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?     

相对论介入爱因斯坦反感的领域

在物理学中 ,量子力学与爱因斯坦的相对论通常是不相容的。然而 ,在最近的一篇论文中它们被出乎意料地结合到了一起——     

探索物理学难题的科学意义

英国物理学家开耳芬在1900年瞻望20世纪物理学时曾说：“在物理学晴朗天空的远处，还有两朵小小的令人不安的乌云”。为驱散这两朵乌云，诞生了相对论和量子论，导致了20世纪人类社会空前的技术进步，极大地改变了人类的生产方式和生活方式，并促使人类整个自然科学的改观，与19世纪相比，本世纪的物理学取得了更加辉煌的成就，它在微观、宏观、复杂系统和现代生物学四个基本方向上把人类对自然界的认识推进到前所未有的深度和广度。     

相对论讨论的总结

一自从现代物理学的最重要的理论之一,著名的“相对论”建立以来,已将近五十年了。然而,围绕着这个理论不仅一直进行着哲学的论争,而且甚至直到现在它的物理内容仍受到激烈的抨击。像任何近代自然科学的伟大发现一样,相对论激起了唯物主义和唯心主义之间的尖锐斗争。“物理学的”唯心主义者以主观主义的精神解释相对论,这是和他们否认作为客观实在的物质,从而否认作为运动着的物质的基本存在形式的空     

爱因期坦对统计物理学的贡献

大家都知道爱因斯坦创立了相对论,这是二十世纪物理学的两个伟大学说之一。但是,除了物理学工作者外,较少人知道爱因斯坦同时也是二十世纪物理学中第二个伟大学说量子论的重要创始人之一,而量子论与统计物理学有很密切的关系。实际上,爱因斯     

我们的宇宙与德西特相对论

精确宇宙学揭示,宇宙尺度的物理学应以极小的正宇宙常数为标志.这应受到高度重视. 我们认为,较之爱因斯坦相对论,德西特(W.de Sitter)相对论,包括德西特狭义相对论和以其局域化为基础的德西特引力,才能更好地反映这一特征.     

历史的回顾与展望—关于物理学与哲学的思考

本文阐述了物理学与哲学间相辅相成的关系。援经了革命导师的有关论述及许多物理学家和哲学家对这个问题的深刻认识。回顾物理学史不难发现，物理学在其发展过程中受到过各个时代的哲学思潮的影响；相应地，物理学对物质结构的研究，相对论时空观的建立，又为哲学家解释物质世界的本质提供了依据。     

磁层物理学

磁层物理学是二十世纪六十年代初诞生的一门重要的新兴学科,是空间物理学中一个极为活跃的前沿分支.磁层物理学涉及物理学中一些尚未解决的基本问题,也涉及许多重大的应用问题,故深受世界各科学发达国家的重视.本文简要地介绍磁层物理学的概况.     

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，     

遗传学、进化与理论生物学

在我们的这个世纪中,全新的普通物理学的世界图景,已经代替了旧物理学所描述的、可表示为康德决定论样式的世界图景。这个新的世界图景,暂时还没有正式的名称,因而它可以假定地称为量子——相对论的世界。因为这个世界建筑在现代量子物理学理论和相对论理论之上。新的世界图景,原则上不同于旧的世界图景。旧物理学的世界图景认为:每个最小的运动都含有整个世界的公式,我们此刻不能利用,只是不知道,或所知不足。没有信仰的自由和见解的自由:任何可     

将进化树连根拔起！

物理学家凯尔文勋爵曾在1900年断言：“物理学已经没有什么新东西可发展了。”然而不久后．就以相对论和量子物理学的兴起为起点．引发了物理学上一场巨大的知识革新，当然也证明了凯尔文的言论是错误的．     

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;     

新型重力波探测器

直接探测重力辐射依然是实验物理学中最复杂和最困难的问题之一。解决这个问题,对于天文学十分重要,因为这能获得宇宙中强相互作用方面的新信息;对于物理学也十分重要,因为这能够检验相对论中的基本问题。双脉冲星PSR1913+16的观测资料,已间接证明重力辐射是存在的,激发人们在这方面开展更多的实验。     

非线性物理撷美

美哉,线性物理;而非线性物理,似更不乏撷美处。迄今物理学的主要理论构筑(除20世纪之前的诸多经典理论外,还包括狭义相对论、量子力学等)都是线性的。线性物理理论的美学特征,诸如简洁、清晰、对称、和谐、自洽、统一、完备等,皆为人们所赞赏和愉悦。而非线性物理理论,亦有明显     

从历史角度看四种相互作用的统一(根据杨振宁博士1978年7月6日在上海物理学会的演讲整理)

现代科学有一个重要的特点:一方面是分科愈来愈细;另一方面是逐步走向综合、走向统一。物理学中的四种基本相互作用,通过规范场的观念而走向统一,这是当前物理学发展的一个引人注目的方向。本演讲简要地回顾了人类对四种相互作用的认识历史,介绍了物理上的规范场与数学上的纤维丛的关系,认为在物理学发展中要保持物理与数学的均衡关系。本文系本刊编辑部整理,未经本人审阅。     

爱因斯坦奇迹年与2005世界物理年

1905年,爱因斯坦创建了狭义相对论,改变了时间和空间的观念;也是在1905年,爱因斯坦提出了光量子假说,进一步发展了普朗克于1900年提出的能量量子化思想;这一年,他还发表了另外几篇重要的学术论文,因而,1905年成为“爱因斯坦奇迹年”。国际纯粹与应用物理联合会,从2003年即开始筹划在“奇迹年百年”的2005年,举办全球性的“世界物理年”庆祝活动,以提高公众对物理学的了解程度。相对论和量子论从根本上改变了人类的宇宙观,也为20世纪物理学的发展奠定了基础。回顾上个世纪,物理学在半导体、集成电路、激光、磁性、超导等方面的发现是信息革命…     

与爱因斯坦宇宙学常数相关的狭义相对论:评介德西特不变和反德西特不变狭义相对论

通常的狭义相对论是在庞加莱变换下不变的,它的基本度规为闵科夫斯基时空度规,该度规满足没有宇宙学常数L的真空爱因斯坦方程.本文指出:L10时的狭义相对论是德西特/反德西特不变狭义相对论.求解L10的真空爱因斯坦方程,得到这种拓展的狭义相对论的基本度规是陆启铿-邹振隆-郭汉英1974年提出的Beltrami度规;用欧拉-拉格朗日方程证明Beltrami时空的自由粒子运动是惯性运动.本文求出了德西特/反德西特不变狭义相对论的全部凯林(Killing)矢量,证明了Beltrami时空是最大对称性空间,导出来全部守恒量.构造了理论的正则形式,发现了正、负正则能量的色散关系的不对称性;实现了正则量子化,导出了相对论性波方程,从而建立了德西特/反德西特不变的相对论量子力学.简要介绍了通过天文观测原子(或离子)能级劈裂来探测精细结构常数a改变的实验.实验结果在4~5σ置信度内否定了庞加莱不变狭义相对论的预言,发现在z≈{1~3}处ɑ_z≠ɑ_0.由于原子或离子能级的精细结构是相对论量子力学的结果,所以观测实验支持在红移z≥1的狭义相对论量子力学中的L修正不可忽略.这是对德西特/反德西特不变狭义相对论的实验支持,是超出现有物理学标准模型的新物理.     

《夸克》中译本序

本世纪物理学的主要标志是量子论的建立及其在指导实践方面的应用.本世纪物理学的另一重大进展是(狭义)相对论的发现及其在原则上修改物理算法方面的成果.     

爱因斯坦和量子力学的隐参数问题

爱因斯坦是科学史上罕见的有多方面极重要成就的伟大科学家,他先后在现代物理学中四个极重要领域(狭义相对论、广义相对论、量子力学、统计力学)做出基本性贡献。一些人称道爱因斯坦是现代物理学     

相对论电子学

电子物理学是一门古老的学科,从阴极射线的发现算起已有整整100余年的历史了.本世纪初发明了真空电子管,揭开了人类应用电子技术的序幕.四十年代后期,晶体管的发明使电子技术进入了新的一代.随着高压和强流电子束技术的发展,从七十年代开始,电子物理学的一个新的分支——相对论电子学逐步形成了.广义地说,电子以相对论性速率运动时所出现的一切物理现象都是相对论电子学的研究