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物理是什么朝永振一郎读后感

发布时间:2022-08-09 11:09:24

⑴ 没有人觉得二战时的物理学家很萌吗

当时,日本的核物理学家有仁科芳雄、西川正治、二阶义男、菊池正士、嗟峨根辽吉、铃木辰三郎等。仁科芳雄(1890年12月6日-1951年1月10日)是一位日本物理学家,也是日本近代物理的奠基人,被称为日本物理之父。他曾是理化学研究所的研究人员,指导过许多着名日本物理学家,包括诺贝尔物理学奖得主汤川秀树与朝永振一郎。他在第二次世界大战期间领导日本核研究计划。仁科芳雄主任研究员继续作为开发责任者,并将该项研究按照“仁科”的谐音,定名为“NI号研究”作为暗号。此项研究一直持续到“二战”结束前两个月的1945年6月,不过,因为铀浓缩的失败以及缺乏天然铀原料,并未成功。朝永振一郎(1906—1979年),日本理论物理学家,1965年诺贝尔物理学奖得主。朝永振一郎,1906年3月31日生于日本东京。1929年毕业于京都大学理学部物理学科。随后在玉城嘉七郎研究室任临时见习研究生。3年之后,赴东京理化研究所,在仁科芳雄研究室当研究员。1937年留学德国,在W.K.海森伯的领导下研究原子核理论和量子理论。1939年底,回国接受东京帝国大学的理学博士学位。1941年,任东京文理科大学物理学教授,提出量子场论的超多时理论。第二次世界大战期间,曾经研究雷达技术中磁控管的理论,发表了《分割阳极磁电管理论》的论文。战后继续研究和发展他的超多时理论和介子耦合理论,同时参与《理论物理进展》的创工作

⑵ 物理是什么朝永振一郎读后感

写物理方面的读后感,这个时候我们只需要根据一些基础性知识人物介绍,然后提取几个主要的论点论据,然后完成描绘描述即可。

⑶ 本人对物理挺感兴趣,想买一本高中物量,还有大学物理,自学不知能不能学会

首先要明白学物理绝对需要一些数学基础,尤其是微积分,线性代数,和复分析。至于一般的数学分析或者实分析感觉并无必要,因为物理重在使用数学,而不是理解数学基础的严格性。

然后谈谈我认为的物理学简易入门路径(Gateway to Physics)。谈之前我要重点强调一下我的观点:一定要把物理基础打好。什么叫把基础打好?把基本概念,基本原理,基本结论吃透,彻底消化理解,直到变成一种直觉,可以信手拈来。下面我们来谈物理学的入门路径:

⑷ 现代物理学的思想理论

物理与形而上学的关系
在不断反思形而上学而产生的非经验主义的客观原理的基础上,物理学理论可以用它自身的科学术语来判断。而不用依赖于它们可能从属于哲学学派的主张。在着手描述的物理性质中选择简单的性质,其它性质则是群聚的想象和组合。通过恰当的测量方法和数学技巧从而进一步认知事物的本来性质。实验选择后的数量存在某种对应关系。一种关系可以有多数实验与其对应,但一个实验不能对应多种关系。也就是说,一个规律可以体现在多个实验中,但多个实验不一定只反映一个规律。
对于物理学来说理论预言与现实一致与否是真理的唯一判断标准。
摘要: 回顾了物理学发展的历史,讨论了二十一世纪物理学发展的方向。可能应该从两方面去探寻现代物理学革命的突破口:(1)发现客观世界中已知的四种力以外的其他力;(2)通过审思相对论和量子力学的理论基础的不完善性,重新定义时间、空间,建立新的理论。
二十世纪即将结,二十一世纪即将来临,二十世纪是光辉灿烂的一个世纪,是个令社会发展最迅速的一个世纪,是科学技术发展最迅速的一个世纪,也是物理学发展最迅速的一个世纪。在 这一百年中发生了物理学革命,建立了相对性质和量子力学,完成了从经典物理学到现代物理学的转变。在二十世纪二、三十年代以后,现代物理学在深度和广度上有了进一步的蓬勃发展,产生了一系列的新学科的交叉学科、边缘学科,人类对物质世界的规律有了更深刻的认识,物理学理论达到了一个新高度,现代物理学达到了成熟的阶段。
在此世纪之交的时候,人们自然想展望一下二十一世纪物理学的发展前景,探索今后物理学发展的方向。我想谈一谈我对这个问题的一些看法和观点。首先,我们来回顾一下上一个世纪之交物理学发展的情况,把当前的情况与一百年前的情况作比较对于探索二十一世纪物理学发展的方向是很有帮助的。
一、历史的回顾
十九世纪末二十世纪初,经典物理学的各个分支学科均发展到了完善、成熟的阶段,随着热力学和统计力学的建立以及麦克斯韦电磁场理论的建立,经典物理学达到了它的顶峰,当时人们以系统的形式描绘出一幅物理世界的清晰、完整的图画,几乎能完美地解释所有已经观察到的物理现象。由于经典物理学的巨大成就,当时不少物理学家产生了这样一种思想:认为物理学的大厦已经建成,物理学的发展基本上已经完成,人们对物理世界的解释已经达 到了终点。物理学的一些基本的、原则的问题都已经解决,剩下来的只是进一步精确化的问题,即在一些细节上作一些补充和修正,使已知公式中的各个常数测得更精确一些。
然而,在十九世纪末二十世纪初,正当物理学家在庆贺物理学大厦落成之际,科学实验却发现了许多经典物理学无法解释的事实。首先是世纪之交物理学的三大发现:电子、X射线和放射性现象的发现。其次是经典物理学的万里晴空中出现了两朵“乌云”:“以太漂移”的“零结果”和黑体辐射的“紫外灾难”。[1]这些实验结果与经典物理学的基本概念及基本理论有尖锐的矛盾,经典物理学的传统观念受到巨大的冲击,经典物理发生了“严重的危机”。由此引起了物理学的一场伟大的革命。爱因斯坦创立了相对论;海森堡、薛定谔等一群科学家创立了量子力学。现代物理学诞生了!
把物理学发展的现状与上一个世纪之交的情况作比较,可以看到两者之间有相似之 外,也有不同之处。
在相对论和量子力学建立起来以后,现代物理学经过七十多年的发展,已经达到了成熟的阶段。人类对物质世界规律的认识达到了空前的高度,理论几乎能够很好地解释已知的一切物理现象。可以说,现代物理学的大厦已经建成。在这一点上,目前有情况与上一个世纪之交的情况很相似。因此,有少数物理学家认为今后物理学不会有革命性的进展了,物理学的根本性的问题、原则问题都已经解决了,今后能做到的只是在现有理论的基础上在深度和广度两方面发展现代物理学,对现有的理论作一些补充和修正。然而,由于有了一百年前的历史经验,多数物理学家并不赞成这种观点,他们相信物理学迟早会有突破性的发展。 另一方面,虽然在微观世界和宇宙学领域中有一些物理现象是现代物理学的理论不能很好地解释的,但是这些矛盾并不是严重到了非要彻底改造现有理论认可的程度。在这方面,经典物理学发生了“严重的危机”;而在本世纪之交,现代物理学并无“危机”。因此,我认为发生现代物理学革命的条件似乎尚不成熟。
客观物质世界是分层次的。一般说来,每个层次中的体系都由大量的小体系(属于下一个层次)构成。从一定意义上说,宏观与微观是相对的,宏观体系由大量的微观系统构成。物质世界从微观到宏观分成很多层次。物理学研究的目的包括:探索各层次的运动规律和探索各层次间的联系。
回顾二十世纪物理学的发展,是在三个方向上前进的。在二十一世纪,物理学也将在这三个方向上继续向前发展。
1) 在微观方向上深入下去。 在这个方向上,我们已经了解了原子核的结构,发现了大量的基本粒子及其运规律,建立了核物理学和粒子物理学,认识到强子是由夸克构成的。今后可能会有新的进展。但如果要探索更深层次的现象,必须有更强大得多的加速器,而这是非常艰巨的任务,所以我认为在这个方向上难以有突破性的进展。
2) 在宏观方向上拓展开去。 1948年美国的伽莫夫提出“大爆炸”理论,当时并未引起重视。1965年美国的彭齐亚斯和威尔逊观测到宇宙背景辐射,再加上其他的观测结果,为“大爆炸”理论提供了有力的证据,从此“大爆炸”理论得到广泛的支持,1981年日本的佐藤胜彦和美国的古斯同时提出暴胀理论。八十年代以后,英国的霍金[2,3] 等人开始论述宇宙的创生,认为宇宙从“无”诞生,今后在这个方向上将会继续有所发展。从根本上来说 ,现代宇宙学的继续发展有赖于向广漠的宇宙更遥远处观测的新结果,这需要人类制造出比哈勃望远镜性能更优越得多的、各个波段的太空天文望远镜,这是很艰巨的任务。
我个人对于宇宙创生学说是不太信的,并且认为“大爆炸”理论只是对宇宙的一个近似的描述。因为宇宙学研究的只是我们能观测到的范围以内的“宇宙”,而我相信宇宙是无限的,在我们这个“宇宙”以外还有无数个“宇宙”,这些宇宙不是互不相干、各自孤立的,而是互相有影响、有作用的。现代宇宙学只研究我们这个“宇宙”,当然只能得到近似的结果,把他们的延伸到“宇宙”创生了初及遥远的未来,则失误更大。
3)深入探索各层次间的联系。
这正是统计物理学研究的主要内容。二十世纪在这方面取得了巨大的成就,先是非平衡态统计物理学有了得大的发展,然后建立了“耗散结构”理论、协同论和突变论,接着混沌论和分形论相继发展起来了。把这些分支学科都纳入非线性科学的范畴。相信在二十一世纪非线性科学的发展有广阔的前景。
上述的物理学的发展依然 现代物理学现有的基本理论的框架内。在下个世纪,物理学的基本理论应该怎样发展呢?有一些物理学家在追求“超统一理论”。在这方面,起初是爱因斯坦、海森堡等天才科学家努力探索“统一场论”;直到1967、1968年,美国的温伯格和巴基斯坦的萨拉姆提出统一电磁力和弱力的“电弱理论”;目前有一些物理学家正在探索加上强力的“大统一理论”以及再加上引力把四种力都统一起来的“超统一理论”,他们的探索能否成功尚未定论。
爱因斯坦当初探索“统一场论”是基于他的“物理世界统一性”的思想[4] ,但是他努力探索了三十年,最终没有成功。我对此有不同的观点,根据辩证唯物主义的基本原理,我认为“物质世界是既统一,又多样化的”。且莫论追求“超统一理论”能否成功,即便此理论完成了,它也不是物理学发展的终点。因为“在绝对的总的宇宙发展过程中,各个具体过程的发展都是相对的,因而在绝对真理的长河中,人们对于在各个一定发展阶段上的具体过程的认识只具有相对的真理性。无数相对的真理之总和,就是绝对的真理。”“人们在实践中对于真理的认识也就永远没有完结。”[5]
现代物理学的革命将怎样发生呢?我认为可能有两个方面值得考试:
1) 客观世界可能不是只有四种力。第五、第六……种力究竟何在呢?我们不知道。我的直觉是:将来最早发现的第五种力可能存在于生命现象中。物质构成了生命体之后,其运动和变化实在太奥妙了,我们没有认识的问题实在太多了,我们今天对于生命科学的认识犹如亚里斯多德时代的人们对于物理学的认识,因此在这方面取得突破性的进展是很可能的。我认为,物理学业与生命科学的交叉点是二十一世纪物理学发展的方向之一,与此有关的最关于复杂性研究的非线性科学的发展。
2) 现代物理学理论也只是相对真理,而不是绝对真理。应该通过审思现代物理学理论基础的不完善性来探寻现代物理学革命的突破口,在下一节中将介绍我的观点。
三、现代物理学的理论基础是完美的吗?
相对论和量子力学是现代物理学的两大支柱,这两大支柱的理论基础是否十全十美的
呢?我们来审思一下这个问题。
1) 对相对论的审思
当年爱因斯坦就是从关于光速和关于时间要领的思考开始,创立了狭义相对论[1]。我们今天探寻现代物理学革命的突破口,也应该从重新审思时空的概念入手。爱因斯坦创立狭义相对论是从讲座惯性系中不同地点的两个“事件”的同时性开始的[4],他规定用光信号校正不同地点的两个时钟来定义“同时”,这样就很自然地导出了洛仑兹变换,进一步导致一个四维时空(x,y,z,ict)(c是光速)。为什么爱因斯坦提出用光信号来校正时钟,而不用别的信号呢?在他的论文中没有说明这个问题,其实这是有深刻含意的。
时间、空间是物质运动的表现形式,不能脱离物理质运动谈论时间、空间,在定义时空时应该说明是关于什么运动的时空。现代物理学认为超距作用是不存在的,A处发生的“事件”影响B处的“事件”必须通过一定的场传递过去,传递需要一定的时间,时间、空间的定义与这个传递速度是密切相关的。如果这种场是电磁场,则电磁相互作用传递的速度就是光速。因此,爱因斯坦定义的时空实际上是关于由电磁相互作用引起的物质运动的时空,适用于描述这种运动。
爱因斯坦把他定义的时间应用于所有的物质运动,实际上就暗含了这样的假设:引力相互作用的传递速度也是光速c.但是引力相互作用是否也是以光速传递的呢?令引力相互作用的传递速度为c’。至今为止,并无实验事实证明c’等于c。爱因斯坦因他的“物质世界统一性”的世界观而在实际上假定了c=c’。我持有“物质世界既统一,又多样化的”以观点,再加之电磁力和引力的强度在数量级上相差太多,因此我相信c’可能不等于c。工样,关于由电磁力引起的物质运动的四维时空(x,y,z,ict)和关于由引力引起的运动的时空(x’,y’,z’,ic’t’)是不同的。如果研究的问题只涉及一种相互作用,则按照理论建立起来的运动方程的形式不变。例如,爱因斯坦引力场方程的形式不变,只需把常数c改为c’。如果研究的问题涉及两种相互作用,则需要建立新的理论。不过,首要的事情是由实验事实来判断c’和c是否相等;如果不相等,需要导出c’的数值。
我在二十多年前开始形成上述观点,当时测量引力波是众所瞩目的一个热点,我曾对那些实验寄予厚望,希望能从实验结果推算出c’是否等于c。令人遗憾的是,经过长斯的努力引引力波实验没有获得肯定的结果,随后这项工作冷下去了。根据爱因斯坦理论预言的引力波是微弱的,如果在现代实验技术能够达到的测量灵敏度和准确度之下,这样弱的引力波应该能够探测到的话,长期的实验得不到肯定的结果似乎暗示了害因斯坦理论的缺点。应该从c’可能不等于c这个角度来考虑问题,如果c’和c有较大的差异,则可能导出引力波的强度比根据爱因劳动保护坦理论预言的强度弱得多的结果。
弱力、强力与引力、电磁力有本质的不同,前两者是短程力,后两者是长程力。不同的相互作用是通过传递不同的媒介粒子而实现的。引力相互作用的传递者是引力子;电磁相互作用的传递者是光子;弱相互 作用的传递者是规范粒子(光子除外);强相互作 用的传递者是介子。引力子和光子的静质量为零,按照爱因斯坦的理论,引力相互作用和电磁相互作用的传递速度都是光速。并且与传递粒子的静质量和能量有关,因而其传递速度是多种多样的。
在研究由弱或强相互作用引起的物质运动时,定义惯性系中不同的地点的两个“事件”的“同时”,是否应该用弱力或强力信号取代光信号呢?我对核物理学和粒子物理学是外行,不想贸然回答这个问题。如果应该用弱力或强力信号取代光信号,那么关于由弱力或强力引起的物质运动的时空和关于由电磁力引起的运动的时空(x,y,z,ict)及关于由引力引起的运动的时空(x’,y’,z’,ic’t’)
有很大的不同。设弱或强相互作用的传递速度为c’’,c’’不是常数,而是可变的,则关于由弱或强力引起的运动的时空为(x’’,y’’,z’’,Ic’’t’’),时间 t’’和空间(x’’,y’’,z’’)将是c’的函数。然而,很可能应该这样来考虑问题:关于由弱力引起的运动的时空,在定义中应该以规范粒子的静质量取作零时的速度c1取代光速c。由于“电弱理论”把弱力和电磁力统一起来了,因此有可能c1=c,则关于由弱力引起的运动的时空和关于由电磁力引起的运动的时空是相同的,同为(x,y,z,ict)。关于由强力引起的运动的时空,在定义中应该以介子的静质量取作零(在理论上取作零,在实际上没有静质量为零的介子)时的速度c’’取代光速c,c’’可能不等于c。则关于由强力引起的运动的时空(x’’,y’’,z’’,Ic’’t’’)不同于(x,y,z,ict)或(x’,y’,z’,ic’t’)。无论上述两种考虑中哪一种是对的,整个物质世界的时空将是高于四维的多维时空。对于由短程力(或只是强力)引起的物质运动,如果时空有了新的一义,就需要建立新的理论,也就是说需要建立新的量子场论、新的核物理学和新的粒子物理学等。如果研究的问题既清及长程力,又涉及短程力(尤其是强力),则更需要建立新的理论。
1)对量子力学的审思
从量子力学发展到量子场论的时候,遇到了“发散困难”[6]。1946——1949年间,日本的朝永振一郎、美国的费曼和施温格提出“重整化”方法,克服了“发散困难”。但是“重整化”理论仍然存在着逻辑上的缺陷,并没有彻底克服这一困难。“发散困难”的一个基本原因是粒子的“固有”能量(静止能量)与运动能量、相互作用能量合在一起计算[6],这与德布罗意波在υ=0时的异性。
我陷入一个两难的处境:如果采用传统的德布罗意关系,就只得接受不合理的德布罗意波奇异性;如果采纳修正的德布罗意关系,就必须面对使新的理论满足相对论协变性的难题。是否有解决问题的其他途径呢?我认为这个问题或许还与时间、空间的定义有关。量子力学理论中时宽人的定义实质上依然是决定论的定义,而不确定原理是微观世界的一条基本规律,所以时间、空间都不是严格确定的,决定论的时空要领不再适用。在时间或空间的间隔非常小的时候,描写事情顺序的“前”、“后”概念将失去意义。此外,在重新定义时空时还应考虑相关的物质运动的类别。模糊数学已经发展得相当成熟了,把这个数学工具用到微观世界时空的定义中去可能是很值得一试的。

⑸ 物理是什么 朝永振一郎 pdf

物理是什么 为知名日本知名物理学家、诺贝尔物理学奖得主朝永振一郎先生的物理启蒙科普作品,书中以思索“物理是什么”为线索,以宏阔视野、精深笔触,通俗讲述了从早期哲学思辨到炼金术、占星术,再到近代科学的物理体系的发展,并重点讲解了物理发展过程中的核心原理。同时,书中还收录物理大师朝永先生关于物理的反思,以及对科学与文明关系的思考,是重新认识物理的不朽名作。

⑹ 朝永振一郎的生平事迹有哪些

朝永振一郎(1906—1979),日本物理学家。在量子电动力学和基本粒子物理学方面做出了杰出贡献,获得了1965年诺贝尔物理学奖。

朝永振一郎出生在日本东京。两岁时,因父亲被聘为京都大学的教授,全家迁到了古城京都。小时候,他就爱摆弄电铃、幻灯机、放大镜之类的东西。他爱观察思考,一些大人意想不到的小实验是他最喜爱的游戏。

小学毕业那年,世界着名科学家爱因斯坦来到日本讲学。爱因斯坦的演讲向人们展示了日益发展的物理学微观世界。朝永虽然不能完全理解,但爱因斯坦描述的变幻莫测的微观世界给他留下了深刻印象。升入高中后,他的各科成绩都很优秀,尤其是数学和物理更为突出。

1926年,朝永考入京都帝国大学物理系。他立志研究最尖端的量子物理学。当时量子物理学是一门新兴科学,大学里还没有教授量子力学的老师,更没有这方面的教材。他的决心并没有因此动摇,他常常和他的同学汤川秀树一起切磋讨论,学业进步很快。可是在大学毕业后,现实却使他陡然感觉失去了方向。想要继续深造,不知往哪个方向奋斗,想找个工作,竟然也不能如愿。最后争取留在母校当了个没薪水的助教。朝永感到很茫然,精神不振,甚至想随便找个活儿赚钱吃饭,淡泊清闲,平平安安地过一辈子算了!

后来,在德国留学的仁科芳雄来到京都大学讲授量子力学。他带来了有关量子力学最新发展的消息,带来了哥本哈根学派的批评精神和哲学家气质,更带来了要振兴日本物理学研究的决心。仁科芳雄邀请朝永去他的实验室工作,朝永重新坚定了志愿,并在后来的种种困难中硬闯了过来。当时日本军国主义将全部科研经费都用去制造武器,朝永抱着一个信念:决不中断研究。1942年,他终于公布了《超多子理论》,随即又发表了《分割阴极磁电管理论》。

大战结束后,朝永和老同学汤川四处奔走,组织流失的人才,重建科研机构,举办学术座谈会。他心里只想着尽快夺回因为战争失去的时间。他一边负责组织工作,一边还要进行科学研究。他在量子电动力学方面所做的对基本粒子物理学具有深刻影响的基础性研究,为现代物理学的发展做出了极大的贡献,因此荣获了1965年诺贝尔物理学奖。

⑺ 什么是物理

什么是“物理学”?这是科技史,尤其是物理学史不可回避的一个十分基础的课题。近年来物理学概念内涵之演变引人关注,对这方面的了解将会给教授者、学习者一定的指导和启示。

1、物理学概念的西方源起

“物理学”(即英语里的“physics”),最早始见于古希腊亚里士多德的《物理学》一书,该书的中文译者张竹明先生指出:这本“《物理学》是一门以自然界为特定对象的哲学。它不同于我们现在的物理学,但却包括了现在的物理学,也包括化学、生物学、天文学、地学等等在内,总之,涉及整个自然科学,它只研究自然界的总原理,是自然哲学”[1]。鉴于亚里士多德的《物理学》中有许多物理方面的错误结论,所以1949年因提出了宇宙起源的大爆炸学说而声名大震的美籍前苏联物理学家乔治·伽莫夫曾指出:亚里士多德“在物理学领域中最重要的贡献也许只是创造了这门学科的名字,”这个词由古希腊“自然”一词推演而来[2]。

2、中文“物理学”一词的来源

1900年,日本人藤田丰八把饭盛挺造编写的《物理学》译成了中文,由当时上海江南制造局刊行。这本书是我国第一本具有现代“physics”内容的称为“物理学”的书。

如此说,并非1900年以前中国就没有“physics”.东方的包括中国的近代科学都是从西方传进来的,实际情况是从西方传到中国远比传到日本还要早.不过1900年以前,我国译述西方物理学着作没有采用“物理学”的译法,而是多译为“格物学”或“格致学”.如1879年美国人林乐知将罗斯古编写的一本物理书翻译成汉语并命名为《格致启蒙》,其中第二卷为格物学;1883年美国传教士丁韪良(丁韪良,英文名Martin,1888年曾来中国传教,接触中国古代文明后曾提出“丁韪良猜测”:中国的“元气说”曾影响过笛卡尔提出“以太”漩涡说)也将一本物理书译为汉语,名字为《格物测算》.另外,国内1886年有译着《格致小引》,1889年又有《格物入门》出版。

大量史料表明:“格物学”或“格致学”就是“physics”的早期汉语意译.这两种译法是“格物致知”一词两种形式的缩写。“格物致知”一词源于儒家“致知在格物,格物而后知至”的思想.

应该强调的是,日本学者指出:“特别值得大书一笔的是,近世中国的汉译着述成为日本翻译西洋科学译字的依据.”[3]日本早期物理学史研究者桑木或雄说:“在我国最初把‘physics’称为‘穷理学’.明崇祯年间一本名叫《物理小识》的书,阐述的内容包括天文、气象、医药等方面.早在宋代,同样内容包含在《物类志》和《物类感应》等着述中,这些都是中国物理着作的渊源.”[3]

2002年4月在北京召开了中国近现代科学技术回顾与展望国际学术研讨会,会上仍有学者认为将“physics”译为“物理”不如译为“格物”或“格致”更符合汉语文化.但是“物理学”一词毕竟被中国人所逐渐接受,1902年京师大学堂在格致科下设物理学课目,1912年改格致科为理科,下设物理门.同年金陵大学设物理学课目,1918年商务印书馆出版了由陈幌编写的《物理学》,这是第一本国人命名为《物理学》的“physics”着作。可见我国用“物理学”译“physics”还是较晚的,1900年在德国普朗克已经提出了能量量子化假说,标志着物理学跨人了现代的大门,量子力学的序幕已经拉开.

必须特别指出的是,在中国“物理”一词出现并不晚,不过含义不同于“physics”。明代吕坤(1536一1618)着有《呻吟语》,其中卷六第二部分名为“物理”,大体是有关物性学的,并用以引申一些关于人文及世界的观点.宋代朱熹(1130一1200)等人常用“物之至理”或“物理”一词.当代着名物理学家李政道曾引用唐代杜甫《曲江二首))中的诗句“细推物理须行乐,何用浮名绊此身”来说明物理一词在盛唐时即已出现[4]。其实在中科院哲学研究所和北大哲学系编着的《中国哲学史资料简编))(中华书局)“两汉一隋唐”部分中就记载了三国时吴人杨泉曾着书《物理论》,是研究和评论当时有关天文、地理、工艺、农业及医学知识的着作。更久远的有,在约公元前二世纪成书的《淮南子·览冥训》中就有:“夫隧之取火于日,慈石引铁,葵之向日,虽有明智,弗能然也,故耳目之察,不足以分物理;心意之论,不足以定是非”之论述.中国古代的“物理”,应是泛指一切事物的道理.

3、关于“物理学”的一般传统认识

一般的物理学教材或辞典手册大都这样介绍:物理学是研究物质运动最一般规律及物质基本结构的学说。具体地说,按所研究的物质运动形态和具体对象,它涉及的范围包括:力学、声学、热学和分子物理学、电磁学、光学、原子和原子核物理学、基本粒子物理学、固体物理学以及对气体和液体的研究等.物理学包括实验和理论两大部分,经过实践检验被证实为可靠的理论物理包括:理论力学、热力学和统计物理学、电动力学、相对论、量子力学和量子场论.当然这些理论也只能是相对真理,有各自的局限性.运用物理学的基本理论和实验方法研究各种专门问题,使物理学中各种新的分支不断涌现和形成如流体力学、弹性力学、无线电电子学、金属物理学、半导体物理、电介质物理、超导体物理、等离子物理、固体发光、液晶及激光等。一些边缘学科也随物理的广泛应用而陆续形成如化学物理、生物物理、天体物理及海洋物理等等.

作为一门学科,物理学之存在须以以下几个要素为前提:

1)一种描述性的通过自然现象之间的相互关系来理解和说明自然的自然观.这种自然观建立在两个信念之上:其一是自然有可以被人们认识和理解的理性规律.“相信世界在本质是有秩序的和可以认识的这一信念,是一切科学工作的基础.”(爱因斯坦语);其二相信自然是实存的,且具有近恒常性而不是唯心主义的迷梦或理念世界的幻影.

2)存在一种与上述自然观相适应的定量方法系统来处理现象,尤其允许可近似量化处理.具体而言就是公理化的逻辑与具有实用可操作性的数学体系,它可说是科学理论的骨架.

3)重视实验,既把实验看成理论的来源,又看成审判理论的法官.如果没有实验这一要素,科学即使能诞生往往也只能是一个封闭的理论构架,虽自身可能逻辑自洽,但因缺乏证实或证伪机制而易流于玄想并丧失进一步发展的生命力.

4)社会和文化的需要.

4、《物理网络全书》关于“物理学”的解释

美国麦格劳一希尔图书出版公司1983年第5次出版由帕克主编的《物理网络全书))(科学出版社,1996年8月),书中关于物理学的主要观点如下:

物理学在以前称为自然哲学.物理学涉及自然的某些方面,它们可以通过一种基本的途径,即依据一些基本原理和基本定律来加以理解.随着时间的推移,不同的特殊学科从物理学中分了出来,形成自己的研究领域.(典型的分化论,本文作者注).在此过程中,物理学保持着它的本来面目:理解自然界的结构和解释自然现象。

物理学的最基本部分是力学和场论。力学涉及质点或物体在给定力作用下的运动.场物理学则涉及万有引力场、电磁场、核力场以及其他力场的起源、本质和特性.力学和场论合在一起就构成了理解科学上所提出的自然现象的最基本途径,最终目的是要通过这两个方面理解全部自然现象。

物理学的较古老的或者称经典的分法,是以自然现象的某些一般类型为基础的.当时,对于这些自然现象是已经知道特别适合于应用物理学方法来研究的.按照这样的分法,计有经典力学及其分支天体力学、流体力学和弹道学;热学和热力学;气体运动论和统计力学;光学、声学;电学和电磁学.这样的分法现在都还通行,但其中有许多越来越有被列入应用物理学或技术的分支的趋势,越来越不属于物理学本身的固有的分支了。

数学物理学用数学来研究物理现象,它包括所有各门物理学中较数学化的部分以及统计力学、量子力学、相对论和场论的绝大部分内容.通常在数学物理学和理论物理学之间所作的区别是:对于后者,虽然形式上也全都是数学,但它被认为是更接近于实验物理学的.然而,不论是数学物理学还是理论物理学都不可能真正与实验物理学分开,因为一个对自然的完全理解,只有同时应用理论和实验才能得到。

在物理学的各个领域内,其特点与其说是取决于所涉及主题的内容,还不如说是取决于对所探索内容的理解的精确性和深度.物理学的目的是通过数学建立一个统一的理论体系,它的结构和行为要尽可能广泛地复现整个自然界.其他科学只满足于用本门学科的特殊局限概念来描述和联系各种现象,而物理学则总是探索着把对同一现象的理解,作为一个特殊的表现形式而纳入作为整体的自然界的基本统一结构.按照这样的目的,物理学的特色就在于:精密的仪器设备、精确的测量以及通过数学来表达所得到的结果。

《物理网络全书》的这种特色说显然有问题,既言特色就该是独具的,可你能以此区分物理与化学吗?化学家赫许巴赫的高论有助于我们在一定意义上区分理化:

“典型化学家高于一切的愿望是理解为什么一种物质和其他物质行为不同;而物理学家则通常期望寻找超出特定物质的规律.”

5、朝永振一郎关于“物理学”的见解

朝永振一郎(1906一1979)是日本理论物理学家,因在量子电动力学方面的贡献获1965年诺贝尔物理学奖.

1977年10月是日本数学物理学会成立100周年,在纪念大会上,朝氏以“什么是物理学”为题目作了一个报告[5].但他只讲了几段物理学历史及物理学与技术的关系,并没有直接回答这个问题(至少从汉译文看来如此).他说:“不过依我看来,物理学以像模像样的自然科学形式出现,似乎是在开普勒、伽利略、牛顿时期才开始的.”开普勒主要研究行星围绕太阳的运动,与开普勒不同伽利略则研究地上现象.牛顿将两人的成果集中起来再进行深人研究,建立了牛顿三定律和万有引力定律.

朝氏认为现代物理学的性质有二:第一,采用观测或实验方法;第二,用数学来表达定律.

他认为我们要用物理学来了解存在于自然深处的规律,这个思想在考虑什么是物理学时不可忽视.朝氏强调物理学的进一步发展不仅使自身范围扩大了,由力学发展到光、热、电磁、原子和分子等方面甚至连化学等也纳人了物理学范畴.有重新统一一切现象、整合一切学科的趋势,我们不妨与分化论相对称之为统一论.着名物理学家卢瑟福也有一句名言:“一切科学要么是物理学,要么是集邮术.”[6]这可以看成物理学大统论的最简洁的定义说明.

6、哥本哈根学派的观点

以上的观点虽有不同,但都不违背牛顿的说法:“自然哲学的目的在于发现自然界的结构和作用,并且尽可能把它们归结为一些普遍的法则和一般的定律—用观察和实验来建立这些法则,从而导出事物的原因和结果.[7]就是说科学的目的是发现客观的与人无关的自然规律或真理.

这种思想在微观领域受到了冲击.

在这种领域,观测对现象的影响是不可忽略的.因此以玻尔(N.Bohr)、海森伯(w.Heisenberg)为代表的量子力学哥本哈根学派断言:认为物理学的任务是去发现自然界是怎样的是错的.物理学涉及的是关于自然界我们能说什么.“描述自然界的目的不在于提示现象的真实本质,而只在于尽可能远地把多种多样经验的各个方面之间的关系追溯出来”(玻尔)[8];“自然科学不是自然界本身,而是人和自然界之间关系的一部分,因而就依赖于人,有人的烙印”(海森伯)[8];“当你寻求生活的和谐时,你必须永远不要忘记,在生存的戏剧中我们自己既是演员又是观众.’,(玻尔)[8].显然量子力学的科学观与其前物理相比出现了巨大的变化.

7、“未来我们选择怎样的物理学?”一文的相关思想

S.M.Gruner和J.S.Langer在1995年第12期《Physics Today》以“未来我们选择怎样的物理学”为题发表了文章,认为物理学概念的演变就是被定义得越来越狭窄了.为了拯救物理,如今物理学家对物理学的定义不是根据那些特定的专业和领域,而是基于那些不同时期和不同研究活动结合为科学家共同体的一组概念工具.分别是:

l)在一组核心学科方面接受过高级训练.目前这些学科有力学、电学、磁学、热力学、统计力学和量子力学等.

2)掌握了研究物理现象所使用的定量方法和整理数据的方法

3)有较强的抽象能力和打破常规的勇气和精神、能超越特定研究对象的洞察力和对问题本质的把握.

这些概念化工具比其他任何特征和标准更能使物理学家区别于其他科学家.最能体现物理学家与其他科学家不同的地方,不在于他们所涉及的领域,所研究的问题,而取决于他们所采用的研究方法和所寻求信息的特征.天文学家研究脉冲星,生物学家研究生命系统,物理学家对二者都关心,因此这两者都是物理学的研究对象。

8、赵凯华先生的观点

纵观20世纪物理学研究对象的扩展,从宏观到微观,从传统的物理过程到化学过程(量子化学),从无生命的到有生命的……从不同角度看,学科既有分化又有统一整合,分化论与统一整合论都有道理都有事实依据,二者绝不是非此即彼、誓不两立的关系.由于统一与分化学科得以向广度和深度发展分化标志着科学局部发展的成熟,统一整合标志着科学整体认识上的深入.但也正由于统一与分化,使得现在很难用传统的眼光来界定什么是物理学。一位外国物理学家风趣地自问自答:What is physics?Physics is what physicists do.按逻辑,人们应继续问:what are physicists?答案可借鉴上面提到的Gruner和Langer关于物理学家共同体概念给出.

赵凯华先生说[9]:“我想给这句话加个注解.物理学家所作的研究怎样才算得上是物理工作?论文能为国际上公认的物理杂志或物理学术会议所接受,可算得是一条充分条件”1995年在我国厦门召开了第19届国际统计物理大会.大会的论文摘要中出现了按传统的观念不像物理名词的词汇,如细菌生长、生物进化、生物膜、轮轴藻细胞、细胞色素C、厄尔尼诺、南方振荡、红血球、心率、鸟儿为什么一起飞、免疫网络、曲折的河流、神经网络、沙堆模型、交通流量等等.“可见,今天已不可能再用研究对象来界定什么是物理学,物理学是所有自然科学和工程技术的理论基础,物理学代表着一套获得知识、组织知识和运用知识的有效步骤和方法.把这套方法运用到什么问题上这问题就变成了物理学.”[9]这与Gruner和Langer的观点在精神上是相似的.

诸年来还有另一现象影响着人们对物理学看法的改变.

现在有不少物理专长人才毕业后不搞物理这就要求物理学必须相应有所改变.1996年国际大学物理教育学术研讨会在美国马里兰大学召开.大会发布的统计数据表示,在美国有超过60%的物理专业毕业生进人了各工业部门,获得学士学位的毕业生中有超过2/3的人不从事物理方面的工作,英国的统计数字大体与美国相似.在我们国内也存在这一现象按传统看法这是“用非所学”,是人才培养上的浪费.赵凯华先生认为这是正常现象,他说:“一个人学了物理学之后干什么都可以,他的物理学没有白学……在我看来,对于学物理学的人无所谓‘改行,……’[9].中国大恒集团总工程师、光电技术所所长宋菲君也说过:“有什么比掌握‘四大力学’更困难?能够掌握四大力学的人只要下功夫,从事什么职业都会有所建树.物理学工作者特别适合于从事高新技术开发,做创新的工作.”[10]赵、宋二先生的说法,只有在打破过去对物理专业的认识,彻底树立物理学方法论的新物理观基础上才能得以正确理解.

9、启示

前面的关于“物理学”的观点,有同有异,莫衷一是.但可以肯定的是,“物理学”概念的内涵己经且正在发生着演变如果说物理学过去在物质和精神上曾很好地造福于人类,各种辉煌成就的取得与物理学家的打破常规的勇气和探索精神密不可分那么,今天和明天的人们将进一步认识到物理学是一套获得、组织、运用和探求知识的有效方法,这是至关重要和更有意义的.这样的认识无论对学习物理的人还是教授物理的人都应成为其指导学习工作的原则一旦物理学方法论思想真真实实地被人们所掌握,那么学习物理的人就不再会满足于背点概念公式做几道题,而是更注重在一定的基础上对物理思想、物理方法的领悟,并能在诸多领域得以应用.当然,物理方法不是空谈即能掌握的,它只能形成于良好的物理专业素质之上.这要求广大物理教师必须致力于履行素质教育.良好的物理专业素质主要体现为清晰全面准确的物理思想、扎实的数学应用能力和较好的实验能力几个方面,简言之,即具备良好的理论素质及实验素质,且对学生打基础而言这二者同等重要,不可偏废。2002年6月20日丁肇中先生在CCTV的“东方之子”栏目中说得好:“在学校成绩好,就做理论;动手能力强,就做实验.这种观点是完全错误的。很多成功的实验物理学家都精通理论,做实验最重要的是找题目,动手能力、做法是次要的”

另一方面,物理学发展史告诉我们,一流的理论物理学家往往也具有扎实的实验基础。牛顿做过许多着名的实验,爱因斯坦读大学时也曾用很大精力做实验,这对他后来获得巨大的理论成功至关重要.

“物理学是一门实实在在的科学,是一门久经考验的科学,是一门伟大而艰巨的科学,那些昙花一现的理论、学说和物理学是无可比拟的,那些在改革浪潮中用蛊惑人心的语言装饰起来的雕虫小技更是不值一提,物理学的发展就像宇宙演变一样永不止息[11]。

⑻ 朝永振一郎的主要成就

1965年,朝永振一郎因在量子电动力学基础理论研究方面的成就,与施温格、费因曼共同获得诺贝尔物理学奖。他还得到日本学士院院士、日本文化勋章以及好几个国家的科学院荣誉院士称号。
1957年5月朝永振一郎曾率领日本物理代表团来中国访问并进行学术交流。
朝永振一郎父亲为西洋哲学的研究者朝永三十郎,朝永三十郎与西田几多郎都是京都学派的一员;朝永振一郎出生于京都,第三高等学校毕业后,进入京都帝国大学理学院物理学系就读并且毕业;第二次世界大战之后,朝永振一郎前往美国普林斯顿大学进行研究。
朝永振一郎最大的研究成果为重整化(Renormalization)理论与中子研究、并且因为重整化理论而获得诺贝尔物理学奖。而朝永振一郎也写作过不少有关科学普及的着作。

⑼ 朝永振一郎的个人履历

朝永振一郎,1906年3月31日生于日本东京。1929年毕业于京都大学理学部物理学科。随后在玉城嘉七郎研究室任临时见习研究生。3年之后,赴东京理化研究所,在仁科芳雄研究室当研究员。1937年留学德国,在W.K.海森伯的领导下研究原子核理论和量子理论。1939年底,回国接受东京帝国大学的理学博士学位。1941年,任东京文理科大学物理学教授,提出量子场论的超多时理论。第二次世界大战期间,曾经研究雷达技术中磁控管的理论,发表了《分割阳极磁电管理论》的论文。战后继续研究和发展他的超多时理论和介子耦合理论,同时参与《理论物理进展》的创办工作。朝永振一郎以他的超多时理论为基础,找到了一种避开量子电动力学中发散困难的办法,这就是着名的重正化方法。利用这种方法,可以成功地解释兰姆移位和电子反常磁矩的实验。几乎同时,美国物理学家J.S.施温格、R.P.费因曼也独立地完成了类似的研究。这项殊途同归的研究使得描写微观世界的量子电动力学理论成为一个精确的理论,并对以后的理论发展产生了深远影响。1949年,朝永振一郎应聘赴美国普林斯顿高级研究院工作,提出了高密度极限的多费密子体系的一维模型理论。回国后创建了东京大学原子核研究所。1956年以后,先后出任东京教育大学校长、日本学术会议会长、东京教育大学光学研究所所长。1979年7月8日在东京病逝。

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