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物理是什麼朝永振一郎讀後感

發布時間:2022-08-09 11:09:24

⑴ 沒有人覺得二戰時的物理學家很萌嗎

當時,日本的核物理學家有仁科芳雄、西川正治、二階義男、菊池正士、嗟峨根遼吉、鈴木辰三郎等。仁科芳雄(1890年12月6日-1951年1月10日)是一位日本物理學家,也是日本近代物理的奠基人,被稱為日本物理之父。他曾是理化學研究所的研究人員,指導過許多著名日本物理學家,包括諾貝爾物理學獎得主湯川秀樹與朝永振一郎。他在第二次世界大戰期間領導日本核研究計劃。仁科芳雄主任研究員繼續作為開發責任者,並將該項研究按照「仁科」的諧音,定名為「NI號研究」作為暗號。此項研究一直持續到「二戰」結束前兩個月的1945年6月,不過,因為鈾濃縮的失敗以及缺乏天然鈾原料,並未成功。朝永振一郎(1906—1979年),日本理論物理學家,1965年諾貝爾物理學獎得主。朝永振一郎,1906年3月31日生於日本東京。1929年畢業於京都大學理學部物理學科。隨後在玉城嘉七郎研究室任臨時見習研究生。3年之後,赴東京理化研究所,在仁科芳雄研究室當研究員。1937年留學德國,在W.K.海森伯的領導下研究原子核理論和量子理論。1939年底,回國接受東京帝國大學的理學博士學位。1941年,任東京文理科大學物理學教授,提出量子場論的超多時理論。第二次世界大戰期間,曾經研究雷達技術中磁控管的理論,發表了《分割陽極磁電管理論》的論文。戰後繼續研究和發展他的超多時理論和介子耦合理論,同時參與《理論物理進展》的創工作

⑵ 物理是什麼朝永振一郎讀後感

寫物理方面的讀後感,這個時候我們只需要根據一些基礎性知識人物介紹,然後提取幾個主要的論點論據,然後完成描繪描述即可。

⑶ 本人對物理挺感興趣,想買一本高中物量,還有大學物理,自學不知能不能學會

首先要明白學物理絕對需要一些數學基礎,尤其是微積分,線性代數,和復分析。至於一般的數學分析或者實分析感覺並無必要,因為物理重在使用數學,而不是理解數學基礎的嚴格性。

然後談談我認為的物理學簡易入門路徑(Gateway to Physics)。談之前我要重點強調一下我的觀點:一定要把物理基礎打好。什麼叫把基礎打好?把基本概念,基本原理,基本結論吃透,徹底消化理解,直到變成一種直覺,可以信手拈來。下面我們來談物理學的入門路徑:

⑷ 現代物理學的思想理論

物理與形而上學的關系
在不斷反思形而上學而產生的非經驗主義的客觀原理的基礎上,物理學理論可以用它自身的科學術語來判斷。而不用依賴於它們可能從屬於哲學學派的主張。在著手描述的物理性質中選擇簡單的性質,其它性質則是群聚的想像和組合。通過恰當的測量方法和數學技巧從而進一步認知事物的本來性質。實驗選擇後的數量存在某種對應關系。一種關系可以有多數實驗與其對應,但一個實驗不能對應多種關系。也就是說,一個規律可以體現在多個實驗中,但多個實驗不一定只反映一個規律。
對於物理學來說理論預言與現實一致與否是真理的唯一判斷標准。
摘要: 回顧了物理學發展的歷史,討論了二十一世紀物理學發展的方向。可能應該從兩方面去探尋現代物理學革命的突破口:(1)發現客觀世界中已知的四種力以外的其他力;(2)通過審思相對論和量子力學的理論基礎的不完善性,重新定義時間、空間,建立新的理論。
二十世紀即將結,二十一世紀即將來臨,二十世紀是光輝燦爛的一個世紀,是個令社會發展最迅速的一個世紀,是科學技術發展最迅速的一個世紀,也是物理學發展最迅速的一個世紀。在 這一百年中發生了物理學革命,建立了相對性質和量子力學,完成了從經典物理學到現代物理學的轉變。在二十世紀二、三十年代以後,現代物理學在深度和廣度上有了進一步的蓬勃發展,產生了一系列的新學科的交叉學科、邊緣學科,人類對物質世界的規律有了更深刻的認識,物理學理論達到了一個新高度,現代物理學達到了成熟的階段。
在此世紀之交的時候,人們自然想展望一下二十一世紀物理學的發展前景,探索今後物理學發展的方向。我想談一談我對這個問題的一些看法和觀點。首先,我們來回顧一下上一個世紀之交物理學發展的情況,把當前的情況與一百年前的情況作比較對於探索二十一世紀物理學發展的方向是很有幫助的。
一、歷史的回顧
十九世紀末二十世紀初,經典物理學的各個分支學科均發展到了完善、成熟的階段,隨著熱力學和統計力學的建立以及麥克斯韋電磁場理論的建立,經典物理學達到了它的頂峰,當時人們以系統的形式描繪出一幅物理世界的清晰、完整的圖畫,幾乎能完美地解釋所有已經觀察到的物理現象。由於經典物理學的巨大成就,當時不少物理學家產生了這樣一種思想:認為物理學的大廈已經建成,物理學的發展基本上已經完成,人們對物理世界的解釋已經達 到了終點。物理學的一些基本的、原則的問題都已經解決,剩下來的只是進一步精確化的問題,即在一些細節上作一些補充和修正,使已知公式中的各個常數測得更精確一些。
然而,在十九世紀末二十世紀初,正當物理學家在慶賀物理學大廈落成之際,科學實驗卻發現了許多經典物理學無法解釋的事實。首先是世紀之交物理學的三大發現:電子、X射線和放射性現象的發現。其次是經典物理學的萬里晴空中出現了兩朵「烏雲」:「以太漂移」的「零結果」和黑體輻射的「紫外災難」。[1]這些實驗結果與經典物理學的基本概念及基本理論有尖銳的矛盾,經典物理學的傳統觀念受到巨大的沖擊,經典物理發生了「嚴重的危機」。由此引起了物理學的一場偉大的革命。愛因斯坦創立了相對論;海森堡、薛定諤等一群科學家創立了量子力學。現代物理學誕生了!
把物理學發展的現狀與上一個世紀之交的情況作比較,可以看到兩者之間有相似之 外,也有不同之處。
在相對論和量子力學建立起來以後,現代物理學經過七十多年的發展,已經達到了成熟的階段。人類對物質世界規律的認識達到了空前的高度,理論幾乎能夠很好地解釋已知的一切物理現象。可以說,現代物理學的大廈已經建成。在這一點上,目前有情況與上一個世紀之交的情況很相似。因此,有少數物理學家認為今後物理學不會有革命性的進展了,物理學的根本性的問題、原則問題都已經解決了,今後能做到的只是在現有理論的基礎上在深度和廣度兩方面發展現代物理學,對現有的理論作一些補充和修正。然而,由於有了一百年前的歷史經驗,多數物理學家並不贊成這種觀點,他們相信物理學遲早會有突破性的發展。 另一方面,雖然在微觀世界和宇宙學領域中有一些物理現象是現代物理學的理論不能很好地解釋的,但是這些矛盾並不是嚴重到了非要徹底改造現有理論認可的程度。在這方面,經典物理學發生了「嚴重的危機」;而在本世紀之交,現代物理學並無「危機」。因此,我認為發生現代物理學革命的條件似乎尚不成熟。
客觀物質世界是分層次的。一般說來,每個層次中的體系都由大量的小體系(屬於下一個層次)構成。從一定意義上說,宏觀與微觀是相對的,宏觀體系由大量的微觀系統構成。物質世界從微觀到宏觀分成很多層次。物理學研究的目的包括:探索各層次的運動規律和探索各層次間的聯系。
回顧二十世紀物理學的發展,是在三個方向上前進的。在二十一世紀,物理學也將在這三個方向上繼續向前發展。
1) 在微觀方向上深入下去。 在這個方向上,我們已經了解了原子核的結構,發現了大量的基本粒子及其運規律,建立了核物理學和粒子物理學,認識到強子是由誇克構成的。今後可能會有新的進展。但如果要探索更深層次的現象,必須有更強大得多的加速器,而這是非常艱巨的任務,所以我認為在這個方向上難以有突破性的進展。
2) 在宏觀方向上拓展開去。 1948年美國的伽莫夫提出「大爆炸」理論,當時並未引起重視。1965年美國的彭齊亞斯和威爾遜觀測到宇宙背景輻射,再加上其他的觀測結果,為「大爆炸」理論提供了有力的證據,從此「大爆炸」理論得到廣泛的支持,1981年日本的佐藤勝彥和美國的古斯同時提出暴脹理論。八十年代以後,英國的霍金[2,3] 等人開始論述宇宙的創生,認為宇宙從「無」誕生,今後在這個方向上將會繼續有所發展。從根本上來說 ,現代宇宙學的繼續發展有賴於向廣漠的宇宙更遙遠處觀測的新結果,這需要人類製造出比哈勃望遠鏡性能更優越得多的、各個波段的太空天文望遠鏡,這是很艱巨的任務。
我個人對於宇宙創生學說是不太信的,並且認為「大爆炸」理論只是對宇宙的一個近似的描述。因為宇宙學研究的只是我們能觀測到的范圍以內的「宇宙」,而我相信宇宙是無限的,在我們這個「宇宙」以外還有無數個「宇宙」,這些宇宙不是互不相干、各自孤立的,而是互相有影響、有作用的。現代宇宙學只研究我們這個「宇宙」,當然只能得到近似的結果,把他們的延伸到「宇宙」創生了初及遙遠的未來,則失誤更大。
3)深入探索各層次間的聯系。
這正是統計物理學研究的主要內容。二十世紀在這方面取得了巨大的成就,先是非平衡態統計物理學有了得大的發展,然後建立了「耗散結構」理論、協同論和突變論,接著混沌論和分形論相繼發展起來了。把這些分支學科都納入非線性科學的范疇。相信在二十一世紀非線性科學的發展有廣闊的前景。
上述的物理學的發展依然 現代物理學現有的基本理論的框架內。在下個世紀,物理學的基本理論應該怎樣發展呢?有一些物理學家在追求「超統一理論」。在這方面,起初是愛因斯坦、海森堡等天才科學家努力探索「統一場論」;直到1967、1968年,美國的溫伯格和巴基斯坦的薩拉姆提出統一電磁力和弱力的「電弱理論」;目前有一些物理學家正在探索加上強力的「大統一理論」以及再加上引力把四種力都統一起來的「超統一理論」,他們的探索能否成功尚未定論。
愛因斯坦當初探索「統一場論」是基於他的「物理世界統一性」的思想[4] ,但是他努力探索了三十年,最終沒有成功。我對此有不同的觀點,根據辯證唯物主義的基本原理,我認為「物質世界是既統一,又多樣化的」。且莫論追求「超統一理論」能否成功,即便此理論完成了,它也不是物理學發展的終點。因為「在絕對的總的宇宙發展過程中,各個具體過程的發展都是相對的,因而在絕對真理的長河中,人們對於在各個一定發展階段上的具體過程的認識只具有相對的真理性。無數相對的真理之總和,就是絕對的真理。」「人們在實踐中對於真理的認識也就永遠沒有完結。」[5]
現代物理學的革命將怎樣發生呢?我認為可能有兩個方面值得考試:
1) 客觀世界可能不是只有四種力。第五、第六……種力究竟何在呢?我們不知道。我的直覺是:將來最早發現的第五種力可能存在於生命現象中。物質構成了生命體之後,其運動和變化實在太奧妙了,我們沒有認識的問題實在太多了,我們今天對於生命科學的認識猶如亞里斯多德時代的人們對於物理學的認識,因此在這方面取得突破性的進展是很可能的。我認為,物理學業與生命科學的交叉點是二十一世紀物理學發展的方向之一,與此有關的最關於復雜性研究的非線性科學的發展。
2) 現代物理學理論也只是相對真理,而不是絕對真理。應該通過審思現代物理學理論基礎的不完善性來探尋現代物理學革命的突破口,在下一節中將介紹我的觀點。
三、現代物理學的理論基礎是完美的嗎?
相對論和量子力學是現代物理學的兩大支柱,這兩大支柱的理論基礎是否十全十美的
呢?我們來審思一下這個問題。
1) 對相對論的審思
當年愛因斯坦就是從關於光速和關於時間要領的思考開始,創立了狹義相對論[1]。我們今天探尋現代物理學革命的突破口,也應該從重新審思時空的概念入手。愛因斯坦創立狹義相對論是從講座慣性系中不同地點的兩個「事件」的同時性開始的[4],他規定用光信號校正不同地點的兩個時鍾來定義「同時」,這樣就很自然地導出了洛侖茲變換,進一步導致一個四維時空(x,y,z,ict)(c是光速)。為什麼愛因斯坦提出用光信號來校正時鍾,而不用別的信號呢?在他的論文中沒有說明這個問題,其實這是有深刻含意的。
時間、空間是物質運動的表現形式,不能脫離物理質運動談論時間、空間,在定義時空時應該說明是關於什麼運動的時空。現代物理學認為超距作用是不存在的,A處發生的「事件」影響B處的「事件」必須通過一定的場傳遞過去,傳遞需要一定的時間,時間、空間的定義與這個傳遞速度是密切相關的。如果這種場是電磁場,則電磁相互作用傳遞的速度就是光速。因此,愛因斯坦定義的時空實際上是關於由電磁相互作用引起的物質運動的時空,適用於描述這種運動。
愛因斯坦把他定義的時間應用於所有的物質運動,實際上就暗含了這樣的假設:引力相互作用的傳遞速度也是光速c.但是引力相互作用是否也是以光速傳遞的呢?令引力相互作用的傳遞速度為c』。至今為止,並無實驗事實證明c』等於c。愛因斯坦因他的「物質世界統一性」的世界觀而在實際上假定了c=c』。我持有「物質世界既統一,又多樣化的」以觀點,再加之電磁力和引力的強度在數量級上相差太多,因此我相信c』可能不等於c。工樣,關於由電磁力引起的物質運動的四維時空(x,y,z,ict)和關於由引力引起的運動的時空(x』,y』,z』,ic』t』)是不同的。如果研究的問題只涉及一種相互作用,則按照理論建立起來的運動方程的形式不變。例如,愛因斯坦引力場方程的形式不變,只需把常數c改為c』。如果研究的問題涉及兩種相互作用,則需要建立新的理論。不過,首要的事情是由實驗事實來判斷c』和c是否相等;如果不相等,需要導出c』的數值。
我在二十多年前開始形成上述觀點,當時測量引力波是眾所矚目的一個熱點,我曾對那些實驗寄予厚望,希望能從實驗結果推算出c』是否等於c。令人遺憾的是,經過長斯的努力引引力波實驗沒有獲得肯定的結果,隨後這項工作冷下去了。根據愛因斯坦理論預言的引力波是微弱的,如果在現代實驗技術能夠達到的測量靈敏度和准確度之下,這樣弱的引力波應該能夠探測到的話,長期的實驗得不到肯定的結果似乎暗示了害因斯坦理論的缺點。應該從c』可能不等於c這個角度來考慮問題,如果c』和c有較大的差異,則可能導出引力波的強度比根據愛因勞動保護坦理論預言的強度弱得多的結果。
弱力、強力與引力、電磁力有本質的不同,前兩者是短程力,後兩者是長程力。不同的相互作用是通過傳遞不同的媒介粒子而實現的。引力相互作用的傳遞者是引力子;電磁相互作用的傳遞者是光子;弱相互 作用的傳遞者是規范粒子(光子除外);強相互作 用的傳遞者是介子。引力子和光子的靜質量為零,按照愛因斯坦的理論,引力相互作用和電磁相互作用的傳遞速度都是光速。並且與傳遞粒子的靜質量和能量有關,因而其傳遞速度是多種多樣的。
在研究由弱或強相互作用引起的物質運動時,定義慣性系中不同的地點的兩個「事件」的「同時」,是否應該用弱力或強力信號取代光信號呢?我對核物理學和粒子物理學是外行,不想貿然回答這個問題。如果應該用弱力或強力信號取代光信號,那麼關於由弱力或強力引起的物質運動的時空和關於由電磁力引起的運動的時空(x,y,z,ict)及關於由引力引起的運動的時空(x』,y』,z』,ic』t』)
有很大的不同。設弱或強相互作用的傳遞速度為c』』,c』』不是常數,而是可變的,則關於由弱或強力引起的運動的時空為(x』』,y』』,z』』,Ic』』t』』),時間 t』』和空間(x』』,y』』,z』』)將是c』的函數。然而,很可能應該這樣來考慮問題:關於由弱力引起的運動的時空,在定義中應該以規范粒子的靜質量取作零時的速度c1取代光速c。由於「電弱理論」把弱力和電磁力統一起來了,因此有可能c1=c,則關於由弱力引起的運動的時空和關於由電磁力引起的運動的時空是相同的,同為(x,y,z,ict)。關於由強力引起的運動的時空,在定義中應該以介子的靜質量取作零(在理論上取作零,在實際上沒有靜質量為零的介子)時的速度c』』取代光速c,c』』可能不等於c。則關於由強力引起的運動的時空(x』』,y』』,z』』,Ic』』t』』)不同於(x,y,z,ict)或(x』,y』,z』,ic』t』)。無論上述兩種考慮中哪一種是對的,整個物質世界的時空將是高於四維的多維時空。對於由短程力(或只是強力)引起的物質運動,如果時空有了新的一義,就需要建立新的理論,也就是說需要建立新的量子場論、新的核物理學和新的粒子物理學等。如果研究的問題既清及長程力,又涉及短程力(尤其是強力),則更需要建立新的理論。
1)對量子力學的審思
從量子力學發展到量子場論的時候,遇到了「發散困難」[6]。1946——1949年間,日本的朝永振一郎、美國的費曼和施溫格提出「重整化」方法,克服了「發散困難」。但是「重整化」理論仍然存在著邏輯上的缺陷,並沒有徹底克服這一困難。「發散困難」的一個基本原因是粒子的「固有」能量(靜止能量)與運動能量、相互作用能量合在一起計算[6],這與德布羅意波在υ=0時的異性。
我陷入一個兩難的處境:如果採用傳統的德布羅意關系,就只得接受不合理的德布羅意波奇異性;如果採納修正的德布羅意關系,就必須面對使新的理論滿足相對論協變性的難題。是否有解決問題的其他途徑呢?我認為這個問題或許還與時間、空間的定義有關。量子力學理論中時寬人的定義實質上依然是決定論的定義,而不確定原理是微觀世界的一條基本規律,所以時間、空間都不是嚴格確定的,決定論的時空要領不再適用。在時間或空間的間隔非常小的時候,描寫事情順序的「前」、「後」概念將失去意義。此外,在重新定義時空時還應考慮相關的物質運動的類別。模糊數學已經發展得相當成熟了,把這個數學工具用到微觀世界時空的定義中去可能是很值得一試的。

⑸ 物理是什麼 朝永振一郎 pdf

物理是什麼 為知名日本知名物理學家、諾貝爾物理學獎得主朝永振一郎先生的物理啟蒙科普作品,書中以思索「物理是什麼」為線索,以宏闊視野、精深筆觸,通俗講述了從早期哲學思辨到煉金術、占星術,再到近代科學的物理體系的發展,並重點講解了物理發展過程中的核心原理。同時,書中還收錄物理大師朝永先生關於物理的反思,以及對科學與文明關系的思考,是重新認識物理的不朽名作。

⑹ 朝永振一郎的生平事跡有哪些

朝永振一郎(1906—1979),日本物理學家。在量子電動力學和基本粒子物理學方面做出了傑出貢獻,獲得了1965年諾貝爾物理學獎。

朝永振一郎出生在日本東京。兩歲時,因父親被聘為京都大學的教授,全家遷到了古城京都。小時候,他就愛擺弄電鈴、幻燈機、放大鏡之類的東西。他愛觀察思考,一些大人意想不到的小實驗是他最喜愛的游戲。

小學畢業那年,世界著名科學家愛因斯坦來到日本講學。愛因斯坦的演講向人們展示了日益發展的物理學微觀世界。朝永雖然不能完全理解,但愛因斯坦描述的變幻莫測的微觀世界給他留下了深刻印象。升入高中後,他的各科成績都很優秀,尤其是數學和物理更為突出。

1926年,朝永考入京都帝國大學物理系。他立志研究最尖端的量子物理學。當時量子物理學是一門新興科學,大學里還沒有教授量子力學的老師,更沒有這方面的教材。他的決心並沒有因此動搖,他常常和他的同學湯川秀樹一起切磋討論,學業進步很快。可是在大學畢業後,現實卻使他陡然感覺失去了方向。想要繼續深造,不知往哪個方向奮斗,想找個工作,竟然也不能如願。最後爭取留在母校當了個沒薪水的助教。朝永感到很茫然,精神不振,甚至想隨便找個活兒賺錢吃飯,淡泊清閑,平平安安地過一輩子算了!

後來,在德國留學的仁科芳雄來到京都大學講授量子力學。他帶來了有關量子力學最新發展的消息,帶來了哥本哈根學派的批評精神和哲學家氣質,更帶來了要振興日本物理學研究的決心。仁科芳雄邀請朝永去他的實驗室工作,朝永重新堅定了志願,並在後來的種種困難中硬闖了過來。當時日本軍國主義將全部科研經費都用去製造武器,朝永抱著一個信念:決不中斷研究。1942年,他終於公布了《超多子理論》,隨即又發表了《分割陰極磁電管理論》。

大戰結束後,朝永和老同學湯川四處奔走,組織流失的人才,重建科研機構,舉辦學術座談會。他心裡只想著盡快奪回因為戰爭失去的時間。他一邊負責組織工作,一邊還要進行科學研究。他在量子電動力學方面所做的對基本粒子物理學具有深刻影響的基礎性研究,為現代物理學的發展做出了極大的貢獻,因此榮獲了1965年諾貝爾物理學獎。

⑺ 什麼是物理

什麼是「物理學」?這是科技史,尤其是物理學史不可迴避的一個十分基礎的課題。近年來物理學概念內涵之演變引人關注,對這方面的了解將會給教授者、學習者一定的指導和啟示。

1、物理學概念的西方源起

「物理學」(即英語里的「physics」),最早始見於古希臘亞里士多德的《物理學》一書,該書的中文譯者張竹明先生指出:這本「《物理學》是一門以自然界為特定對象的哲學。它不同於我們現在的物理學,但卻包括了現在的物理學,也包括化學、生物學、天文學、地學等等在內,總之,涉及整個自然科學,它只研究自然界的總原理,是自然哲學」[1]。鑒於亞里士多德的《物理學》中有許多物理方面的錯誤結論,所以1949年因提出了宇宙起源的大爆炸學說而聲名大震的美籍前蘇聯物理學家喬治·伽莫夫曾指出:亞里士多德「在物理學領域中最重要的貢獻也許只是創造了這門學科的名字,」這個詞由古希臘「自然」一詞推演而來[2]。

2、中文「物理學」一詞的來源

1900年,日本人藤田豐八把飯盛挺造編寫的《物理學》譯成了中文,由當時上海江南製造局刊行。這本書是我國第一本具有現代「physics」內容的稱為「物理學」的書。

如此說,並非1900年以前中國就沒有「physics」.東方的包括中國的近代科學都是從西方傳進來的,實際情況是從西方傳到中國遠比傳到日本還要早.不過1900年以前,我國譯述西方物理學著作沒有採用「物理學」的譯法,而是多譯為「格物學」或「格致學」.如1879年美國人林樂知將羅斯古編寫的一本物理書翻譯成漢語並命名為《格致啟蒙》,其中第二卷為格物學;1883年美國傳教士丁韙良(丁韙良,英文名Martin,1888年曾來中國傳教,接觸中國古代文明後曾提出「丁韙良猜測」:中國的「元氣說」曾影響過笛卡爾提出「以太」漩渦說)也將一本物理書譯為漢語,名字為《格物測算》.另外,國內1886年有譯著《格致小引》,1889年又有《格物入門》出版。

大量史料表明:「格物學」或「格致學」就是「physics」的早期漢語意譯.這兩種譯法是「格物致知」一詞兩種形式的縮寫。「格物致知」一詞源於儒家「致知在格物,格物而後知至」的思想.

應該強調的是,日本學者指出:「特別值得大書一筆的是,近世中國的漢譯著述成為日本翻譯西洋科學譯字的依據.」[3]日本早期物理學史研究者桑木或雄說:「在我國最初把『physics』稱為『窮理學』.明崇禎年間一本名叫《物理小識》的書,闡述的內容包括天文、氣象、醫葯等方面.早在宋代,同樣內容包含在《物類志》和《物類感應》等著述中,這些都是中國物理著作的淵源.」[3]

2002年4月在北京召開了中國近現代科學技術回顧與展望國際學術研討會,會上仍有學者認為將「physics」譯為「物理」不如譯為「格物」或「格致」更符合漢語文化.但是「物理學」一詞畢竟被中國人所逐漸接受,1902年京師大學堂在格致科下設物理學課目,1912年改格致科為理科,下設物理門.同年金陵大學設物理學課目,1918年商務印書館出版了由陳幌編寫的《物理學》,這是第一本國人命名為《物理學》的「physics」著作。可見我國用「物理學」譯「physics」還是較晚的,1900年在德國普朗克已經提出了能量量子化假說,標志著物理學跨人了現代的大門,量子力學的序幕已經拉開.

必須特別指出的是,在中國「物理」一詞出現並不晚,不過含義不同於「physics」。明代呂坤(1536一1618)著有《呻吟語》,其中卷六第二部分名為「物理」,大體是有關物性學的,並用以引申一些關於人文及世界的觀點.宋代朱熹(1130一1200)等人常用「物之至理」或「物理」一詞.當代著名物理學家李政道曾引用唐代杜甫《曲江二首))中的詩句「細推物理須行樂,何用浮名絆此身」來說明物理一詞在盛唐時即已出現[4]。其實在中科院哲學研究所和北大哲學系編著的《中國哲學史資料簡編))(中華書局)「兩漢一隋唐」部分中就記載了三國時吳人楊泉曾著書《物理論》,是研究和評論當時有關天文、地理、工藝、農業及醫學知識的著作。更久遠的有,在約公元前二世紀成書的《淮南子·覽冥訓》中就有:「夫隧之取火於日,慈石引鐵,葵之向日,雖有明智,弗能然也,故耳目之察,不足以分物理;心意之論,不足以定是非」之論述.中國古代的「物理」,應是泛指一切事物的道理.

3、關於「物理學」的一般傳統認識

一般的物理學教材或辭典手冊大都這樣介紹:物理學是研究物質運動最一般規律及物質基本結構的學說。具體地說,按所研究的物質運動形態和具體對象,它涉及的范圍包括:力學、聲學、熱學和分子物理學、電磁學、光學、原子和原子核物理學、基本粒子物理學、固體物理學以及對氣體和液體的研究等.物理學包括實驗和理論兩大部分,經過實踐檢驗被證實為可靠的理論物理包括:理論力學、熱力學和統計物理學、電動力學、相對論、量子力學和量子場論.當然這些理論也只能是相對真理,有各自的局限性.運用物理學的基本理論和實驗方法研究各種專門問題,使物理學中各種新的分支不斷涌現和形成如流體力學、彈性力學、無線電電子學、金屬物理學、半導體物理、電介質物理、超導體物理、等離子物理、固體發光、液晶及激光等。一些邊緣學科也隨物理的廣泛應用而陸續形成如化學物理、生物物理、天體物理及海洋物理等等.

作為一門學科,物理學之存在須以以下幾個要素為前提:

1)一種描述性的通過自然現象之間的相互關系來理解和說明自然的自然觀.這種自然觀建立在兩個信念之上:其一是自然有可以被人們認識和理解的理性規律.「相信世界在本質是有秩序的和可以認識的這一信念,是一切科學工作的基礎.」(愛因斯坦語);其二相信自然是實存的,且具有近恆常性而不是唯心主義的迷夢或理念世界的幻影.

2)存在一種與上述自然觀相適應的定量方法系統來處理現象,尤其允許可近似量化處理.具體而言就是公理化的邏輯與具有實用可操作性的數學體系,它可說是科學理論的骨架.

3)重視實驗,既把實驗看成理論的來源,又看成審判理論的法官.如果沒有實驗這一要素,科學即使能誕生往往也只能是一個封閉的理論構架,雖自身可能邏輯自洽,但因缺乏證實或證偽機制而易流於玄想並喪失進一步發展的生命力.

4)社會和文化的需要.

4、《物理網路全書》關於「物理學」的解釋

美國麥格勞一希爾圖書出版公司1983年第5次出版由帕克主編的《物理網路全書))(科學出版社,1996年8月),書中關於物理學的主要觀點如下:

物理學在以前稱為自然哲學.物理學涉及自然的某些方面,它們可以通過一種基本的途徑,即依據一些基本原理和基本定律來加以理解.隨著時間的推移,不同的特殊學科從物理學中分了出來,形成自己的研究領域.(典型的分化論,本文作者注).在此過程中,物理學保持著它的本來面目:理解自然界的結構和解釋自然現象。

物理學的最基本部分是力學和場論。力學涉及質點或物體在給定力作用下的運動.場物理學則涉及萬有引力場、電磁場、核力場以及其他力場的起源、本質和特性.力學和場論合在一起就構成了理解科學上所提出的自然現象的最基本途徑,最終目的是要通過這兩個方面理解全部自然現象。

物理學的較古老的或者稱經典的分法,是以自然現象的某些一般類型為基礎的.當時,對於這些自然現象是已經知道特別適合於應用物理學方法來研究的.按照這樣的分法,計有經典力學及其分支天體力學、流體力學和彈道學;熱學和熱力學;氣體運動論和統計力學;光學、聲學;電學和電磁學.這樣的分法現在都還通行,但其中有許多越來越有被列入應用物理學或技術的分支的趨勢,越來越不屬於物理學本身的固有的分支了。

數學物理學用數學來研究物理現象,它包括所有各門物理學中較數學化的部分以及統計力學、量子力學、相對論和場論的絕大部分內容.通常在數學物理學和理論物理學之間所作的區別是:對於後者,雖然形式上也全都是數學,但它被認為是更接近於實驗物理學的.然而,不論是數學物理學還是理論物理學都不可能真正與實驗物理學分開,因為一個對自然的完全理解,只有同時應用理論和實驗才能得到。

在物理學的各個領域內,其特點與其說是取決於所涉及主題的內容,還不如說是取決於對所探索內容的理解的精確性和深度.物理學的目的是通過數學建立一個統一的理論體系,它的結構和行為要盡可能廣泛地復現整個自然界.其他科學只滿足於用本門學科的特殊局限概念來描述和聯系各種現象,而物理學則總是探索著把對同一現象的理解,作為一個特殊的表現形式而納入作為整體的自然界的基本統一結構.按照這樣的目的,物理學的特色就在於:精密的儀器設備、精確的測量以及通過數學來表達所得到的結果。

《物理網路全書》的這種特色說顯然有問題,既言特色就該是獨具的,可你能以此區分物理與化學嗎?化學家赫許巴赫的高論有助於我們在一定意義上區分理化:

「典型化學家高於一切的願望是理解為什麼一種物質和其他物質行為不同;而物理學家則通常期望尋找超出特定物質的規律.」

5、朝永振一郎關於「物理學」的見解

朝永振一郎(1906一1979)是日本理論物理學家,因在量子電動力學方面的貢獻獲1965年諾貝爾物理學獎.

1977年10月是日本數學物理學會成立100周年,在紀念大會上,朝氏以「什麼是物理學」為題目作了一個報告[5].但他只講了幾段物理學歷史及物理學與技術的關系,並沒有直接回答這個問題(至少從漢譯文看來如此).他說:「不過依我看來,物理學以像模像樣的自然科學形式出現,似乎是在開普勒、伽利略、牛頓時期才開始的.」開普勒主要研究行星圍繞太陽的運動,與開普勒不同伽利略則研究地上現象.牛頓將兩人的成果集中起來再進行深人研究,建立了牛頓三定律和萬有引力定律.

朝氏認為現代物理學的性質有二:第一,採用觀測或實驗方法;第二,用數學來表達定律.

他認為我們要用物理學來了解存在於自然深處的規律,這個思想在考慮什麼是物理學時不可忽視.朝氏強調物理學的進一步發展不僅使自身范圍擴大了,由力學發展到光、熱、電磁、原子和分子等方面甚至連化學等也納人了物理學范疇.有重新統一一切現象、整合一切學科的趨勢,我們不妨與分化論相對稱之為統一論.著名物理學家盧瑟福也有一句名言:「一切科學要麼是物理學,要麼是集郵術.」[6]這可以看成物理學大統論的最簡潔的定義說明.

6、哥本哈根學派的觀點

以上的觀點雖有不同,但都不違背牛頓的說法:「自然哲學的目的在於發現自然界的結構和作用,並且盡可能把它們歸結為一些普遍的法則和一般的定律—用觀察和實驗來建立這些法則,從而導出事物的原因和結果.[7]就是說科學的目的是發現客觀的與人無關的自然規律或真理.

這種思想在微觀領域受到了沖擊.

在這種領域,觀測對現象的影響是不可忽略的.因此以玻爾(N.Bohr)、海森伯(w.Heisenberg)為代表的量子力學哥本哈根學派斷言:認為物理學的任務是去發現自然界是怎樣的是錯的.物理學涉及的是關於自然界我們能說什麼.「描述自然界的目的不在於提示現象的真實本質,而只在於盡可能遠地把多種多樣經驗的各個方面之間的關系追溯出來」(玻爾)[8];「自然科學不是自然界本身,而是人和自然界之間關系的一部分,因而就依賴於人,有人的烙印」(海森伯)[8];「當你尋求生活的和諧時,你必須永遠不要忘記,在生存的戲劇中我們自己既是演員又是觀眾.』,(玻爾)[8].顯然量子力學的科學觀與其前物理相比出現了巨大的變化.

7、「未來我們選擇怎樣的物理學?」一文的相關思想

S.M.Gruner和J.S.Langer在1995年第12期《Physics Today》以「未來我們選擇怎樣的物理學」為題發表了文章,認為物理學概念的演變就是被定義得越來越狹窄了.為了拯救物理,如今物理學家對物理學的定義不是根據那些特定的專業和領域,而是基於那些不同時期和不同研究活動結合為科學家共同體的一組概念工具.分別是:

l)在一組核心學科方面接受過高級訓練.目前這些學科有力學、電學、磁學、熱力學、統計力學和量子力學等.

2)掌握了研究物理現象所使用的定量方法和整理數據的方法

3)有較強的抽象能力和打破常規的勇氣和精神、能超越特定研究對象的洞察力和對問題本質的把握.

這些概念化工具比其他任何特徵和標准更能使物理學家區別於其他科學家.最能體現物理學家與其他科學家不同的地方,不在於他們所涉及的領域,所研究的問題,而取決於他們所採用的研究方法和所尋求信息的特徵.天文學家研究脈沖星,生物學家研究生命系統,物理學家對二者都關心,因此這兩者都是物理學的研究對象。

8、趙凱華先生的觀點

縱觀20世紀物理學研究對象的擴展,從宏觀到微觀,從傳統的物理過程到化學過程(量子化學),從無生命的到有生命的……從不同角度看,學科既有分化又有統一整合,分化論與統一整合論都有道理都有事實依據,二者絕不是非此即彼、誓不兩立的關系.由於統一與分化學科得以向廣度和深度發展分化標志著科學局部發展的成熟,統一整合標志著科學整體認識上的深入.但也正由於統一與分化,使得現在很難用傳統的眼光來界定什麼是物理學。一位外國物理學家風趣地自問自答:What is physics?Physics is what physicists do.按邏輯,人們應繼續問:what are physicists?答案可借鑒上面提到的Gruner和Langer關於物理學家共同體概念給出.

趙凱華先生說[9]:「我想給這句話加個註解.物理學家所作的研究怎樣才算得上是物理工作?論文能為國際上公認的物理雜志或物理學術會議所接受,可算得是一條充分條件」1995年在我國廈門召開了第19屆國際統計物理大會.大會的論文摘要中出現了按傳統的觀念不像物理名詞的詞彙,如細菌生長、生物進化、生物膜、輪軸藻細胞、細胞色素C、厄爾尼諾、南方振盪、紅血球、心率、鳥兒為什麼一起飛、免疫網路、曲折的河流、神經網路、沙堆模型、交通流量等等.「可見,今天已不可能再用研究對象來界定什麼是物理學,物理學是所有自然科學和工程技術的理論基礎,物理學代表著一套獲得知識、組織知識和運用知識的有效步驟和方法.把這套方法運用到什麼問題上這問題就變成了物理學.」[9]這與Gruner和Langer的觀點在精神上是相似的.

諸年來還有另一現象影響著人們對物理學看法的改變.

現在有不少物理專長人才畢業後不搞物理這就要求物理學必須相應有所改變.1996年國際大學物理教育學術研討會在美國馬里蘭大學召開.大會發布的統計數據表示,在美國有超過60%的物理專業畢業生進人了各工業部門,獲得學士學位的畢業生中有超過2/3的人不從事物理方面的工作,英國的統計數字大體與美國相似.在我們國內也存在這一現象按傳統看法這是「用非所學」,是人才培養上的浪費.趙凱華先生認為這是正常現象,他說:「一個人學了物理學之後干什麼都可以,他的物理學沒有白學……在我看來,對於學物理學的人無所謂『改行,……』[9].中國大恆集團總工程師、光電技術所所長宋菲君也說過:「有什麼比掌握『四大力學』更困難?能夠掌握四大力學的人只要下功夫,從事什麼職業都會有所建樹.物理學工作者特別適合於從事高新技術開發,做創新的工作.」[10]趙、宋二先生的說法,只有在打破過去對物理專業的認識,徹底樹立物理學方法論的新物理觀基礎上才能得以正確理解.

9、啟示

前面的關於「物理學」的觀點,有同有異,莫衷一是.但可以肯定的是,「物理學」概念的內涵己經且正在發生著演變如果說物理學過去在物質和精神上曾很好地造福於人類,各種輝煌成就的取得與物理學家的打破常規的勇氣和探索精神密不可分那麼,今天和明天的人們將進一步認識到物理學是一套獲得、組織、運用和探求知識的有效方法,這是至關重要和更有意義的.這樣的認識無論對學習物理的人還是教授物理的人都應成為其指導學習工作的原則一旦物理學方法論思想真真實實地被人們所掌握,那麼學習物理的人就不再會滿足於背點概念公式做幾道題,而是更注重在一定的基礎上對物理思想、物理方法的領悟,並能在諸多領域得以應用.當然,物理方法不是空談即能掌握的,它只能形成於良好的物理專業素質之上.這要求廣大物理教師必須致力於履行素質教育.良好的物理專業素質主要體現為清晰全面准確的物理思想、扎實的數學應用能力和較好的實驗能力幾個方面,簡言之,即具備良好的理論素質及實驗素質,且對學生打基礎而言這二者同等重要,不可偏廢。2002年6月20日丁肇中先生在CCTV的「東方之子」欄目中說得好:「在學校成績好,就做理論;動手能力強,就做實驗.這種觀點是完全錯誤的。很多成功的實驗物理學家都精通理論,做實驗最重要的是找題目,動手能力、做法是次要的」

另一方面,物理學發展史告訴我們,一流的理論物理學家往往也具有扎實的實驗基礎。牛頓做過許多著名的實驗,愛因斯坦讀大學時也曾用很大精力做實驗,這對他後來獲得巨大的理論成功至關重要.

「物理學是一門實實在在的科學,是一門久經考驗的科學,是一門偉大而艱巨的科學,那些曇花一現的理論、學說和物理學是無可比擬的,那些在改革浪潮中用蠱惑人心的語言裝飾起來的雕蟲小技更是不值一提,物理學的發展就像宇宙演變一樣永不止息[11]。

⑻ 朝永振一郎的主要成就

1965年,朝永振一郎因在量子電動力學基礎理論研究方面的成就,與施溫格、費因曼共同獲得諾貝爾物理學獎。他還得到日本學士院院士、日本文化勛章以及好幾個國家的科學院榮譽院士稱號。
1957年5月朝永振一郎曾率領日本物理代表團來中國訪問並進行學術交流。
朝永振一郎父親為西洋哲學的研究者朝永三十郎,朝永三十郎與西田幾多郎都是京都學派的一員;朝永振一郎出生於京都,第三高等學校畢業後,進入京都帝國大學理學院物理學系就讀並且畢業;第二次世界大戰之後,朝永振一郎前往美國普林斯頓大學進行研究。
朝永振一郎最大的研究成果為重整化(Renormalization)理論與中子研究、並且因為重整化理論而獲得諾貝爾物理學獎。而朝永振一郎也寫作過不少有關科學普及的著作。

⑼ 朝永振一郎的個人履歷

朝永振一郎,1906年3月31日生於日本東京。1929年畢業於京都大學理學部物理學科。隨後在玉城嘉七郎研究室任臨時見習研究生。3年之後,赴東京理化研究所,在仁科芳雄研究室當研究員。1937年留學德國,在W.K.海森伯的領導下研究原子核理論和量子理論。1939年底,回國接受東京帝國大學的理學博士學位。1941年,任東京文理科大學物理學教授,提出量子場論的超多時理論。第二次世界大戰期間,曾經研究雷達技術中磁控管的理論,發表了《分割陽極磁電管理論》的論文。戰後繼續研究和發展他的超多時理論和介子耦合理論,同時參與《理論物理進展》的創辦工作。朝永振一郎以他的超多時理論為基礎,找到了一種避開量子電動力學中發散困難的辦法,這就是著名的重正化方法。利用這種方法,可以成功地解釋蘭姆移位和電子反常磁矩的實驗。幾乎同時,美國物理學家J.S.施溫格、R.P.費因曼也獨立地完成了類似的研究。這項殊途同歸的研究使得描寫微觀世界的量子電動力學理論成為一個精確的理論,並對以後的理論發展產生了深遠影響。1949年,朝永振一郎應聘赴美國普林斯頓高級研究院工作,提出了高密度極限的多費密子體系的一維模型理論。回國後創建了東京大學原子核研究所。1956年以後,先後出任東京教育大學校長、日本學術會議會長、東京教育大學光學研究所所長。1979年7月8日在東京病逝。

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