蓬勃发展的现代物理学

现代物理学的基本任务在于根据实验观测到的实在数据,去发现能概括尽可能多广泛事实的规律。1900年以前,这些物理规律可以总结成四大类:经典力学(即牛顿力学);热力学;经典电动力学;物质结构的原子论和分子论(包括分子运动论和经典统计力学)。这四个方面连同狭义和广义相对论统称经典理论物理。随着物理学的发展,理论和实验逐渐分开形成理论物理和实验物理两大类。有少数物理学家在这两大领域中都有显     

反映理论力学重大发展的《现代应用动力学》

自牛顿奠定了经典力学的基础之后,在十八、十九世纪,拉格朗日和哈密顿又建立了分析力学,但是,此后理论力学的发展很缓慢,二十世纪六十年代以来,特别是航天技术的发展,给理论力学提出了一系列新的重大课题,在现代科学和工程问题中,力学     

奥斯特和电磁相互作用

长期以来,人们作了种种努力,试图寻找物理现象的统一的解释和建立一种概括各种相互作用的统一的理论。在牛顿以前,人们发现了地球上的落体运动和宇宙中的星体运动,当时大家都认为它们属于完全不同的力学范围。1687年牛顿在《自然哲学的数学原理》中提出了万有引力理论,将天上的和地上的力学     

美哉物理(九)哈密顿原理--科学美学的瑰旨琦意

物理学中最基本的原理是什么?哈密顿原理。著名量子物理学家狄拉克曾十分推重这条原理。因为它具有普适性,也就是说,它反映了物理学各不同理论的同一性。不论是牛顿力学、麦克斯韦电动力学、玻尔兹曼统计力学,还是狭义相对论、广义相对论,抑或量子力学以及一些量子场论,它们的核心方程,都能从哈密顿原理出发、凭借拉格朗日分析力学的方法导出;     

哈密顿原理——科学美学的瑰旨琦意

物理学中最基本的原理是什么?哈密顿原理。名量子物理学家狄拉克曾十分推重这条原理。因为它具有普适性，也就是说，它反映了物理学各不同理论的同一性。不论是牛顿力学、麦克斯韦电动力学、玻尔兹曼统计力学，还是狭义相对论、广义相对论，抑或量子力学以及一些量子场论，它们的核心方程，     

密码、序列、构象和动力学

我们刚刚纪念了牛顿的《自然哲学的数学原理》发表300周年(1687-1987),牛顿的经典力学把地球上的机械运动和天体的运动结合起来,完成了人类认识史上一次伟大的综合.300年过去了,这一次综合的深远意义已充分显示出来.建立在牛顿力学基础上的近代物理     

时间为何不同于其他维度?

似乎所有人都知道时间的特殊性,但物理学——迄今最精密、最成功的科学怎么处理它?梳理2000多年来物理学的基本运动理论的发展,一个初步的脉络呈现在我们面前.亚里士多德认为时间维度与空间维度是互不影响的,空间维度可能更为重要——天上和地面的运动规律是不一样的.牛顿引入绝对时间与绝对空间的概念,在经典力学中时间维度是与空间维度地位平等的.牛顿提出三大运动定律以后,物理学的基本运动理论一分为三:爱因斯坦的(狭义)相对论力学、量子力学和演化力学.三个力学理论分别引入一个普适物理常数:真空中光速c、普朗克常数h和玻尔兹曼常数k,各自界定了对物理世界认识的一个极限:光速不变性、不确定性和不可逆性.对时间的认识也一分为三:量子力学基本沿用经典力学的时间概念;基于相对论,力学时间与空间统一了,可以在一定程度相互转换,但基本的时序是相对性不变的,时间与空间有所不同;基于热力学第二定律和耗散-涨落定理所代表的不可逆性,演化力学给予了时间一个特别地位.这些显然还不是最后答案.三种普适力学若是统一,以后时间的作用怎样?     

生物力学的奠基人——冯元桢

Z众所周知,自17世纪后期牛 顿完成经典力学后,力学在其历史发展进程中,不时向其它自然科学渗透,形成了层出不穷的边缘学科,如固体力学、流体力学、天体力学等。20世纪以来,其渗透威力更为显著。如用力学观点研究地壳运动现象,创立了地质力学;又如,用力学观点研究物体在空气中作相对运动时的力学现象,诞生了空气动力学。这些新学科不仅给传统力学注入了活力,而且极大地推动了当代科学技术的发展。     

理性力学

经典物理的发展,曾经对科学起了巨大的推动作用。然而,在科学发展的历史过程中,经典物理越来越显示出它的局限性,这没有其他办法,只有发展新的理论来补充和取代它,数学和力学结合的理性力学,就是从经典力学中发展出来的新学科,它解决了许多经典力学解决不了的问题。它应用数学的基本概念和严格的逻辑推理,再从物理原型出发,建立并发展新的力学模型和理论,而经典力学则只是理性力学的特殊情况。     

新技术革命与宏观热力学的近代发展——谈变质量系统热力学

恩格斯说:“科学的发生和发展一开始就是由生产决定的”。但是,作为生产力的主要因素之一的科学技术又总是工业革命的先导。特别是现代科学技术,它往往首先服务于军事和国防工业。与现代科学技术发展相适应的基础理论也必然会随着知识的不断更新,学科的相互渗透而产生新的学科分支。这些新学科不仅使经典学科的知识得到广泛应用,而且还在不断地开拓新领域。这些新学科不再深居于后院,而是挺进于前沿。变质量系统热力学就是宏观热力学近代发展的一支新秀。变质量系统热力学的缘起众所周知,1767年瓦特发明的分离冷凝器及蒸汽机促成了第一次产业革命,推进了资本主义生产。但是,必须指出的是,瓦特的发明是直接受惠于当时刚     

普朗克的悲剧人生(上)

<正>普朗克的悲剧是时代的悲剧,也是德国科学的悲剧。当一个社会的精英阶层面对暴政,为了各自的小利益而"集体失语"时,悲剧就不可避免地发生了……19世纪末,物理学是自然科学中发展得最完善的学科。它以牛顿力学、热力学和统计物理学,以及麦克斯韦的电磁方程为理论基础,对于常见的各种物理现象,都能完美地阐释。无怪乎1900年元旦,德高望重的物理学家开尔文勋爵,在英国皇家学会举行的迎接新世纪招待会上,充满信心地表     

江泽民主席在接受美国《科学》杂志主编埃里斯·鲁宾斯独家专访时的谈话

问：与西方国家领导人相比，中国政府领导人倒愿意使自己成为工程师或科学家，就像您一样。就科学技术对国家的重要性来说您持何种观点？ 答：在中国，人们非常重视科学技术。中国历史悠久，在科技领域有过辉煌的成就，然自明朝末年起，中国在这一领域开始落后于其他民族。从牛顿力学到爱因斯坦的相对论，直至新近出现的互联网，世界科技发展日新月异。于是，我常常思考这样的问题，中国为什么自那时起就开始落后于其他国家？ 总体说来，要归因于久已存在的封建制度。明朝期间，统治者忙于修复和加固长城，禁止人们出洋，此后又实行“海禁”…     

热力学理性重建与最大熵原理和最小熵增率原理的辩证统一——自然科学研究中“理性原则”的重新探讨

如果说牛顿的经典力学和麦克斯韦的电磁场理论分别表述了物质存在的两种极端形式,即质点和场,那么,热力学所描述的物质对象则是一种较为复杂的复合体;大数粒子构造的物质集合。虽然,在人类认识的历史过程中,经典热力学和电磁场理论的构造,基本上是在同一个时代得以完成的。也正因为这种认识的历史痕迹,人们至今没有形成一种真正理性的意识,如何完全根据被描述的物质对象对理论物理进行一种更为严格和合理的分类。在这个意义上,热力学中存在的问题与自然科学体系其他领域中存在的问题又是密切相关的。     

从宏观非平衡热力学到随机热力学

本文评述了宏观非平衡热力学的成就及面临的问题,强调了研究非平衡涨落的重要性。同时介绍了马尔可夫过程理论渗入热力学,把涨落纳入热力学理论框架企图的产生,从而导致了随机热力学建立,这一值得注意的非平衡热力学发展新动向。     

电磁场的量子化及有关科学问题

本文主旨仍是讨论经典电磁理论的局限和量子理论的发展所造成的影响.文章首先指出,经典力学中的La-grange-Hamilton数学方法和运动理论已被近代电磁理论和量子理论继承下来并加以应用.随后,细致地论述了量子电动力学(QED)的历史和发展.讨论了场的量子化、场的非线性化、量子场等科学问题.     

非牛顿流体与非牛顿流体力学

一、非牛顿流体人类在探索大自然的内在规律的过程中,总是不断地有所发现,有所创新。力学家们曾长期研究服从牛顿常粘度定律的牛顿流体,这首先由于牛顿流体,如空气和水,对人类社会生产发展具有重要作用。然而,随着生产和科学技术的发展,发现在自然界广泛存在非牛顿流体,即不服从牛顿常粘度定律的流体。在日常生活中常见的蛋白、蜂蜜、牛奶等流体状态的物质均属于非牛顿流体。对于这类流体,当它受到应力作用时,连续改变其形状,其状态     

艾菲尔铁塔的意义

十九世纪以来科学技术的发展,不仅仅适应了时代的“需要”,导致了经济的持续增长,而且,还激发了人们的想象力,扩展着人们思想的视野。从这一意义上说,“科学”已经在表现着“时代精神”了。一八八九年为世界博览会而建造的艾菲尔铁塔,被看作巴黎的象征之一。它使我们回想起十九世纪后半期的巴黎。那时的巴黎不仅是“艺术之都”,同时也是“科学技术之都”。     

行星运动的后牛顿效应

早在广义相对论建立初期,人们就注意到了它对行星运动的影响。著名的水星近日点进动就是作为广义相对论的三大验证之一受到人们的注意。显然,行星运动中的后牛顿效应远不止这一项。只是当时定位观测和历表理论的精度都较低,由后牛顿效应引起的其他影响可略去不计。随着观测技术的改善和空间科学的发展,近年来大行星的运动理论有了长足的进步。当前的几种主要理论其相对精度已达10~(-8),也就是说到了公里量级。因此,后牛顿效应     

非线性光谱学

非线性光谱学的产生背景和特点在激光技术出现前,人们熟知的传统(普通)光谱学技术主要有:发射光谱学、吸收光谱学、荧光光谱学、散射光谱学、干涉光谱学等。上述各种传统光谱学方法,尽管已广泛地应用在近代科学和技术领域内,并取得了不少的成就;但它们的进一步发展和完善受到了很大的限制。这主要由于这些方法的光谱分辨率不高,选择性不强,分析测量的灵敏度和效率都     

待到2050年,物理学会统一吗？

欧洲核子研究中心（ＣＥＲＮ）和别处的实验或许已使我们完成了粒子物理的标准模型，但一切作用力的统一理论可能需要一些完全新颖的观念。 物理学研究的一个主要目标就是：了解自然界如何以一种统一的方式发生奇妙的变化。过去一些最伟大的成就已向着这个目标步步靠近：伊萨克·牛顿于十七世纪统一了地面物体的力学和天体力学；詹姆斯·克拉克·麦克斯韦于十九世纪统一了光学和电磁理论；阿尔伯特·爱因斯坦于１９０５～１９１６年统一了时空几何和引力理论；化学和原子物理亦因量子力学于二十年代诞生而统一起来。 爱因斯坦花费其生命的…