现代物理科学前沿32页PPT

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物理科学前沿简介

物理科学前沿简介一、20世纪物理学发展的历史回顾在19世纪末叶，有一个叫开尔文的物理学家，他当时有一个很有名的话，就是“19世纪的物理学，已经把所有的问题都解决了，好像是一片晴朗的天空，但是在晴朗的天空上还有两朵乌云”。

这两朵乌云指什么呢，一个是指当时对以太的存在性，光速跟以太有没有关系的疑问；另外一个是关于黑体辐射的，谱形没有得到很好的解释。

这两个理论问题都没有很好的解决，所以说在晴朗的天空上还留有两朵乌云。

这是19世纪物理学家说的话，没有想到这就成为了20世纪物理学发展的序幕。

第一朵乌云的驱散，导致了狭义相对论的诞生，另外一朵乌云的澄清。

导致了量子力学诞生。

这两朵乌云一澄清以后，物理学就有飞速发展。

我可以简要叙述一下狭义相对论的特点。

狭义相对论之所以提出来，是针对光速测量产生的。

当时有好多实验，有的证明了以太是静止不动的，还有的证明了以太是随着物质的运动而运动的，也有一些证明是以太是随着物质的运动而部分地带运动的。

所以这个以太就成为了一个“谜”。

爱因斯坦就深入分析了这个问题，从一个科学实验事实出发，实验说光的速度和发光物质的运动状态无关，也就是说光不论在什么地方发射，光源的速度是多少，观察者，包括运动中的观察者，永远看到的是光的速度，大概是每秒30万公里在运行。

根据这样一个奇怪的事情，再加上了空间是均匀的，各向同性的假定，爱因斯坦就提出了狭义相对论，这是人们对事件空间的观念的一个转变。

在狭义相对论中发现，牛顿力学需要有修正。

牛顿力学中的力等于动量对时间的微分，其中动量就是质量乘以速度，而相对论就是对这个动量作了修正，结果就是就是物体在低速运动的时候仍然符合牛顿力学的规律，而在速度很大，接近光速的时候，运动规律就有很大的修改。

同时爱因斯坦的相对论还有一些很特殊性质的发现，比如钟慢尺缩。

20世纪另外一个重大的发现是量子力学，量子力学的发现是由于黑体辐射问题很难得到一个统一的解决而产生出的问题。

这一件事情，当时有开尔文，英国物理学家麦克斯韦,J.C.,英国物理学家,在经典电磁学方面贡献突出。

《现代物理科学前沿》PPT课件

时间从何时候开始？
时间空间不可分割！时间影响空间，空间也能影响时间。
所处空间不一样，时间也不一样！
影响空间
引力波速度
ห้องสมุดไป่ตู้
速度v越大
t
t0
1 (v )2
c
l l0
1 (v)2 c
m m0 1 (v )2 c
时长寸短相对质量变大
思考：如果速度超过光速c呢？
回到过去？！
如果一个人真的“返回过去”，并且在其外祖母怀他母亲之前就杀死了自己的外祖母？
在物理学中也是类似时间是通过物理过程来定义的首先要选择一个参考系空间时间时间空间2021精选ppt24如果两个人选择的参考系所处空间不一样那两个人的时间就不一我的相对论
现代物理科学前沿
（Suitable for teaching courseware and reports）
现代物理科学前沿
简介
全球首颗量子卫星——墨子号
墨子：春秋战国时期哲学家（物理学家），墨家学派创始人。创立看几何学和物理学。最早提出光沿直线传播！
2、量子有啥特点？
3、量子密码量子通信量子传送这些飞行姿态就是他两共同的秘密——量子密码
如果，这是出现了一个很不要脸窃听者。。。
这意味着接收者得到的量子姿态有 50%的概率与出发时不一样！！
宇宙中质量越大的天体附近，引力波越强！
空间扭曲越明显！
时间变得越慢！
时间?!
时间的定义：人类在生活中总结出时间的观念，其根源来自于日常生活中事件的发生次序。在物理学中也是类似，时间是通过物理过程来定义的，首先要选择一个参考系（空间）。
时间
时间
空间
如果两个人选择的参考系（所处空间）不一样那两个人的时间就不一样？？

现代物理科学前沿PPT32页

6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
现代物理有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特

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一个宇航员乘着以0.9998c的宇宙飞船去旅行，他临走的时候有父母妻子和五岁的小女儿。当他遨游太空一年后又回到地球，他的父母去世了，迎接他的只有他的妻子和女儿，妻子已是78岁的老太太，女儿也有55岁了。
这种事是可能的吗？按照相对论，这是可能的。不过这里面存在一个问题：从地球上的人看，飞船上的一年相当于地球上的50年；可是，从飞船上的人看来，地球上的一年也相当于飞船上的50年。宇航员回来，到底是宇航员显得年轻呢，还是地球上的人显得年轻呢？
1.伽利略变换的困难 1) 电磁场理论不服从伽利略变换
19世纪下半叶，随着科学实验的发展，人们对电磁现象的认识越来越深入。1864年，麦克斯韦总结了电磁现象和电磁运动规律，得到了著名的麦克斯韦方程组。麦克斯韦方程组概括了库仑定律等一系列经
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验定律，完整的反映了宏观电磁场运动的规律性，并且预言了电磁波的存在。23年以后，电磁波得到了实践的证实。随着电磁运动普遍规律的建立，很自然地就提出了这样一个问题：这些规律是否也象牛顿运动定律一样在不同的惯性系中保持着相同的形式呢？或它们只适用于某一个特定的惯性参照系，而在另外的惯性参照系中要改变它们的形式呢？一句话，电磁现象是否遵从伽利略的相对性原理呢？我们也可以具体一点说，在“伽利略的船”上，如果进行电磁学实验，能否决定船是静止还是作匀速直线运动呢？
r '
y
' y
为
y'
轴上的单位矢量
f静e

1
4 0
q1q2 ( y2' )2
ry'
（1）’
17
这就是说，静止航船中的观察者对一对电荷间相互作用力测量的结果，将发现它们仍然遵从库仑定律。

物理前沿科学 PPT

心得体会：物理，是一门艺术不需要
所有人懂需要的是
有一部分人可以潜心专研告诉世人
地球，或则整个宇宙的秘密
二十世纪的物理学呈现出高速发展的状况，其内容之丰富，思想之深刻和观念之新颖，远非过去物理学发展的各个历史时期所可比拟。现代物理学远远超出了宏观物体缓慢运动的范围。
从微观领域来说，人们的研究已经深入到原子内部、基本粒子内部，发现了大小不断减小、能量不断增加的许多连续的层次原子、原子核、基本粒子、夸克等。目前还无法预见这个层级链条有没有一个终端。
从宏观领域来说，人们的视野已经扩展到半径为150亿光年的宇宙范围，依次突破了银河系、星团、星系和总星系的领域。物理学的一系列成果在理论思想上突破了原子不可分、元素不可变的观念、运动只具有连续性的观念、绝对时空观念以及机械决定论的局限性；提出了量子态、波粒二象性、几率决定性、四维时空与弯曲时空、实物与场的联系和转化以及宇宙膨胀的思想，物理学基本观念和理论基础发生了质的飞跃。
物理前沿科学简介
报
告
内
物前沿科学有关内容
容
心得体会
从十七世纪以来，物理学的理论和研究方法不断地向其它学科移植渗透，对其它学科的建立和发展起到了有力地推动作用。这种趋势在二十世纪三十年代以后明显地得到增强，相继产生了一系列物理学的新部门和边缘学科，如量子化学、生物物理学、天体物理学和广义相对论宇宙学等等，这些学科大多数也成为现代物理学发展的前沿，并且给现代科学技术的发展提供了新思路和新方法。
量子力学的诞生则在当时
物理界很大范围的人们思想中，意味着宣告了经典物理大厦的彻底崩溃，或者说是与过去的物理学理论体系告别。以后又随之产生了量子场论。相对论和量子力学是20世纪物理学中的两次重要革命。其间，物理界各学派分门别类的在争论中努力勤奋的研究推动了物理学的加速发展。

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质量以及相互作用力与运动无关（f‘=f，m’=m，）正是经典力学的基本观点。既然伽利略变换保持经典力学的形式不变，也就满足力学相对性原理的要求，所以它是经典力学的基本变换关系。
2019-8-27
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速度变换与加速度变换
正
vx vx u vy vy
ax

ax

du dt
止”的特殊地位，而其它一切惯性系则作“绝对
运动”。这样假定显然带有人为的性质。例如，
我们可以同样假定在太阳系中麦克斯韦方程组成
立，那么同上面一样的分析，它在地面实验室中
就不再成立了。
2019-8-27
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并且，根据如点电荷的相互作用力等电磁学实验，我们就能够确定地球的“绝对运动”速度。
在电磁学的发展史上，物理学家们曾经假定
因为麦克尔逊——莫雷期待能够用实验直接
证明以太的存在。
2019-8-27
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麦克尔逊——莫雷的实验的结果却使当时每一个人都感到惊奇，因为在实验误差的范围外，竟然完全没有发现条纹的移动！这个实验有不同的人在不同的季节和不同的地点多次重复过，结
果总是一样：没有检测到以太的存在。
现（1）’和（2）’的差别，也就是说，可以从中揭露矛盾。
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f静e

1
4 0
q1q2 ( y2' )2
ry'
（1）’
f动

1
4 0
q1q2 y22
(1

u c
2 2
)ry'

f静
(1

物理学前沿问题一老教授的授课 PPT

2 dx 2
（4）式）
ds = dt +
2
+
+
2 dx 3
( 4)
的度规为：的度规为：
g ν
1 0 = 0 0
0 0 0 1 0 0 ≡ η ν 0 1 0 0 0 1
这称为闵可夫斯基四维平直空间的度规张量。这称为闵可夫斯基四维平直空间的度规张量。
[2]、施瓦西（K.Schwarzschild）度规：、施瓦西（）度规：施瓦西度规形成的不变间隔为（的自然单位）施瓦西度规形成的不变间隔为（取c=1的自然单位）的自然单位
引力物理场
等价
弯曲时空几何场
日
地
θ
星 ★
★
1999年12月26日 1999年12月26日，
爱因斯坦
被美国《时代》被美国《时代》周刊评为
“世纪伟人” 世纪伟人”
小时侯的爱因斯坦
爱因斯坦生日留影
5、爱因斯坦引力场方程、
Rν
其中
1 g ν R = 8πGTν 2
可写成（）可写成（5）式，具体展开式为
ds = g11dx dx + g12 dx dx + g13 dx dx
2 2 1 2 2 2 3 3 1 3 2
+ g 21dx dx + g 22 dx dx + g 23 dx dx + g 31dx dx + g 32 dx dx + g 33 dx dx = dx dx + dx dx + dx dx .
dl = dx + dy + dz
2 2 2
2

理论物理前沿讲座PPT课件

2021/3/12
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原子的结构
1896年,贝克勒尔发现发射性→原子是不稳定的。
1897年,汤姆生的阴极射线管实验发现电子。
1909年，卢瑟福的阿尔法粒子散射实验发现原子的质量必須集中在一個很小的区域內, 原子的构造如太阳系一般, 电子绕原子核运行。
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原子核的结构
1932年，查德威克（Chadwick）用阿尔法粒子撞击
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费米—杨模型(1949)
π介子由一个核子和反核子构成。 π+=pn¯、π-=np¯、 π0=(pp¯-nn¯)。
坂田(Sakata)模型(1956) 所有的强子由 p、n、Λ组成。
K+=pΛ， K-=p¯Λ， Σ+=Λpn¯， Ξ0=ΛΛn¯。
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夸克模型
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它们都是最基本的吗？
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对称性
系统在一种操作或变换下保持不变，我们说系统对于这种操作或变换具有对称性。
诺特(Noether)定理：
对称性
守恒量
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物理中的对称性
连续对称性：空间平移不变性时间平移不变性空间转动不变性
动量守恒能量守恒角动量守恒
物理学科前沿讲座
——粒子物理与宇宙学
“世界是由什么构成的?” 和
“它们是如何相互作用的?”
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2
基本粒子概念的发展
⑴ 古代对物质结构的猜想我国夏朝：金、木、水、火、土五行学说古希腊：水、火、土、空气组成物质（德谟克利特）提出了原子论（公元前3世纪）

物理学专业前沿讲座 PPT课件

Rn r0A1/3
r01.21015m
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工程技术
现代物理学
或者说核体积同质量数成正比
Vn 34πRn3 34π0r3A
例如，29328 U 的半径仅有 7.41015m
核物质密度基本保持一致，即有
n
Au 1017kgm3
34r03A
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工程技术
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作用图像
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工程技术
现代物理学
核力的基本特征：（1）属于强作用，是电磁作用强度的100多倍；（2）为短程力，其有效力程大约仅有1.71015m；（2）与电荷无关，即不同核子间的核力基本相同，从而表现出与电荷无关的性质；（3）具有饱和性，即每个核子只能与邻近的核子发生核力作用，因为如果假定不是这样，那么质量数越大的核，其核力作用也会越强，结果就必然导致核密度的增加。
E A m A c 2 ( Z P m ( A Z ) m n m A ) c 2
例如，氘核的质量 md 2.01355u2
其质量亏损是
m dm Pm nm d0.002u388
对应的结合能
m2c0.002c232 8.28M 3u eV
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工程技术
现代物理学
Z AXZA2Y4 2He
例如，一个铀核衰变成钍核的方程是
2932U 8 2930T 4 h42He
特点：1）质量数大于140
2）α粒子能量不连续，核内能量量子化
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工程技术
现代物理学
β 衰变：原子核通过自发放射粒子而完成的衰变过程

物理学前沿物理学与高科技ppt课件

1.1 科学

科学和文化一样，是个难以界定的名词，人们更多
地是从一个侧面对其本质特征加以揭示和描述。以英国
著名科学家J．D．贝尔纳·（1901—1971）为代表的
科学家们认为，科学在不同时期、不同场合有不同意
义。科学有若干种解释，每一种解释都反映出科学某一方面的本质特征。到目前为止，也还没有任何一个人给
钋与镭两种放射性元素相继发现是物理学史上、甚至
是科学史上空前伟大的发现，从此，开辟了放射性科学的新园地，同时也开创原子物理学新纪元。居里夫妇及贝克勒尔共同荣获1903年度的诺贝尔物理学奖。
2.三次技术革命
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理论基础：
1900年德国物理学家普朗克从热辐射和原子光谱的关系中，建立了量子论。它的对象是原子、分子、以及其他粒子，是研究物质结构的理论基础。
物理学基础与前言专题课程
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物理学是基础学科，每一次物理学中的重大发现都
对科学技术的发展和更新都有深远的影响，反过来，科学
技术的发展都需要物理学基础知识和前言知识。
科学技术与社会经济密切相关，物理学更是如此，因此，对物理学的发展的前沿问题的讨论，应当放在社会经济发展的背景下来考察。
2
1.科学技术
1.科学技术
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康德拉季耶夫的资本主义经济“长波理论”
“长波理论” 是1926年俄国经济学家康德拉季耶夫提出的一种为期50-60年的经济周期。该周期理论认为，从18世纪末期以后，经历了三个长周期。第一个长周期从1789年到1849 年，上升部分为25年，下降部分35 年，共60年。第二个长周期从1849年到1896 年，上升部分为24年，下降部分为23 年，共47年。第三个长周期从1896年起，上升部分为24年，1920年以后进入下降期。

高二物理校本课程：现代科技前沿(物理篇)

总策划任俊信总编审马芝玺编审委员会周瑞王君彦王富国陶明美李孝恩王少奇张治国石生奎张建明高明芳吴育斌李复仑魏明鹏吴建基陈自励杨家杰石生祎李进勋高阳峰马彬路金责任编辑包正刚主编审段明琳丁来福本册主编张英龙编者刘元杰杜世涛李复仑目录一、二十一世纪科技展望 (2)二、GPS 全球卫星定位系统.................................................................................. 错误！未定义书签。

附：北斗卫星导航系统简介.......................................................................... 错误！未定义书签。

三、航空航天知识一览 (10)四、黑洞 ................................................................................................................. 错误！未定义书签。

五、超导技术及其应用.......................................................................................... 错误！未定义书签。

磁悬浮列车概述 ............................................................................................. 错误！未定义书签。

六、纳米技术及其应用.......................................................................................... 错误！未定义书签。

七、激光及其应用 ................................................................................................. 错误！未定义书签。