公历晚了13天。）哥白尼因为宣传日心说而遭到教会的打击和反对，他的著作1543发表后年发表后仅40年教会却要用他的理论来修改历法。

炼金术是固体物理的开端中国人炼丹，为长生不老外国人炼金，为发财在一本叫作《丹药秘诀》的书中，对汞和硫化学反应生成辰砂（硫化汞）的过程曾有过仔细地描述。物理学是研究物质，能量以及它们之间相互作用的学科。

-－国际纯物理和应用物理大会1995年定义课外作业：参考其他人如何定义物理学，找出三种对物理学不同的定义。伽利略.伽利雷（GalileoGalilei,1564-1642）。世界著名名科学家，他既是物理学家、天文学家、哲学家又是发明家，他发明了温度计和天文望远镜。是近代实验物理学的开拓者，被誉为“近代科学之父”。伽利略将实验引入物理学，使之成为真正意义上的科学。自由落体的研究，两个铁球同时落地（比萨斜塔）伽利略从实验得出结论：“一个运动的物体，假如有了某种速度以后，只要没有增加或减小速度的外部原因，便会始终保持这种速度－这个条件只有在水平的平面上才有可能，因为在斜面的情况下，朝下的斜面提供了加速的起因，而朝上的斜面提供了减速的起因；由此可知，只有在水平面上运动才是不变的。”伽利略第一次提出了惯性（inertia）的概念，并且第一次把外力和“引起加速和减速的外部原因”联系起来。惯性定律：一切物体在没有受到力的作用时（合外力为零时），总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种运动状态。

1609年和1619年德国科学家开普勒(JohannesKepler)发表了行星运动的基本定律。

1609年，开普勒总结天文学观测太阳系行星的运动行为，提出了两个定律（又称为轨道定律和面积速度定律）。又过了10年，1619年，开普勒又总结提出了一个定律，开普勒第三定律—周期定律。

第谷与开普勒在布拉格

1687年在开普勒、伽里略观测和实验工作的基础上，牛顿(SirIsaacNewton)在他的划时代的巨著《自然哲学的数学原理》(PhilosophiaeNaturalisPrincipiaMathematica

)中总结提出了牛顿运动三定律和万有引力定律，建立了经典力学的完整理论。经典力学处理质量、时间、空间以及它们的关系。艾萨克·牛顿爵士（SirIsaacNewton，1643年1月4日－1727年3月31日，）英国物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家和炼金术士。他在1687年发表的论文《自然哲学的数学原理》里，对万有引力和三大运动定律进行了描述。经典力学的创始人除了那些真实而已足够说明其现象者外，不必去寻求自然界事物的其它原因。自然界不作无用之事……因为自然界喜欢简单化，不爱用什么多余的原因夸耀自己。

－－牛顿（自然哲学的数学原理）IfIhaveseenfurtherthanothermen,itisbecauseIstoodontheshouldersofgiants.WhowasNewton?关于牛顿的故事1.没有结婚2.苹果落地3.与胡克的争论4.与莱布尼茨关于微积分的争论5.与神学的关系爱因斯坦说：没有宗教的科学是跛足的，没有科学的宗教是盲目的。

尽管我仰慕牛顿的大名，但我并不认为他是百无一失的，我遗憾地看到他有时候也会搞错，而他的权威有时候也会阻碍科学的发展。－－－T.Yang

不要迷信权威！托马斯·杨（ThomasYoung，1773～1829）英国医生、物理学家，光的波动说的奠基人之一。詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(1831-1879)，英国物理学家、数学家。经典电动力学的创始人，统计物理学的奠基人之一。继法拉第之后，集电磁学大成的伟大科学家。他依据库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥、萨伐尔、法拉第等前人的一系列发现和实验成果，建立了第一个完整的电磁理论体系，不仅科学地预言了电磁波的存在，而且揭示了光、电、磁现象的本质的统一性，对电磁现象有了本质的认识。经典电磁学这就是马克斯韦尔方程组！！物理学的分类

物理学的分支及近年来发展的总趋势物理学经典物理现代物理力学热学电磁学光学相对论量子论非线性时间t关键概念的发展力学电磁学热学相对论量子论1600170018001900物理学的各分支学科是按按物质的不同存在形式和不同的运动形式划分的。随着科学的发展，物理学中不断地生长和发展出新的分支学科。20世纪以前，物理学已经形成的分支学科有经典力学、热学与统计物理学、电磁学与电动力学、光学与电磁波等。随着科学的发展，近代物理学中不断地生长和发展出新的分支学科。如：

理论物理学、粒子物理学、原子核物理学、原子和分子物理学、天体物理学、凝聚态物理学、光物理学、激光物理学、非线性光学、低温物理学、物理学的分类

磁性物理学、金属物理学、半导体物理学、材料物理学、表面物理学、介观物理学、电真空物理学、电子物理学、无线电物理学、固体微电子学、等离子体物理学、声学、固态物理学、液态物理学、高压物理学、非线性物理学、计算物理学……等。近几十年来，物理学的各分支学科有着突飞猛进的迅速发展，对物理现象和物理学规律的探索研究不断取得新的进展，丰富了人们对物质世界物理运动基本规律的认识和掌握，促进了许多和物理学紧密相关的交叉学科和技术学科的发展（如生物物理）。*虽然学科越分越细，但是相互的渗透却不断加强，研究的界线并且明确。十九世纪末物理学天空的乌云

1900年4月英国卓越的物理学家开尔文男爵（LordKelvin）在著名的题为“遮盖在热和光的动力理论上的十九世纪乌云”的演说中说：

“在已经基本建成的科学大厦中，后辈物理学家似乎只要做一些零碎的修补工作就行了；但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云。”一朵乌云指的是热辐射的“紫外灾难”，它使物理学家们最终建立了量子力学。一朵乌云指的是迈克尔逊—莫雷实验，它的结果否定了“以太”的存在，最终导致了相对论的诞生。这两朵乌云的存在，开始动摇经典物理学的基础，从而引发物理学史上一场伟大的革命。对黑体辐射的研究，紫外灾难1893年德国物理学家维恩（WilhelmWien）发现辐射能量最大的频率值

nm正比于黑体的绝对温度

T。1896年给出辐射能量对频率的分布公式，这个公式在大部分频率范围内都与实验符合得很好，只在频率很小时与实验符合得不好。1900年英国物理学家瑞利（ThirdBaronRayleign）和天体物理学家金斯（JamesHopwoodJeans）在电动力学和统计物理学的基础上从理论上又普遍导出一个辐射能量对频率的分布公式。这个公式在频率小时与实验符合得很好，但在频率大时与实验严重不符合，当频率趋于无穷大时，辐射的能量是发散的。经典物理学理论碰到了严重的困难。由于频率很大的辐射处在紫外线波段，故而这个困难被称为“紫外灾难”。普朗克量子假说

辐射黑体中分子和原子的振动可视为线性谐振子，这些线性谐振子可以发射和吸收辐射能。这些谐振子只能处于某些分立的状态，在这些状态下，谐振子的能量不能取任意值，只能是某一最小能量

的整数倍。对频率为

的谐振子,最小能量

为:n为整数，称为量子数

称为能量子能量不连续，只能取某一最小能量的整数倍!!!!!普朗克黑体辐射公式普朗克的忏悔

（可以看到对传统观念的突破是如何困难）

我，普朗克，一个可能被后人尊重和崇拜的物理学家，有愧于良心，有愧于多年来在原子本质问题上苦心钻研却始终未获得突破的物理界朋友们，有愧于全人类。

我即将与世长辞了，几十年了，几十年来我一直生活在压抑之中，我的生命始终未获得过快乐，在这样的环境中，我的生命不会延续太久了。几十年来，那东西一直在我心里痒痒，我要在还来得及的时候挠一挠。那是一个阳光明媚的早上，我一个人沮丧地扯着那好似灌了铅的腿艰难地移动在我家的花园内，鸟儿的歌唱，花儿的缤纷在我眼里都已苍白无力。我刚从实验室出来，刚刚完成了我的原子假说以及我的普朗克公式。这是我的重大发现，也是物理界的重大突破。然而，我的学说与牛顿的粒子说是矛盾的。我一旦公布自己的学说，牛顿的粒子说必将被推翻。那时，我太敬重牛顿了，他是我心目中最伟大的科学家，他的许多理论、学说都让我叹服，我对他的崇拜几乎达到盲目、疯狂的境界，他在我心中是完美的。我感到眼前灰暗，不知所措，一定是自己错了。

我辞去了教授的职务，在此后的几年里潜心钻研，寻找原子假说中的“错误”，然而，我没找到错误，事实反而更加肯定了原子假说的正确性。我感觉自己要疯了，压抑和烦躁开始包围我，我停止了研究，将自己彻彻底底地变成了一只“自然动物”。

多年的思想挣扎我已经受够了，我试图找些豪言壮语来安慰自己，试图用牛顿的光芒来照亮心中的盲区，安安稳稳地过完此生。我失败了，我终于清醒认识到：没有比公布原子假说更让我踏实的行为了，只有那样我才能解脱，我已经让原子物理学的发展滞后了几十年。

几十年的压抑给了我宝贵的思想财富，我想他们与原子假说同样值得留给后人：事物的本质与自然界中的一些客观规律是不可改变的，而感情的亲疏往往会使我们对事物的认知发生偏差。在认知事物的过程中要放开感情方面的影响，对现实的肯定不会伤害感情，但感情影响了认知，则会让我们走弯路。

1947年10月3日，普朗克在哥廷根病逝，终年89岁。德国政府为了纪念这位伟大的物理学家，把威廉皇家研究所改名叫普朗克研究所。普朗克的墓在哥庭根市公墓内，其标志是一块简单的矩形石碑，上面只刻着他的名字，下角写着：1924年，朗之万把德布罗意的文章寄给爱因斯坦，爱因斯坦说：“揭开了自然界巨大帷幕的一角”“瞧瞧吧，看来疯狂，可真是站得住脚呢”德布罗意—波粒二象性普朗克：能量；德布罗意：物质

实物粒子的波粒二象性的意思是：微观粒子既表现出粒子的特性，又表现出波动的特性。粒子性：主要是指它具有集中的不可分割的特性。波动性：是指周斯性地传播、运动着的场。它能在空间表现出干涉、衍射等波动现象，具有一定的波长、频率。

实物粒子的波称为德布罗意波或物质波，物质波的波长称为德布罗意波长。德布罗意公式德布罗意关系式动量和波长的关系德布罗意的生平1892年8月15日出生于法国的下塞纳，1910年获巴黎大学文学学士学位，1913年又获理学士学位，1924年获巴黎大学博士学位，在博士论文中首次提出了"物质波"概念。1929年获诺贝尔物理学奖。1932年任巴黎大学理论物理学教授，1933年被选为法国科学院院士。1987年逝世。帕幕克，2006诺贝尔文学奖（学习建筑）；《追风筝的人》，作者是医生…E．威滕（Edward

Witten，曾获菲尔兹奖）超弦理论，曾学习文学；莱格特（AnthonyJamesLeggett）2003年，他因为在低温物理学和超导方面的出色研究而获得诺贝尔物理学奖（研究方向转到物理之前他专攻哲学和希腊学

）。

既然实物粒子具有波粒二象性，那么，微观粒子的运动方程是否可以写成波动方程的形式？薛定谔方程诞生了！性灵出万象，风骨超常伦

高适诗狄拉克狮子的能量大于U才能出来！不好，狮子出来啦！经典理论量子理论救命UU过程是确定的过程是不确定的微观粒子的不确定关系惊心动魄的29年1900 普朗克(M.Planck)

量子假说1905 爱因斯坦(A.Einstein)

光电理论1913 玻尔(N.Bohr)

原子模型1924 德布罗意(L.V.deBroglie)

物质波1925 海森伯(W.K.Heisenberg)

矩阵力学1926 薛定谔(E.Schrodinger)

波动力学波恩（M.Born）对波函数的统计解释1928 狄拉克(P.A.M.Dirac)

电子论建立了量子论。乌云转化为彩霞。另一朵乌云：迈克尔孙--莫雷实验光是电磁波，在“以太”中传播，对“以太”来说是均匀各向同性传播。地球在太阳系中环绕太阳在公转，还有自转，地面相对于“以太”显然有运动。这样地面相对于“以太”的速度就应该可以在地面的实验中察觉出来。1897年，美国物理学家迈克尔孙（AlbertAbrahamMichelson）和化学家莫雷（EdwardWilliamsMorley）设计了一个实验，检测地球表面相对“以太”的运动速度。 寻找绝对参照系的尝试：麦克尔逊-莫雷实验1881年起开始。先令S－M1沿地球运动方向，然后再转90oC，如果以太有运动速度，则两次测量结果应该有微小差别。

sG2补偿光程，使透射和反射光线都经过透镜3次补偿透镜迈克尔孙--莫雷实验说明，光的传播不依赖以太，也就是说，没有以太。到底有没有以太？--暗物质爱因斯坦在光速不变的基础上发展了狭义相对论。WhowasEinstein?爱因斯坦给我们的启示是什么？物理学史上第一个凭观念而得到理论（广义相对论），在此之前，物理学的理论都是从实验出发得到的。不要学习牛顿和爱因斯坦！

爱因斯坦的贡献是多方面的。他不仅仅是相对论的创始人，而且是一位多学科的理论研究家。他的科学业绩主要包括四个方面：早期对布朗运动的研究；狭义相对论的创建；推动量子力学的发展；建立了广义相对论，开辟了宇宙学的研究途径。1905年创建的狭义相对论和1921年创建的广义相对论是爱因斯坦的最重要的科学研究成果，而1921年的诺贝尔物理学奖则是由于他提出了光的量子概念和发现了光电效应定律而获得的。有趣的是，他始终不肯承认量子力学的合理性。“我尊敬的迈克尔逊博士，您开始工作时，我还是个孩子，只有1米高，正是您将物理学家引向新的道路，通过您精湛的实验工作，铺平了相对论发展的道路，您揭示了光以太的隐患，激发了洛仑兹和菲兹杰诺的思想，狭义相对论正是由此发展而来的。没有您的工作，相对论今天顶多也只是一个有趣的猜想，您的验证使之得到最初的实验基础。”－爱因斯坦“我的实验竟然对相对论这个怪物的诞生起了作用，我对此感到十分遗憾。”

－－迈克尔逊（1931年迈克尔孙、爱因斯坦、密立根在一起。）爱因斯坦也是个普通的人他曾经：不同意膨胀宇宙模型；不同意白矮星存在质量上限；不同意有黑洞存在；不同意H.Weyl的规范场论；始终不同意量子力学的统计解释

……这些不同意见有对有错，他从正反两方面推动了物理学的发展。

我没有什么别的才能，只不过喜欢刨根问底地追究问题罢了。－－－－爱因斯坦

时间、空间是什么，别人在很小的时候就搞清楚了，我智力发展迟缓，长大了还没有搞清楚，于是一直揣摩这个问题，结果也就比别人钻研得更深一些。－－－爱因斯坦爱因斯坦对量子论的态度

电子居然可以不按照自己的意志选择其跳离的时刻，也选择跳离的方向。我无法接受这一观点。如果是这样，我宁愿选择当一名补鞋匠，哪怕是赌场的一名雇员，也不愿当一名物理学家。

写给马克斯·波恩1924，4,29

Goddoesnotplaydicewiththeuniverse.

我们在科学研究中持完全对立的观点。你信奉上帝掷骰子，而我却信奉一个客观存在的世界有完整的规律和次序，我胆大妄为地想以各种方法掌握这些规律和次序。我坚信，但我希望会有人发现一个更为现实的方法，或者是比我能够找到更为切实的基础。就是最初量子论的巨大成功也没有让我相信掷骰子的观念，尽管我清楚地意识到我们年青的同事会把这理解为我老了的缘故。毫无疑问，有一天我们会知道谁的本能态度是正确的。

写给马克斯·波恩1944，9,7自然界的规律都隐藏在黑暗之中上帝说：让牛顿去吧于是，一切便大放光明但不久魔鬼又说：让爱因斯坦去吧一切又都黯淡无光

－－－－波普（英国诗人）20世纪物理学发展的结束语

20世纪的前30年，物理学发生了翻天覆地的变化，这几十年的历史永远都会为人们津津乐道，永远值得研究，值得纪念。当我们回顾这段历史，学习这段时间所得到的知识，会感到从中获益匪浅，会对科学，对人生都有新的认识。这几十年里，我们不仅看到了物理学的变化，也从中看到了人生观的斗争，哲学的争论，甚至人格对科学研究的影响。例如，普朗克对自己的量子论破坏经典科学完美性的忏悔，爱因斯坦至死都对量子力学的不确定性耿耿于怀，还有勒纳因为爱因斯坦是犹太人而对他研究成果的歧视。这一切为我们提供了有关知识，有关认识的丰盛食粮。史蒂芬·威廉·霍金，英国剑桥大学应用数学及理论物理学系教授，当代最重要的广义相对论和宇宙论家，是当今享有国际盛誉的伟人之一，被称为在世的最伟大的科学家，还被称为“宇宙之王”。著作《时间简史》、《大设计》（2011年）大家好，我是斯蒂芬·霍金，是物理学家、宇宙学家及梦想家，尽管身体不能活动，只能通过电脑与大家交流，但从内心中我是自由的，自由地探索宇宙，思考以下重大问题：时间旅行是否可行？能否打开一个回到过去的通道，或找到通向未来的捷径？我们最终能否利用自然规律成为掌控时间的主人？

在科学界，时间旅行一度被认为是歪理邪说。过去因为担心有人会把怪人的标签贴在自己身上，我对这个问题常常避而不谈。但现在，我不再那么谨小慎微了。事实上，我更像是建造了巨石阵的那些人。我对时间痴迷已久，如果有一台时间机器，我会去拜访风华正茂的玛丽莲·梦露，或是造访将望远镜转向宇宙的伽利略。或许，我还会走到宇宙的尽头，破解整个宇宙湮灭之谜。（2010）物理学研究的尺度宇宙大爆炸示意图AWorldfromMacrotoMicro-scale宏观宇宙太阳系绕银河系中心旋转一周需要2.23x108年7光年的光环据英国《每日电讯报》2009，4，30报道，美国一名摄影师利用地面天文望远镜成功拍摄到了一个蔚为壮观的宇宙泡，它是由一颗濒临死亡的恒星喷出的气体形成的，它的跨度是60光年，已经有70,000岁。科学家观测到2.8亿光年外四星系碰撞（2009）宇宙老鼠猫眼喷泉柱状星云最新哈勃照片(2009)未来的物理学的基础探索还是以“很大”和“很小”的本质为主。宇宙的起源？量子纠缠态？宇宙太大了？它到底是什么？２０１３年诺贝尔物理学奖授予比利时物理学家弗朗索瓦·恩格勒和英国物理学家彼得·希格斯，以表彰他们描述了粒子物理学的标准模型，并成功预测希格斯玻色子的存在。

*2012年7月4日，的新闻发布会上，83岁的希格斯老泪纵横，在长达45年的漫长等待后发言：“这是我生命中最不可思议的奇迹”。*2013年10月8日，诺贝尔奖委员会宣布弗朗索瓦·恩格乐和彼得·希格斯获得当年诺贝尔物理学奖。遗憾的是，恩格乐的合作者罗伯特·布劳特于2011年去世，无缘享此殊荣。寻求质量之源：牛顿首次引入惯性质量和引力质量。非零的静止质量从何而来？--希格斯波色子*量子从宇宙之初就处于纠缠态？*量子善解人意？最近（2015,10），康奈尔大学的物理学家发现，处于接近零度的量子，如果你频繁的观察它，它就不动了，似乎知道有人在看它。*对于量子，我们可能还知之甚少。第二次量子革命？量子纠缠态？引力波？（2016年2月宣布发现13亿年前两个黑洞合并，质量分别是26和39个太阳的黑洞合并，3个太阳质量变成能量，以引力波的形式出现。）引力波简单说就是引力源附近时空弯曲的传播。原初引力波是宇宙暴涨的残存物。

新华网华盛顿2014年３月１７日电（记者林小春）美国物理学家１７日宣布首次观测到宇宙原初引力波存在的证据。这一发现如获证实，将是物理学界里程碑式的重大成果。首先，这一发现填补了广义相对论实验验证的最后一块缺失的拼图。爱因斯坦１９１６年发表的广义相对论预言了宇宙诞生之初产生的一种时空波动——原初引力波——的存在。过去近百年中，广义相对论的其他预言如光线的弯曲、水星的近日点进动以及引力红移效应都已获证实，唯有原初引力波因信号极其微弱，技术上很难测量，而一直徘徊在天文学家“视线”之外。剑桥大学博士、加拿大不列颠哥伦比亚大学的“ＣＩＴＡ国家研究员”马寅哲认为，原初引力波的发现是支持广义相对论的又一有力证据，相对论所预言的所有实验现象全部被验证，实验与理论符合得都很好。不是直接观测到宇宙早期的引力波，但却是在宇宙微波背景辐射中找到了引力波存在的迹象，是到目前为止最强有力证明原初引力波存在的证据。原初引力波的发现是证明宇宙大爆炸理论成立的首个确凿证据。引力波奠定了标准宇宙学一项关键理论的坚实基础，这就是暴涨理论。该理论指出宇宙在诞生之初曾经经历了短暂的剧烈膨胀。发现原初引力波—宇宙学的重要发现科学家宣布原初引力波有误（2015,2,2）。2014年3月发现原初引力波，经过近1年的数据核实，研究人员认为原来的发现有误，所发现的新模式并不是原初引力波引起的，而是银河系星际尘埃的干扰。2014年3月17日，科学家们宣布他们发现了原初引力波的证据。物理学百年大事记百年物理大事记

请大家注意，物理学的成就很多都与

知识传播的方式有关。1901：马可尼成功发射无线电波，进行了跨越大西洋的无线电接收，无线电广播和通讯由此得到大规模推广应用。1911：发现超导体。1912：发现晶体原子的对称排列。1926：开始第一次电视图像的传输。1928：第一次完成跨大西洋的图像无线的传输。1930：首次提出火箭发动机的专利。1932：发现中子。1934：发现人工放射性元素。1936：发明磁带录音。1937：发明雷达。1938：发现超流；发现了硒在光照底下变成良导体，当时的XEROX公司应用它造成了第一台复印机。1939：开始调频广播；发现了原子核裂变现象。1947：发明晶体管。1949：用X光分析了盘尼西林的晶体结构。1954：发明太阳能光伏电池。1955：制造第一根光纤。1958：超声技术开始在医疗中应用。1950’s：DNA的双螺旋结构和蛋白质的晶体结构。

1959：发明集成电路。(

2000年已77岁高龄的德州仪器公司技术专家杰克·基尔比（Jack

S.

Kilby）因发明集成电路而荣获当年的诺贝尔物理学奖。2005年去世)1958年，美国德州仪器公司的基尔比在研究微型组件时，提出用同一材料做出晶体管、电阻、电容等元器件的设想，

同年9月在一个玻璃板上焊上锗晶体管芯片等元件并连线电极而制成了由五个元器件组成的移相振荡器，当输入10伏电压时，该电路输出了一条正弦波曲线，于是在实验室里便诞生了世界第一块集成电路。

**科技纵览，2015,04，PP29.摩尔定律的多重生命

过去50年里，晶体管的成本已经从30美元（按现在的货币计算，2015）下降到十亿分之一美元。

电子显微镜下的集成电路局部,在单晶表面做出的晶体管、其它元件和线路。

第一块集成电路1960：发明红宝石激光器（激光器原理1905年爱因斯坦提出）。

铬Cr原子是一种很好的工作物质。如图给出铬Cr原子的重要能级图。通过用5500埃的光照射把最低能级的原子激发到最高能级。然后原子很快跃迁到第二能级，这是一个平均寿命为千分之三秒的亚稳态。1962：发明LED（lightemittingdiode发光二极管）。美国通用电气公司的尼克•何伦亚克（NickHolonyakJr.）开发出第一种实际应用的可见光发光二极管。LED在21世纪开始大量使用。1966：提出能够实用的光纤的设想（2009年高锟76岁获诺贝尔奖，1964年，他提出在电话网络中以光代替电流，以玻璃纤维代替导线。1965年，在以实验为基础的一篇论文中提出以石英基玻璃纤维作长程信息传递，将带来一场通讯业的革命，并提出当玻璃纤维损耗率下降到20分贝／公里