谁能说一下物理史的前前后后?
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时间:2024-08-17 10:00:26
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谁能说一下物理史的前前后后?【专家解说】:从爱因斯坦缔造“奇迹年”开始,世界物理学发展已历百年,我国的近现代物理学更是经历了从无到有到发展的过程。日前,记者采访了中科院自然科学史研
【专家解说】:从爱因斯坦缔造“奇迹年”开始,世界物理学发展已历百年,我国的近现代物理学更是经历了从无到有到发展的过程。日前,记者采访了中科院自然科学史研究所的研究员戴念祖,他饶有兴趣地向记者介绍了中国百年物理史上一些鲜为人知的“第一”和“最早”。
“物理学”名词第一次出现在中国
戴念祖说,近代物理在中国的传播,是从19世纪中期开始的,除了有称为“格致”的一些书籍外,陆续有“重学”(即力学)、电学、光学等物理学分支的中译本出现。第一本被称之为“物理学”且具有大学水平的物理学教科书,是依日文本翻译并由江南制造局于1900年出版的《物理学》。
这本书的翻译者是清末民初的物理学著作翻译家王季烈。“这个王季烈家里可是出了不少大家!”戴念祖补充介绍说:王季烈的母亲谢长达是近代著名的女教育家,王季烈同一辈中有王季同、王季点、王季绪、王季玉等科技专家、教育家,下一辈中更涌现出王守竞、王守武、王淑贞、何泽慧、何怡贞等一批我国科技界的泰斗人物。
中国第一位物理学博士
我国的第一位物理学博士叫李复几。戴念祖介绍说,李复几早年就读于长沙习武学堂和上海南洋公学。1901年获奖学金资助,于当年冬天到英国伦敦国王学院和芬斯伯里学院学习,毕业后又在伦敦机械工程师研究所实习一年。1905年赴德国波恩皇家大学继续深造,在著名物理学家、大气中氦的发现者凯瑟尔的指导下,从事光谱学研究,于1907年获该校高等物理学博士学位。
戴念祖说,李复几的博士论文题目是《关于P.Lenard的碱金属光谱理论的分光镜实验研究》。P.Lenard是1905年诺贝尔物理学奖的获得者,李复几以实验证实他的光谱理论假说的错误,对物理学的正确发展是有助益的。
然而,这样一位受到良好教育的物理学博士,回国后却没有用武之地,因为当时国内根本没有适合他专业的工作岗位。戴念祖几经周折,才查到李复几回国后在南洋劝业会从事就业指导会工作。李复几虽学得满腹的物理学知识,还是没能有所成就。
中国最早最好的物理学大师
严济慈曾经说:“夏元瑮和何育杰是中国最早和最好的物理学大师。”戴念祖重点向记者介绍了夏元瑮。夏元瑮1884年生于杭州,1904年就读于上海南洋公学。1905年,广东省招考留学生,夏元瑮即去应考,在600名考生中荣获第一。
夏元瑮第一年在美国伯克利学校补习理化实验,1906年秋进耶鲁大学攻读物理学,毕业后到德国柏林大学深造,和其老师、物理学大师普朗克结下友谊。回国后,应北京大学校长严复之聘,任该校理科学长(相当于后来的理学院院长)和物理学教授。他和何育杰在北京大学培养了第一届物理学本科毕业生,开创了中国的物理学大学教育史。夏元瑮关于理科学制、学科设置等提出了改革方案,对我国上世纪20年代的理科教学具有一定的影响。
1919年,夏元瑮重回柏林,听普朗克和鲁本斯讲课,并随爱因斯坦学习相对论。第二次回国后,夏元瑮不仅继续执教讲坛,主讲相对论和理论物理课程,而且着手将相对论介绍到中国。他仅用几个月的时间就翻译完了爱因斯坦的名著《相对论浅释》。
戴念祖说,夏元瑮热爱教学工作,喜欢研究学问,在国内多所大学担任过校长、物理系主任等职位。后来,夏元瑮辗转西南教学数年。1944年,这位中国近现代物理学教育的先驱因心脏病去世。
1921年 发明利用原子束在不均匀磁场中偏转的方法测量原子的磁矩,为量子论中空间方向量子化原理提供了证据(德国 斯特恩、盖拉赫)。 首次发现类似于铁磁现象的所谓铁电现象(美国 瓦拉塞克)。 1922年 实验第一次精确证实重力加速度和落体成分无关(德国 厄缶)。 提出液体中密度热起伏引起光散射的理论,后被用到液体声测量中(法国 布里渊)。 提出用石英压电效应调制电磁振荡的频率(美国 卡第)。 1923年 提出物质粒子的波粒二象性概念,标志着新量子论的开始(法国 德布罗意)。 提出经典统计力学中的准备态历经假说,用以代替不能成立的各态历经假说(意大利 费米)。 用旧量子论研究原子谱线的反常塞曼效应,发现角动量决定谱线分裂的g因子公式(德国 朗德)。 在X射线散射实验中发现波长改变的效应,提出自由电子散射光子的量子理论(美国 康普顿)。 提出空间周期性引起粒子动量改变的量子规则,用以解释光栅对一束辐射的衍射效应(美国 杜安)。 1924年 首次用德拜-体克耳电解质理论研究电离化气体(英国 罗斯兰德)。 发现光量子(光子)服从的统计法则,据此用统计方法推出普朗克的辐射公式(印度 玻色)。 发现服从玻色统计法则的体系在温度为绝对零度附近时,其粒子都迅速降到基态上的现象,即所谓爱因斯坦凝结(瑞士、美籍德国人 爱因斯坦)。 推出光折射率的量子论公式,即克雷默兹-海森堡色散公式(荷兰 克雷默兹,德国 海森堡)。 各自发现磁控电子管能自动发生高频电磁振荡,随着性能良好的磁控管问世,引出微波技术的发展(德国 哈邦,捷克 查契克)。 1925年 在气体放电研究中发现等离子体静电振荡,引起的电子反常散射现象(美国 兰米尔)。 提出矩阵力学,一种强调可观察量的不连续性的新量子论(德国 海森堡)。 提出电子自己有自旋角动量和磁矩的概念,用以解释光谱线的精细结构(荷兰 乌仑贝克、古兹米特)。 提出两个电子不能共处于同一量子状态上的不相容原理,用以解释光谱线在强磁场中的反常分裂(奥地利 泡里)。 发明符合计数法,用以确定宇宙射线的方向和性质,用符合计数法,证实光子电子碰撞过程中能量守恒律、动量守恒律都成立(德国 玻蒂)。 发明光电显像管,是近代电视照像术的先驱(美籍苏联人 兹渥里金)。 提出铁磁性的短程作用模型,假定影响磁化的仅是最邻近原子之间的相互作用(美国 伊兴)。 1926年 提出物质波的波动力学,一种强调物质波性的新量子论,把电子看成一团电荷分布,即所谓电子云(奥地利 薛定锷)。 提出薛定锷波动力学中波函数的统计解释(德国 玻恩)。 提出受泡里不相容原理限制的粒子所服从的统计法则(意大利 费米)。 指出电场和磁场对带电粒子运动路线的透镜聚焦作用,是电子光学研究的开始(德国 布希)。 用狭义相对论力学说明为什么电子磁矩是一个波尔磁子而不是半个(美国 托马斯)。 精确地测定了光的传播速度(美国 迈克耳逊)。 提出飞行体后湍流的尾流理论(德国 普兰特耳)。 设计并发射以液态氧和汽油为推进剂的火箭,首次携带简单仪器进行高空研究,随后提出多级火箭理论,企图射到月亮(美国 戈达德)。 1927年 根据质谱仪测量结果,揭示出同位素质量偏离整数规则的变化趋势,后人据此指出释放原子能的可能性(英国 阿斯顿)。 提出所谓“双重解理论”,作为薛定锷波动力学的决定论因果解释(法国 德布罗意)。 分别用晶面反射法、薄膜透射法观察到电子束的衍射效应,证实电子的德布罗意波性(美国 戴维森、杰默,英国 汤姆森)。 根据波粒二象性,推出测不准关系,即所谓不确定性原理(德国 海森堡)。 提出波粒两观点互相补充的并协原理,成为哥本哈根学派的基本观点(丹麦 尼·波尔)。 提出电磁辐射场的(二次)量子化理论,以及辐射的吸收和发射的初步理论,进一步体现光的波粒二象性(英国 狄拉克)。 提出空间宇称(左右对称性)守恒的概念,用以解释光谱(美籍匈牙利人 维格纳)。 发现电离层上层(150哩高处)反射无线电短波。澄清在大气电离层的等离子体中无线电波传播的理论,即“磁离子理论”(英国 阿普尔顿)。 提出固体量子论中的能带概念(德国 斯特拉特)。 发现宇宙射线的纬度效应(荷兰 克雷)。 在云雾室中发现几乎不受磁场偏转的高能量带电粒子,为数足以解释宇宙射线引起的电离作用(苏联 史考贝尔金)。 用磁粉溶液涂于纸带上,干后用作电信号记录,后即发展成磁带录音机(美国 奥尼尔)。 1928年 提出强电场下金属发射带电粒于的量子力学隧道效应理论(英国 佛勒、诺德海姆)。 发现透明物质散射的光中有频率改变的效应(印度 钱·拉曼)。 提出符合狭义相对论要求的电子的量子论,成功地得出电子的自旋和磁矩(英国 狄拉克)。 应用量子力学中粒子穿透位垒的隧道效应,解释原子核的α衰变现象,取得和盖革-纳托尔经验公式形式上的符合(美籍俄国人 伽莫夫,美国 康登、格尼)。 应用费米和狄拉克的量子统计法发展金属的自由电子理论(德国 索末菲)。 提出韦斯铁磁性理论的量子力学解释(德国 海森堡)。 提出决定一体系占有某量子状态几率的时间变化率的基本方程(奥地利 泡里)。 1929年 把电磁场看作动力学体系,提出电子和电磁场相互作用的相对论性量子力学,是量子场论的先驱(德国 海森堡,奥地利 泡里)。 提出超声波在气体中被反常吸收的理论(美籍奥地利人 赫茨菲,美国 弗·赖斯)。 首次实现彩色电视的试验(美国 伊夫斯)。 提出等离子体的高频率静电振荡理论,用以解释放电管中反常电子散射(美国 汤克斯、兰米尔)。 发明高频直线加速器,成为后来共振型加速器的先驱(挪威 维德罗)。 各自发明油扩散真空泵,可得千万分之一乇。,(10-7 毫米汞柱)的真空(英国 伯奇,美国 希克曼)。 提出极性分子理论,确定分子的偶极矩,对测定分子中原子间实际距离提供了可能,井可以预测分子的介电性能及电介质在交变电场中引起功率损耗的弛豫(荷兰 德拜)。 1930年 提出未被电子占有的负能态,其行为如带正电粒子的假说,即狄拉克空穴理论(英国 狄拉克)。 发现第二种液态氦的超流动性(荷兰 刻松、凡登安德)。 在固体能带论中提出所谓“布里渊区”概念(法国 布里渊)。 发明回旋加速器(美国 劳伦斯)。 发现相差衬托方法能观察到光通过厚薄交替的透明体后的相位效应(荷兰 泽尼凯) 本
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