第一讲漫谈物理学精选文档.ppt

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1、第一讲漫谈物理学本讲稿第一页，共十四页摘要:物理学每当从一个领域发展到另一新的领域，伴随有一“普适”常数之出现，它标志此领域之跨越，亦标志原领域之界线。整个物理学即由若干“普适”常数所标征。人们正期待新的“普适”常数之出现以象征新的跨越的到来。本讲稿第二页，共十四页n n1)宇宙是有限的抑或是无限的?n n2)热宇宙必然会走向死亡?n n3)对称性与守恒律n n4)热力学基本原理对理想抗磁之预测n n5)电子的电荷真的是电荷的最小单位?关于物理学的若干基本问题关于物理学的若干基本问题本讲稿第三页，共十四页n n6)Milliken6)Milliken油滴实验的意义何在油滴实验的意义何在?n n

2、7)Quark真的被囚禁?n n8)8)基本粒子的有限尺寸疑难之今况n n9)9)任何物质真的是可无限分割任何物质真的是可无限分割?n n10)10)电子的电子的 “电荷电荷”和和 “自旋”自由度真的可分离？自由度真的可分离？n n11)为何所有的电磁现象都是由电荷为何所有的电磁现象都是由电荷“e”来串演来串演n n12)12)我们的世界是对称的抑或是不对称的？本讲稿第四页，共十四页物理学史的启示以地球上的研究作起点1）向大的方向探索地球太阳系 引力常数 G太阳物理行星物理天体力学、天体测量学本讲稿第五页，共十四页银河系：恒星物理、中子星河外星系：宇宙学、奇异星星云夸克星无限？问题：1）万有引

3、力定律还成立否？2）宇宙是无限的还是有限的？本讲稿第六页，共十四页2）从简单的机械运动走向复杂的电磁现象发展了电磁学、电动力学、光学电磁波以光速 c 传播发现电荷的最小单元是问题：1）有无磁荷磁单极？2）为何全部电磁现象都有e串演？3）世界是对称的还是非对称的？e本讲稿第七页，共十四页3）从单体运动少体运动多体运动从少数自由度大数自由度建立热力学、统计物理学一个标志性的量：玻尔兹曼常数 (Boltzmann Constant)问题：宇宙会达到“热寂（死）”否？揭开热现象本质的研究：没有大数大数就没有热。k本讲稿第八页，共十四页动能=mv2/2,提高能量需增加速度,原则上V无限,能量才能无限大。

4、但加速器实验表明，速度V只要接近光速C，能量即趋向无限。任何机械速度不能超越光速C。C是一切机械运动速度的上限。常数 ，在高速运动现象中处处可见：相对论 4)从低速运动高速运动发展无限大问题:能否出现大于光速的运动?C本讲稿第九页，共十四页5)向小的方向探索宏观物体原子10-8cm原子物理分子物理原子分子光谱电子(10-15 cm)原子核10-13cm原子核物理核结构与模型中子、质子10-13cm中子物理质子加速器与沟道夸克Quark10-13-10-14cm基本粒子物理本讲稿第十页，共十四页理论学科：量子力学、量子电动力学、量子色动力学蒲朗克常数 h Planck Constant 是一切微

5、观物理过程的标志。重要特点：1）能量变化不再是连续的 E=hw 2)位置和动量不能同时具有确定的值 x p h 本讲稿第十一页，共十四页问题：问题：1）基本粒子还可以再分下去？可统一？）基本粒子还可以再分下去？可统一？2）夸克共有）夸克共有18种，分别带有电荷种，分别带有电荷e/3,或或 2e/3。e是否仍然是最小单元？是否仍然是最小单元？3）夸克为何至今不能直接观测？）夸克为何至今不能直接观测？4）电子在原子中究竟如何运动？）电子在原子中究竟如何运动？5）为何电子有质量、电荷、角动量但无大小？）为何电子有质量、电荷、角动量但无大小？6）聚乙炔（）聚乙炔（polyacetylene）的带电体）

6、的带电体本讲稿第十二页，共十四页量子物理量子物理h相对论热力学相对论热力学xme经典物经典物理理相对论物理相对论物理C热物理热物理kg量量子子统统计计引力热力学引力热力学相相对对论论宇宇宙宙学学广广义义相相对对论论？量量子子引引力力理理论论多自由多自由度度少自由少自由度度宏观宏观微观微观小尺度小尺度大尺度大尺度低速低速高速高速hw,=e2/h量子霍尔效应量子霍尔效应相对论量子力学相对论量子力学量子场论量子场论e2/hc相对论量子电动力学相对论量子电动力学eh/2mc自旋：是相对论量子力学效应自旋：是相对论量子力学效应力学力学电磁学电磁学引力论引力论宇宙学宇宙学本讲稿第十三页，共十四页本讲稿第十四页，共十四页