搜索
海南大学海纳百川大道致远00绪论-物理学与人类文明绪论物理学的研究对象学习物理学的意义物理学的学习方法海南大学海纳百川大道致远00绪论-物理学与人类文明★物理学：研究物质运动最一般规律和物质结构的科学，包括机械运动、分子运动、电磁运动、原子核和原子核的运动。★物理学的研究对象从空间尺度上包括：小到微不足道的亚核粒子，大到浩瀚的宇宙。时间尺度上:早至宇宙的起源，晚至遥远的将来。物理学的研究对象海南大学海纳百川大道致远00绪论-物理学与人类文明●空间尺度距离（米）1027哈勃半径（～150亿光年）1021银河系（～10万光年）1012太阳系（～1光小时）109太阳1人10-3DNA长度10-6细胞10-10原子10-15原子核＜10-17e,z0,w±,ν海南大学海纳百川大道致远00绪论-物理学与人类文明时间尺度时间（秒）1018宇宙年龄1017地球年龄1014古人类1012人类文明10111010人寿命109108地球公转（年）107100摆钟周期10-2电视扫描周期10-310-25Z0粒子寿命(顶夸克)海南大学海纳百川大道致远00绪论-物理学与人类文明•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海南大学海纳百川大道致远00绪论-物理学与人类文明物理学近年来的发展：*粒子物理高能加速器产生新粒子，已发现300种。麦克斯韦理论、狄拉克量子电动力学、重整化方法。*天体物理运用物理学实验方法和理论对宇宙各种星球进行观测和研究，从而得出相应的天文规律的学科。应用经典、量子、广义相对论、等离子体物理和粒子物理。**太阳中微子短缺问题**引力波存在的问题**物体的速度能否超过光速的问题*生物物理有机体遗传程序的研究**有机体遗传程序的研究（须运用量子力学、统计物理、X射线、电子能谱和核磁共振技术等）。**非平衡热力学及统计物理海南大学海纳百川大道致远00绪论-物理学与人类文明物理学发展的总趋向：*学科之间的大综合。*相互渗透结合成边缘学科。生物物理、生物化学、物理化学、量子化学量子电子学、量子统计力学、固体量子论。二十世纪物理学中两个重要的概念：场和对称性•从经典物理学到量子力学过渡时期的三个重大问题的提出••光电效应康普顿效应。••黑体辐射问题，即所谓“紫外灾难”。••原子的稳定性和大小。海南大学海纳百川大道致远00绪论-物理学与人类文明霍金：我发现物理学和宇宙学是极其激动人心的，它就像星球航行，勇敢地向未被征服的领域前进。我能够在头脑中探索黑洞，进入到宇宙最远的地方。我的建议是，如果你想进入空间，就进入物理学。S斯蒂芬·霍金出生于1942年1月8日，那一天刚好是伽利略逝世300年。23岁获得牛津大学物理专业博士学位。他被世界公认为是继爱因斯坦后最杰出的理论物理学家，是对20世纪人类观念产生重大影响的人物。令霍金举世闻名的是他的大作《时间简史》。它是一部将高深的理论物理通俗化的科普范本，完全改变了人们有关物理学、宇宙和时间本身的观念，向人们展现了当代有关宇宙的最重要的科学思想。厄运始终伴随着这位天才科学家，在霍金21岁时，他患了卢伽雷病，即运动神经细胞病，开始半身不遂，并很快瘫痪，1985年霍金又失去了语言能力，1991年还遭遇了车祸。霍金在1963年首度结婚，这段婚姻维持了26年终于宣告终结，1995年，霍金把53岁的伊莱恩迎娶进门，伊莱恩曾经是霍金的护士。学习物理学的意义海南大学海纳百川大道致远00绪论-物理学与人类文明第一次技术革命第一次技术革命发生在十八世纪的第一次技术革命以蒸汽机的发明与使用为标志，导致了机械化大生产的出现。没有经典力学和热学的知识，要产生第一次技术革命是很难想象的。当然第一次技术革命反过来也促进了经典物理学的发展。第二次技术革命第二次技术革命十九世纪二十年代，以电机的发明和电力的使用为标志，产生了第二次技术革命，开始了电气化时代。没有电、磁学理论和实验为基础，产生大规模的电气化是不可想象的。正是麦克斯韦建立了电磁理论，预言了电磁波的存在，然后得到实验验证，才发展起了无线电技术，才有现在的卫星通信，移动通讯等。海南大学海纳百川大道致远00绪论-物理学与人类文明二十世纪以古典物理学为基础，还有很多重要的发明与应用：1901年马可尼成功地发射了无线电波，无线电广播和通讯就得到了大规模的推广应用；1936年又发明了磁带录音；1937年发明了雷达；1939年开始调频广播；1958年超声技术开始在医疗中间应用。1947年发明了晶体管；1975年液晶显示用于计算器；1982年激光唱盘问世.1960年发明了红宝石激光器；海南大学海纳百川大道致远00绪论-物理学与人类文明物理学还为所有其他的科学提供了强有力的研究工具:五十年代就已经把X光用于生物分子的结构分析，最重要的是它在五十年代首次分析了DNA的双螺旋结构;而CT、核磁共振、正电子CT、PET、基因芯片、激光、超声、微波等等都广泛用于医疗和生物的研究;用现代物理学开发出来的显微镜，我们已经可以清楚地看到细胞的活动;在量子力学和相对论的指导下面创造了崭新的探测和控制原子的手段，像同步辐射光源，快中子束和离子束，微光机电器件，功能核磁共振，隧道扫描显微镜，原子力显微镜，激光镊子等等，为开创纳米科技的研究提供了有力的工具.放大视频海南大学海纳百川大道致远00绪论-物理学与人类文明然后是家用电器，医疗技术，石油和石油化工，激光和光纤，核技术，高性能材料，大家可以看出来其中大多数都跟物理学直接或间接有关在2000年美国工程院选择了二十项二十世纪最伟大的工程，其中采用的技术大部分都直接或间接跟过去三百年物理学的发现有关系：这二十项工程是首先是电气化、汽车、飞机、自来水系统、微电子、无线电广播和电视，这些和物理学的关系非常密切；以下是农业机械化、计算机、电话、空调和冰箱、高速公路、卫星、因特网、摄影；海南大学海纳百川大道致远00绪论-物理学与人类文明华南热带农业大学海纳百川宝岛生根绪论联合国大会于2004年6月通过了2005年为“国际物理年”的决议。国际物理年海南大学海纳百川大道致远00绪论-物理学与人类文明华南热带农业大学海纳百川宝岛生根绪论联合国大会于2004年6月通过了2005年为“国际物理年”的决议。决议全文如下：联合国大会，承认物理学为了解自然界提供了重要基础；注意到物理学及其应用是当今众多技术进步的基石；确信物理教育提供了建设人类发展所必需的科学基础设施的工具，意识到2005年是爱因斯坦关键性科学发现一百周年，这些发现为现代物理学奠定了基础，1.欢迎联合国教科文组织宣布2005年为国际物理年；2.邀请联合国教科文组织，与世界各国，包括发展中国家，的物理学会和团体一道，组织活动庆祝2005年国际物理年;3.宣告2005年为国际物理年.海南大学海纳百川大道致远00绪论-物理学与人类文明华南热带农业大学海纳百川宝岛生根绪论1.“2005世界物理年”由来1905年，爱因斯坦先后发表了5篇具有划时代意义的论文，为相对论、量子论等物理学领域奠定了基础，为纪念这一奇迹年100周年，全球物理学界一致呼吁2005年为“世界物理年”。该倡议首先由欧洲物理学会（EPS）在2000年“第三届世界物理学会年会”上提出；2002年，得到国际纯粹与应用物理联合会（IUPAP）第24次全体大会的一致通过；在2003年召开的联合国教科文组织（UNESCO）全体会议第32次会议上，表决通过了支持2005年为世界物理年的决议；2004年6月10日，联合国大会召开第58次会议，会议鼓掌通过了2005年为“国际物理年”的决议。海南大学海纳百川大道致远00绪论-物理学与人类文明华南热带农业大学海纳百川宝岛生根绪论1905年3月，爱因斯坦将自己认为正确无误的论文送给了德国《物理年报》编辑部。他腼腆的对编辑说：“如果您能在你们的年报中找到篇幅为我刊出这篇论文，我将感到很愉快。”这篇“被不好意思”送出的论文名叫《关于光的产生和转化的一个推测性观点》。1905年4月，爱因斯坦完成了《分子大小的新测定法》，1905年5月完成了《热的分子运动论所要求的静液体中悬浮粒子的运动》。1905年6月，爱因斯坦完成了开创物理学新纪元的长论文《论动体的电动力学》，完整的提出了狭义相对论。1905年9月，爱因斯坦写了一篇短文《物体的惯性同它所含的能量有关吗？》，作为相对论的一个推论.AlbertEinstein海南大学海纳百川大道致远00绪论-物理学与人类文明一、电场技术的应用1.静电场技术内蒙古大学物理系梁运章从1984年开始用静电易处理甜菜种子，并系统地进行了生物效应的研究。吉果发现甜菜种子经静电场处理后，发芽势、发芽率、力苗百株重、绿叶数、株高、块根鲜重、含糖分等指标与寸照组相比均有明显的提高1987一1990年连续四年主内蒙古、吉林、辽宁三个省区的10个糖厂的试验示范，结果是总面积达8.6万亩的产物之含糖分平均提高0.6度，亩产提高7%左右，经济效益达540万元.2交变电场技术物理技术在农业上的应用海南大学海纳百川大道致远00绪论-物理学与人类文明四、电子束和重离子束技术的应用二、磁场技术的应用北京双业大字林廷安等在1989一1991年用梯度磁场处理冬小麦(品种87E20)、春小麦(中凡61)、玉米(农大60、掖单2号)种子和马铃薯(克新4号)，在北京近郊和延庆县山区进行播种试验.，种子经磁场处理后，出苗率有明显增加，冬小麦产量提高10.7%，春小麦提高10.4%，玉米产量提高12%.马铃薯对梯度磁场的反应更为敏感，其单株块茎总数增加62.7一74.3%，单株块茎平均重量增加36.6一48.2%.1990年测产结果，增产幅度在10.9一45.0%，1991年增产为35.8%.三、光技术的应用五、核技术应用海南大学海纳百川大道致远00绪论-物理学与人类文明物理学是所有其他自然科学的基础，所以对其它自然科学均有很好的指导作用。物理学是历次技术革命的源泉，物理学研究带来的新技术和新产品层出不穷，从根本上改变了人们的生产方式和生活方式,所以科教兴国需用物理学，二十一世纪需要物理学。海南大学海纳百川大道致远00绪论-物理学与人类文明物理学研究的主要方法物理学研究的主要方法•从实验中归纳出理论•从原理出发演绎出理论•在理论的指导下实验或通过实验来验证理论海南大学海纳百川大道致远00绪论-物理学与人类文明大学物理与中学物理的区别1.教学内容中学物理－－研究特殊性问题大学物理－－研究一般性问题2.数学工具中学物理－－以初等数学和几何学为工具大学物理－－以高等数学（微积分和矢量分析）为工具3.学习方式中学物理－－讲授内容和知识的消化全部在课内进行大学物理－－课上以讲授知识为主，课下自已消化理解。所以，大学课堂，教学内容多，进行速度快，作业数量少而精。海南大学海纳百川大道致远00绪论-物理学与人类文明2007物理诺贝尔奖介绍瑞典皇家科学院诺贝尔奖评委会9号宣布，法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔因1988年先后各自独立发现“巨磁电阻”效应而共同获得2007年诺贝尔物理学奖。阿尔贝·费尔彼得·格林贝格尔海南大学海纳百川大道致远00绪论-物理学与人类文明“巨磁电阻”效应（GMR，GiantMagnetoresistance)是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象。也就是说，非常弱小的磁性变化就能导致巨大电阻变化的特殊效应，变化的幅度比通常磁性金属与合金材料的磁电阻数值高10余倍。评委会主席佩尔·卡尔松用比较通俗的语言解读了“巨磁电阻”效应和它的广泛用途。他用两张图片来解释这一发现的重大现实意义：一台1954年的体积占满整间屋子的电脑和一个如今非常普通、手掌般大小的硬盘。他说，正因为有了这两位科学家的发现，单位面积介质存储的信息量才得以大幅度提升。海南大学海纳百川大道致远00绪论-物理学与人类文明通常说的硬盘也被称为磁盘，这是因为在硬盘中是利用磁介质来存储信息的。一般而