[2017年整理]物理学与物理学人才培养.pptVIP

;物理学和物理科学人才的培养;1. 什么是物理学;　　正因为如此，所以可以概括为： 　　物理学研究宇宙间物质存在的基本形式，物质的性质、运动、相互作用、相互转化以及内部结构的基本规律。 　　物理学是探讨物质结构和运动基本规律的前沿学科。 　　可以说： 物理学的研究对象是普遍的。 物理学所研究的规律是基本的。;　　自远古以来，由于农业生产需要确定季节，人们就进行天文观察，在古代就形成天文学。 　　化学缘起于古代炼金术，独立地发展。 　　物理学、天文学、化学是最早发展的自然科学。它们之间存在着密切的联系。 　　物理学所发现的基本规律在天文现象和化学现象中起着日益深刻的作用。 　　地学和生命科学都是自然科学的重要方面，有重要的社会作用。 　　但是像地球这样有生物的行星在宇宙中却是少见的，所以地学和生命科学不属于物理学的范围。 　　物理学所发现的基本规律在地球现象和生命现象中，也起着重要作用。;2.从物理学的发展看物理学的思想方法;　　作为自然科学的基础，作为研究物质结构和运动的基本规律的物理学，总是生机勃勃，不断地开辟自己前进的道路的。 　　1803 年道尔顿提出了近代的原子论，认为世界间万物都是由几十种不同种类元素的原子组成的。 　　到了 19 世纪 60 年代，人类认识的物质元素数目增加到 60 多种，还认识到不同元素的性质是有内在联系的，迈耶（美籍德国人，原子核壳层模型理论获1963年诺贝尔奖，是继居里夫人之后第二个获诺奖的女士）和门捷列夫的周期律描述了各种元素之间的这种内在联系。 　　现在人类认识的物质元素的数目已经增加到 114 种，其中 94 种是自然界原来就有所存在的，20 种完全是人造的。这 114 种元素组成了 1 千几百万种化合物。;　　19 世纪末，物理学家们发现（1897年10月）了电子（1906年物理学奖），a 粒子（1899年发现，1906年确定为氦核，1908年化学奖），放射性（1896年3月发现，1903年物理学奖），X 射线（1895年11月，1901年物理学奖），…。人类对物质结构的认识进入了微观世界。 　　20 世纪初，发现原子是可以改变的，原子不是物质构???的最小单元，原子还有内部结构。卢瑟福建立了原子结构的有核模型。 　　探讨热辐射规律以及原子结构模型和经典物理学之间的矛盾，导致了量子论的建立、量子力学的诞生，产生了现代原子、分子物理，凝聚态物理，原子核物理，粒子物理，…。　 　　现在，物理学又正在进入一个新的层次。探索物质微观结构粒子及其运动、相互作用、相互转化规律的研究近 40 年多来取得十分辉煌的成就。;　　20 世纪 60 年代到 70 年代，粒子物理学在认识物质微观结构和运动规律方面取得了重大的、系统的进展，建立了粒子物理的标准模型。 　　标准模型概括了两方面的内容： 　　1。物质世界是由 62 种粒子构成 　　(1) 规范玻色子??相互作用的媒介粒子，共 13 种。 　　(2) 费米子??自旋为1/2 的粒子。 　　费米子又分为轻子和夸克两类，粒子和反粒子共 48 种。 　　(3) Higgs 粒子??自旋为零的粒子，不带电，共 1 种。;　　这 62 种粒子中，实验上现在还没得到存在的直接证据的 2 种粒子是 Higgs 粒子和引力子。其中引力子：作用太弱，不能直接观测。 　　唯一的应该能找到但还没有找到的粒子?? Higgs 粒子。 　　2. 粒子之间的基本相互作用有 4 种 　　(1) 色相互作用??媒介粒子为胶子 g. 　　(2) 电弱相互作用??媒介粒子为 ? , W+, W?, Z。能量低于 250 GeV 时分解为性质和行为很不相同的两种相互作用： 　　电磁相互作用??媒介粒子为 ?。 　　弱相互作用??媒介粒子为 W+, W?, Z。 　　(3) 引力相互作用??媒介粒子为引力子。;　　理论上认为还存在有一种相互作用。 　　(4) Higgs 粒子汤川相互作用??媒介粒子为 Higgs 粒子。 　　只有 Higgs 粒子汤川相互作用还没有直接观察到。 　　粒子物理的标准模型完整地总结概括了现在已经知道的物质微观结构和相互作用的各种基本规律，并且得到多方面实验的大量验证。 　　粒子物理的标准模型的建立以及它在各方面的成功，标志着物理学在探讨物质微观的结构和运动的基本规律方面正在进入物质世界的一个更深的层次。 　　毫无疑问这是物理学发展历史上一个具有划时代意义的大事。;　　但是，在欢呼它取得的多方面的胜利时，也要看到同时它也提出了一系列带本质性的没有解决的问题。 　　可以说，进入这个新层次将带来的最本质的新的物理，还没有到来。 　　19 世纪末的物理学家尽管看到了“遮盖在热和光的动力理论上的 19 世纪乌云”，但也没有能猜测到物理学将进入比原子更深层次的探索，会在