時間:2023-05-31 09:42:20
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇理論物理,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
人物篇――興趣使然躬耕物理
1994年7月畢業于南京大學物理系;1999年在中科院物理所獲博士學位;1999年9月至2001年7月在清華大學高等研究中心完成博士后研究工作;2001年起在北京師范大學任教。
這就是寇謖鵬的求學、治學之路:水到渠成、充實而不平庸。早在青少年時期,寇謖鵬就對物理產生了濃厚的興趣,對科研發自心底的熱愛。當時,物理學在國內很有影響力,全國到處都在宣傳像李政道、楊振寧這些獲得諾貝爾獎的華裔物理學家,國內很多優秀學生在大學階段都選擇了攻讀物理,寇謖鵬也是其中之一。但是,他的選擇卻并非跟風的盲目之舉,而是基于發自心底的對物理學科的熱愛,他說, “只有真正的興趣使然,才會深入的、耐得住寂寞的鉆研學問”。
也正是由于興趣使然,寇謖鵬學習刻苦、成績優異,在中國科學院物理研究所攻讀博士學位期間,他被評為中國科學院研究生院優秀研究生,曾獲得中國科學院院長獎學金優秀獎。
1999年,寇謖鵬進入清華大學高等研究中心做博士后研究工作,那里有世界一流大學的研究模式和條件,有寬松自由的學術環境,在那里,寇謖鵬結識了當今華人物理界的眾多精英,采訪中他就反復提及翁征宇、文小剛等人的名字,稱贊他們在物理研究中的杰出成就。和眾多大師級的人物近距離的接觸,也增加了他們之間合作的機會。2004年,寇謖鵬作為北京師范大學物理學科學術帶頭人的培養對象,在“杰出青年學者數學物理研修項目”資助下被派往美國麻省理工學院研修,合作導師就是文小剛教授。
刻苦求索,玉汝于成。多年來,寇謖鵬始終瞄準理論物理的前沿尖端方向做研究,他的研究領域涉及強關聯電子系統、高溫超導理論、介觀物理、量子場論、拓撲序和拓撲量子計算等。至今,他已在強關聯電子系統、高溫超導體機制、拓撲量子態等研究領域中取得了若干創造性的成果,在國際國內重要期刊60余篇,其中美國物理評論快報(PRL)3篇、美國物理評論(PR)27篇、歐洲物理快報(EPL)3篇。目前主持國家自然科學基金一項,科技部973項目量子調控子項目兩項,主持博士點基金(博導類)一項,國內、國際學術會議邀請報告近二十余次。并擔任美國物理評論快報、美國物理評論、中國科學、中國物理、理論物理通訊、物理學報、物理學前沿等國際、國內雜志審稿人。
科研篇――瞄準前沿發展尖端
一心做學問、專注自己有興趣的領域,也使寇謖鵬得到了同行的認可,入選教育部“新世紀優秀人才支持計劃”并獲得第十三屆茅以升北京青年科技獎。以下是他的代表性成果:
在拓撲序的分類及拓撲量子相變研究中,發現了一類二維Z2拓撲數,可以利用這種新的拓撲數對拓撲序、拓撲超導進行分類,另外,還發現Z2拓撲序可以由MutuaI-Chern-Simons場論描述,包括拓撲簡并、手征邊緣態等。獲得完整的有效理論可以使得我們很方便的描述拓撲序的低能物理行為。還利用分數量子霍爾態中的hierarchy theory提出了Mutual Chern-Simons Landau-Ginzburg方法,得到了一類拓撲序量子相變的普適性原理。還運用對偶方法得到了基于自旋模型的Z2拓撲序的量子相變的一些嚴格結果,通過引入了閉弦算符描述該相變,發現這類量子相變開弦和閉弦的對偶關系。
在拓撲量子計算中,提出了一種新的拓撲量子計算方案,通過控制拓撲序基態的量子隧道效應進行拓撲量子計算,解決了如何控制拓撲序基態的難題。為此系統化的研究了拓撲序的量子隧道效應,在此基礎上進一步提出更適合進行拓撲量子計算的表面碼的拓撲量子計算方案,該工作被多個虛擬網絡雜志多次選錄。
在相互作用電子系統中的新奇量子態領域,系統化的研究了一類關聯費米系統:Nodal絕緣體。這是在六角格子或丌-磁通格子中的相互作用電子系統。發現在金屬絕緣體轉變附近可能存在一種新的物態:nodal自旋液體,一種具有自旋旋轉對稱性、又有空間平移對稱性的非磁絕緣體。發現其中的拓撲元激發是無質量的費米激發,存在電荷自旋分離現象。相關工作作為“Review article”被邀請寫入Nova science Publishers的新書“Insulators:Types,Properties and Uses”。另外,基于關聯拓撲絕緣體,從理論上預言了可能存在的三種新奇量子態:手征自旋液體、拓撲自旋密度波、復合自旋液體。其中,復合自旋液體態不同于已知的所有自旋液體,其元激發為電子和skyrmion拓撲激發的復合體,沒有自旋電荷分離。
在高溫超導體的拓撲理論領域,從高溫超導體的微觀模型出發,得到了一個有效場論模型。利用隨機重整化群技術研究了高溫超導體絕緣體一超導轉變的物理機制,發現該轉變的物理本質是一個量子臨界點,在該量子臨界點發生對偶禁閉退禁閉轉變。并在此基礎上解釋了高溫超導體中條紋相不穩定性的起源。另外,從低能有效場論出發,預言在贗能隙區,在外加電磁場的情況下,高溫超導體存在守恒的無耗散自旋流。
樹人篇――用心育人凝練隊伍
人才培養方面,寇謖鵬每年講授本科生基礎課“電磁學”將前沿知識融入教學中,取得了很好的教學效果,同時指導了十多個本科畢業論文和兩個本科生校級科研基金項目。另外參與教學改革:主持校級精品課“電磁學”,還參與北京市精品課“固體物理”和北師大“電磁學網絡課程”的建設。因此,他于2006年獲得北京師范大學勵耘獎優秀青年教師獎二等獎,2007年獲得北京市教育創新標兵。
大學教育是高層次的教育,寇謖鵬講課不僅重視系統性、清晰性和層次性,更重要的是在教學中獨具匠心,采用“滲透現代物理前沿”的教學模式,創新人才培養模式。滲透現代前沿的教學模式關鍵在于采取理論學習和科研相結合的方式,使學生進行“有目的”的學習。面對一年級的本科生他大膽介紹物理專業國內外發展的最新動態,讓學生不僅了解物理的過去、現在而且可以暢想未來。通過生動的多媒體課件直觀地介紹,充分發揮老師的主導作用和學生的主動性。他認為物理教學應開闊而非僵化學生的思維。現代物理的思想與方法滲透于日常教學中,讓學生盡可能多地接觸學科前沿,開闊學生視野,激發學生興趣,并啟發他們學會如何“發現”物理問題,分析問題,討論解決問題,有利于激發創造性。
如果對該定理的證明成立的話,對于今后以超越目前標準模型來解釋物理現象的嘗試,將很可能具有引導的作用,而且一定可以運用在大型強子對撞機未來可能發現的任何未知粒子的研究上。大型強子對撞機位于瑞士日內瓦附近的粒子物理實驗室,該實驗室簡稱CERN(European Organization for NuclearResearch,歐洲核子研究中心)。
卡迪是英國牛津大學的理論物理學家,他表示:“我很高興。如果這個證明是對的,那我1988年提出的假說能夠成立。”
卡迪的假說稱為“a定理”,認為以能量激發量子場的方式,在高能狀態時比在低能狀態時為多。
位于以色列雷霍沃特的魏茨曼科學研究所的學者左哈·寇馬高斯基和亞當·施維默,在2011年7月對卡迪的假說提出了證明。在經過其他理論物理學家的檢驗之后,他們的論證如今漸漸獲得接受。
美國新澤西州普林斯頓高等研究院的理論物理學家奈森·塞博格說:“我認為這個論證正確的可能性很高。”
統一原理
由于很多量子場理論尚未被完全解答,所以無法對粒子的活動做綜合性的預測,量子色動力學即為一例。這個描述夸克和膠子之間交互作用的強核力理論,其尚未完全解答的部分,讓物理學家無法把對高能量、近距離尺度的夸克和遠距離、低能量尺度的粒子,例如質子和中子等的研究連接起來。
羅伯特·麥爾斯是加拿大滑鐵盧皮瑞米特研究所的理論物理學家。他表示,雖然有許多研究試圖把近距離與遠距離尺度的量子場理論聯系起來,但實際上,其中能夠適用于所有理論的通則很少。
不過,卡迪的a定理有可能成為這樣的一種通則。a定理的一個版本在二維的情形中已經被證實,但卡迪認為在四維的情形下也會成立,譬如我們現在生活的這個三維空間加上時間。不幸的是,該定理在2008年時似乎被了,因為當時有兩位物理學家提出了反例:一個違反卡迪a定理規則的量子場理論。
之后,塞博格和他的同事于2010年重新檢驗這個反例,并發現了其中的瑕疵。此舉為其他學者檢驗卡迪的假說以及施維默和寇馬高斯基提出證明鋪了一條路。
雖然施維默和寇馬高斯基的證明未臻完善,尚有需要厘清的部分和詳細檢查的步驟,但麥爾斯認為該證明是對的。他說:“如果這個證明全面完成了,將成為一個威力強大的原理,如果不夠完整,也仍然是大多數情況下可成立的通則。”
肯·印德利蓋特是加利福尼亞州圣地亞哥大學的理論物理學家。他對這一說法表示同意,并補充說明:數學家要求證明一定要毫無破綻,但是物理學家通常只要這個證明在大多數情況下是對的,就可以了,并且對于任何進一步深入的探究都非常感興趣。
麥特·斯特瑞斯勒是位于新伯朗斯威的新澤西州羅格斯大學的理論物理學家。在其博客中,他認為這個證明成就非凡,因為一旦有一個精巧的想法確立了之后,整個論證就會水到渠成。
基礎日益穩固
現在卡迪的假說得到了有力的支持,很可能會被更加廣泛地運用。其中成果最豐富的將會是量子場研究領域中眾多企圖超越標準模型而提出的統一物理學理論,包括超對稱理論。根據超對稱理論,所有已知的粒子都有一個尚未發現且超重的對應粒子。a定理的用處是可以根據一個理論在低能量范疇所做出的預測來幫忙縮小在高能量狀態時預測的范圍,反之亦然。
物理學家希望大型強子對撞機可以找到超對稱現象的證據或其他標準模型以外的粒子,到時候理論物理學家會需要所有可用的方法來解釋這些發現。麥爾斯預言a定理“將會是理論物理學家理解物理現象的指導工具”。
Victor F Weisskopf(September 19,1908-April 22,2002)生于奧地利,是一位美國猶太裔理論物理學家。他曾隨海森伯、薛定諤、泡利和玻爾做博士后工作。二戰期間在洛斯阿拉莫斯國家實驗室,參與了曼哈頓計劃,之后反對核武器擴散。戰后他加入了麻省理工(MIT)物理系,并成為系主任。在那里,他被他的朋友們親昵地稱為ViKi,并以優秀的理論物理學家和科學政治家雙重身份被大家所敬重。
1974年10月17、18號,MIT為Victor舉行了一個慶祝會,與會者們選了自己覺得能引起Viki興趣的論題進行演講。編者從中選了一部分論題進行整理,于1976年發表為“美國物理協會會議第28期會刊”,本書是這一會刊的再版。慶祝會的輝煌與本書各位作者杰出的地位不僅反應了他一生對現代物理的重要貢獻:線性變化理論、標量場的量子化、量子電動力學、核反應、殼模型的建立、強子的結構;也反應了他作為歐洲核子研究委員會理事長、MIT物理學院院長、高能物理顧問委員會主席、公共場合自然科學的代言人對社會與物理界所起的作用。
本書共有11章:1.James Killian的開場白;2.Hans Bethe的能源問題,其中的分析可以延用至今,“去年,中東一桶油要3美元,今年大概要10美元甚至更多”,現在,當然,一桶油大概要花費100美元;3.Julian Schwinger的深度非彈性散射的無模式看法,這場會議一個重要的歷史意義在于它發生在理論物理因為夸克而發生的轉化階段,本章與第6章分別代表了這之前與這之后兩個階段;4.E.M.Purcell的低雷諾數下的生活,他教人們怎么在粘稠的液體下游泳;5.T.D.Lee的高密度物質的一種新的可能存在形態;6.Murray GellMann的夸克、輕子與玻色子的世界;7.Ben R.Mottelson的角動量對原子核的作用;8.S.M.Ulam的對數學家有用的物理,數學家都是從公理家推出定理,但物理學家不是這樣的,他們試圖從定理(觀察現象)中推出公理(自然法則);9.Max Delbruck的亞里士多德是怎么發現DNA的,他覺得亞里士多德的物理簡直是一個大災難,但是生物想法―一代傳向下一代是定好的―直指DNA;10.W.K.H.Panofsky的軍備控制談判的可行性;11.David Hawkins的第三種文化,本章的重點在進化與倫理。
本書內容廣泛,深入淺出,許多演講對于我們理解夸克前與夸克后時代各方所持的觀點有很大幫助,不僅適合對物理感興趣的學生們作為課外書閱讀,也適合于物理學研究人員閱讀,甚至于對軍事、人文等學科感興趣的研究人員也會覺得本書很有意思。
關鍵詞 物理學 分析 前景
中圖分類號:G642.0文獻標識碼:A
Physics Professional Analysis
ZENG Daimin[1], LI Yong[2]
([1]Physics Department, Physics College, Chongqing University, Chongqing 400040;
[2]State Intellectual Property Bureau Patent Examination Coordination Center, Beijing 100190)
AbstractThis paper combine with the cultivation of students in Physics professional, takes a professional analysis on Physics major, including Physics professional direction settings, course setting, and cultivating specification as well as employment prospects of the students.
Key wordsPhysics; analyse; prospects
物理學是研究物質運動和相互作用的規律的科學,是除數學外最基本的一門學科。物理運動是自然界最普遍的一種現象,因此物理學研究的對象和內容就是宇宙間各種物質的性質、存在狀態、各種物理運動形式及其轉化現象、物質的內部結構及這些內部結構的組成部分,物理領域的各種基本相互作用及其規律。由于一切物理現象都在時間、空間中表現出來和發生運動和轉化,所以物理學也要研究時間和空間的性質、聯系等。 進行物理學研究,首先是觀察各種客觀物理現象,再從許多表象性的現象中,揭示基本規律,建立較為系統的理論。物理學研究除了要依靠好的科學方法外,還要取決于認知工具。工具越先進,研究效率越高,成果越顯著。 物理學在發展過程中形成了一套完整的科學方法,它對其他學科的研究,乃至哲學發展,都有重要意義。①重慶大學物理學專業從2008年開始正式招生,到現在,第一屆學生即將進入大四。通過這幾年對物理學專業學生的培養,我們有一些體會,與同行共勉。
1 專業方向設置
1.1 理論物理方向
理論物理學從各類物理現象的普遍規律出發,運用數學理論和方法,系統深入的闡述有關概念,現象及其應用。理論物理是從理論上探索自然界未知的物質結構、相互作用和物質運動的基本規律的學科。理論物理的研究領域涉及物理學所有分支的基本理論問題。理論物理是在實驗現象的基礎上,以理論的方法和模型研究基本粒子、原子核、原子、分子等物質運動的基本規律,從而解決學科本身和在高科技探索中提出的基本理論問題。重慶大學物理學院理論物理方向目前包括:高能物理、引力波、天體物理、量子信息與量子通信等幾個分支。
1.2 凝聚態物理方向
凝聚態物理學是從微觀角度出發,研究由大量粒子(原子、分子、離子、電子)組成的凝聚態的結構、動力學過程及其與宏觀物理性質之間的聯系的一門學科。凝聚態物理是以固體物理為基礎的外向延拓。凝聚態物理的研究對象除晶體、非晶體與準晶體等固相物質外還包括從稠密氣體、液體以及介于液態和固態之間的各類居間凝聚相,例如液氦、液晶、熔鹽、液態金屬、電解液、玻璃、凝膠等。經過半個世紀的發展,目前已形成了比固體物理學更廣泛更深入的理論體系。特別是上世紀八十年代以來,凝聚態物理學取得了巨大進展,研究對象日益擴展,更為復雜。一方面傳統的固體物理各個分支如金屬物理、半導體物理、磁學、低溫物理和電介質物理等的研究更深入,各分支之間的聯系更趨密切;另一方面許 多新的分支不斷涌現,如強關聯電子體系物理學、無序體系物理學、準晶物理學、介觀物理與團簇物理等。從而使凝聚態物理學成為當前物理學中最重要的分支學科之一。由于凝聚態物理的基礎性研究往往與實際的技術應用有著緊密的聯系,凝聚態物理學的成果是一系列新技術、新材料和新器件,在當今世界的高新科技領域起著關鍵性的不可替代的作用。
2 主干課程設置
重慶大學物理學專業的主干課程有力學:使學生比較系統地掌握力學基礎知識,且能比較靈活加以應用。培養學生獨立分析問題與解決問題能力,初步培養學生的唯物主義世界觀。主要內容有質點運動學、牛頓運動定律、動量守恒定律和動量定理、功和能與碰撞問題、角動量、剛體力學、振動和波。熱學:使學生掌握物質熱運動形態的規律性和熱運動與機械運動,電磁運動等其它基本運動形式之間轉化的規律性。掌握統計規律性和統計的方法以及物性方面的知識,培養學生分析問題和解決問題的能力。主要內容有熱力學第零、第一、第二定律和熵、分子運動論、輸運過程、固體和液體及相變。電磁學:使學生全面地、系統地了解和掌握電磁運動的基本現象、基本概念和基本規律,具有一定的分析和解決電磁問題的能力,為后繼課程奠定必要的基礎。主要內容有靜電場、靜電場中導體和電介質。穩恒電流、穩恒磁場、電磁感應、磁介質、交流電初步、麥克斯韋電磁理論和電磁波、電磁單位制。光學:使學生比較系統地掌握光學的基本知識,主要講授幾何光學、波動光學、量子光學初步和光學應用。原子物理學:使學生掌握原子結構的性質和一般規律,掌握和了解核的性質與核能利用,了解粒子的基本性質。講授盧瑟福模型、氫原子的玻爾理論、量子力學初步、原子的精細結構、多電子原子、X射線、原子核物理概論。理論力學:使學生掌握力學的基本理論,培養學生理性思維能力。講授質點力學、質點組力學、剛體力學、非慣性系動力學與分析力學等基本理論。熱力學與統計物理:使學生掌握物質的熱運動規律及熱運動對物質宏觀性質的影響。講授熱力學的基本定律,熱力學函數、平衡及穩定條件,相平衡及化學平衡,不可逆過程熱力學,最可幾統計法――玻爾茲曼分布、費米分布、玻色分布,氣體和固體的熱容量理論,金屬中的電子氣體、平衡輻射,系統理論,熱力學的統計表達式,非理想氣體態式,漲落理論,非平衡態統計物理簡介。電動力學:使學生掌握電磁場的基本屬性及運動規律以及它和帶電物質之間的相互作用。講授電磁現象的普遍規律,靜電場和穩定電流磁場,電磁波的傳播,電磁波的輻射,狹義相對論及帶電粒子和電磁場的相互作用。量子力學:了解微觀客體運動特點,初步掌握量子力學的基本原理和方法。課程內容包括波函數、薛定鄂方程,量子力學中的力學量,態和表象理論,微擾理論等。固體物理:初步掌握固體物理的基本原理和特點。課程內容包括晶體、晶體的缺陷和擴散、晶體振動、相圖、能帶論、金屬和半導體電子論、固體的磁性和介電性等。數學物理方法:掌握有關復變函數、復變函數的積分、冪級數展開、留數定理、傅里葉級數、積分變換、數學物理方程定解問題、分離變數法、二階常微分方程的級數解法、本征值問題、球函數、柱函數、格林函數、積分變換法等數學物理方法的基本知識。
3 培養規格及要求
通過四年的物理學專業學習,要求學生掌握數學的基本理論和基本方法,具有較高的數學修養;掌握堅實的、系統的物理學基礎理論及較廣泛的物理學基本知識和基本實驗方法,具有一定的基礎科學研究能力和應用開發能力;了解相近專業的一般原理和知識;了解物理學發展的前沿和科學發展的總體趨勢;了解國家科學技術、知識產權等有關政策和法規;掌握資料查詢、文獻檢索及運用現代信息技術獲取相關信息的基本方法;具有一定的實驗設計,創造實驗條件,歸納、整理、分析實驗結果,撰寫論文,參與學術交流的能力。具有計算機應用的基本技能。較熟練地掌握一門外國語言,具有良好的聽、讀、寫作和會話能力,能夠較順利地閱讀本專業的外文資料。
4 學生就業前景分析
重慶大學物理學專業的培養目標是:培養具有寬厚扎實的物理學基礎、綜合素質優秀,并且具有良好數學基礎和實驗技能,能在物理學或相關科學技術領域中從事科研、教學、技術和相關管理工作的高素質專門人才;培養良好的創新意識和科學的思維方式,以及分析和解決實際問題的能力以適應學科交叉和社會的各種需要。
物理學專業學生畢業后主要從事以下一些行業:(1)繼續物理方向的深造,成為一名物理學家、物理教師。(2)從事與物理相關的一些工作,如技術工程師、發明家、研究助理等。(3)與物理關系不大的一些行業,如公務員、管理人員等。就業領域主要是:科研院所、高等院校、企事業單位、政府機關等。
總之,重慶大學成立物理學專業的主要目的是發現與培養真正熱愛物理的好苗子,讓他們打好基礎,再繼續深造,為物理學的發展做出貢獻。在學習的過程中,有部分同學發現自己并不是很適合學物理,可以申請轉專業,找到適合自己發展的方向。最后留下來的絕大部分同學都會繼續讀研深造,向著他們心中神圣的物理殿堂繼續努力。實踐表明,物理學專業的學生物理基礎打得非常堅實,為將來的繼續深造做好了準備,即將畢業的學生將有部分保送到中國科學院及各大高校,其余的同學也成為了本校碩士生導師爭搶的對象。物理學專業的培養是成功的,并且也已經成為重慶大學的一個優勢特色專業,它將為全國培養和輸送更多、更好的物理方面人才。
基金項目:重慶大學人才引進科研啟動基金(0903005104675)資助
在數學領域中,這種討論如果以一種非數學的方式進行的話,限制將更為苛刻。討論必然會顯示出某些不良的特性,得到的結果所依據的材料決不可能充分;相反,面面俱到的膚淺的討論卻不可避免。盡管我甚至意識到,我將要提出的說法有不少短處,但是很抱歉我還是得說下去。此外,我準備表述的觀點,也完全可能不為許多其他數學家所贊同。你可能獲得一個人為的不太系統的印象和解釋。我提出的看法,對這些討論究竟有多少價值,也許是很小的。在我看來,刻畫數學特點的最有力的事實,是它和自然科學的特有聯系。或者更一般地說,它和任何一類比處于純粹描述水準更高級一些的、能對經驗作出解釋的科學的特有聯系。大多數數學家和非數學家將會同意,數學不是一門經驗科學,或者至少可以說它不是以某種來自經驗科學技術的方法實現的,但是它的發展和自然科學卻緊密相聯。它的一個主要分支幾何學,買際上起源于自然科學、經驗科學。某些現代科學中最大的靈感(我認為是最大的)清楚地來源于自然科學,數學方法滲透和支配著自然科學的許多“理論”分支。在現代經驗科學中,能否接受數學方法或與數學相近的物理學方法,已愈來愈成為該學科成功與否的主要標準。確實,整個自然科學一系列不可割斷的相繼現象的鏈,它們都被打上數學的標志,幾乎和科學進步的理念是一致的,這也變得越來越明顯了。生物學變得更受到化學和物理滲透,這些化學是實驗和理論的物理,而物理是形式甚為數學化的理論物理。
有一個甚為特殊的數學性質的兩重性,人們必須理解它,接受它,并且把它吸收到自己正在思考的主題中去。這種兩重性是數學的本來面目,我不相信無需犧牲事物的實質,就可能簡化和單一化對事物的看法。
因而我并不試圖為你提供一種單一化的模式,我將盡可能地,描寫數學所具有的多重現象。無可否認,在人們能想象的那部分純粹數學中,某些最為激動人心的靈感來自自然科學,我將提及兩個最值得紀念的事實。
第一個例子是幾何學。幾何學是古代數學中的一個主要部分,現在仍然是現代數學中幾個主要分支之一。毋庸置疑,它的古代起源是經驗的,它開始成為一門學科并不像當今的理論物理。離開這些跡象,就很難說“幾何學”是什么了,歐氏的公理化處理是幾何學脫離經驗向前跨出一大步的標志,但是它全然不能簡單地被看成是決定性的、絕對的、最終的一步。歐氏的公理化在某些方面并不能滿足現代絕對的公理化對嚴格性的要求,當然這不是主要的方面。最本質的是某些無疑是經驗的學科,如力學和熱力學,也或多或少地常常由某些作者提出一些公理化的處理。然而所有這些都很難超出Euclid的程序。我們時代的經典理論物理,Newton原理,它的文字形式和最重要的實質部分都是很像Euclid的。當然在所有這些例子中,提到的公設都是以支持這些定理的物理考察、實驗論證作為后盾的。但是人們可以論證:在幾何學獲得兩干多年的穩定和權威之前(這種權威是理論物理的現代結構所缺乏的),特別從古代的觀點來看,提出一種類似于Euclid的解釋是可能的.
盡管自Euclid以來,在使幾何學與經驗脫離方面已經逐步地取得了進展,但是哪怕在今天,它也決沒有變得十分完備。非歐幾何學的討論提供了這方面的一個好的說明。它也對數學思想的矛盾狀態提供了一種說明,盡管這種討論大部分發生在高度抽象的水平上,它所處理的是歐氏“第五公設”是否為其他公設的推論的純粹邏輯問題;形式上的論戰由Klein的純粹數學的典范作品所總結。他證明了一歐氏平面,可以通過形式地重新定義某些基本概念而成為非歐平面。這里從開始到結束,都還是由經驗促進的。所有歐氏公設的原始根據顯然都是對整個無窮平面的概念所作出的非經驗的刻畫,為什么只有第五公設會有問題呢?這種撇開所有數學的邏輯分析,堅持必須由經驗來確定歐氏幾何是否有意義的思想,確實是由最偉大的數學家高斯提出的,后來由Bolyai,Lobachevsky,Riemann和Klein把它變得更為抽象。然而我們今天所考察的關于最初爭論的形式上結果,不管是經驗的或者物理學的,都已有定論。廣義相對論的發現,迫使人們對關于幾何學相互關系的觀點進行修正。這種修正是在全新的背景下進行的。最后,人們就能接觸到一幅完成了的可供比較的圖景。這最后的進展是由這樣一代人完成的,他們看到了歐氏公理方法已被現代公理派邏輯數學家處理成為完全非經驗的和抽象的。這兩種表面上似乎是沖突的態度,完美地合并成一種數學思想;因此,Hilbert在公理幾何學和廣義相對論方面都作出了重要的貢獻。第二個例子是微積分,或者說是由它生成的數學分析。微積分是近代數學的最早的成果,對它的重要性,作任何估價都很難認為是過高的。盡管我認為它的確定比現代數學發端中的任何其他事物具有更多的歧義性,但是數學分析的系統,它的邏輯展開仍然是精確思維方面最大的技術上的進步。
微積分的起源顯然是經驗的,Kepler嘗試著做的最早的積分,被叫做“dolichometry”——小桶的量度——即量度由曲面包圍起來的物體的容積。這是非公理化的,經驗的幾何學,而不是Euclid以后的那種幾何學,Kepler是完全知道這些的。Newton和Leibniz的那些主要成果和主要發現確實起源于物理學。Newton發明的“流數”運算,本質上是為了力學。事實上,這兩門學科,微積分和力學,是由它們或多或少地結合在一齊而得到發展的。微積分的最初的一些陳述,數學上甚至可以是不嚴格的。一個不精確的半物理的陳述,是Newton以后一百五十多年來僅有的一種可供使用的陳述!這一時期數學分析取得了某些最重要的進步,而這種不精確性不能適應于基礎!這時期的某些主導的數學精神顯然是不嚴格的,如Euler;但是另外一些數學家,主要的如Gauss和Jacobi就并非如此。這種發展極為含混和模糊,它和經驗的關系,確實不是按照我們(或Euclid)提出的抽象的和嚴格的想法那樣。但是并沒有數學家想排斥它。那個時期確實也產生了第一流的數學。即使在本質上是由Cauchy重建的嚴格性盛行之后,一種特殊的半物理方法在Riemann那里仍然得到了復萌。Riemann的科學的個性本身就是一個數學的兩重性的光輝榜樣,這些可以在Riemann和Weierstrass的爭論中見到,如果我詳細地列出這些,恐怕會使技術細節敘述得過分多了。自Weierstrass以來,分析數學似乎變得完全抽象、嚴格和非經驗了,其實這也不是絕對真實的。在最近兩代人中發生的有關數學和邏輯的“基礎”的爭論,驅散了許多關于這方面的錯誤的幻想。
這為我帶來了第三個例子,它和上述爭論的判斷是有關的,但是這個例子更多地是論述數學與哲學或認識的關系,而不是數學與自然科學的關系,它用一種引人注目的方式說明“絕對的”數學嚴格性的概念并不是不可改變的。嚴格性概念的可變性表明:在數學抽象之外的某些事物,作為補償不足必須進入數學。在分析關于“基礎”的爭論時,我一直不能使自己確信:這種說法一定有利于外部成分的經驗性質,盡管在討論的某些言詞上,對這樣一種說明的支持是十分強有力的,但是我并沒有把它看作是絕對地不可爭議的。然而有兩件事是清楚的。第一,已經引入某些非數學事物,這是本質的,不管它與經驗科學或者哲學或者與兩者如何聯系,它的非經驗的特點,僅當人們假設哲學(更為專門的認識論)能夠獨立于經驗而存在時才能使人注意(這個假設僅是必要的而不是充分的)。第二,不顧關于“基礎”的爭論可能作出的最好解釋,數學的經驗來源是受到如我們較早提到的例子(幾何學和微積分)的強有力地支持的。在分析數學嚴格性概念的可變性時,我希望主要強調的是上面已談及的“基礎”的論爭。但是,我喜歡首先簡要地考察問題的第二方面。盡管這方面也能加強我的論證,但是我把它看作第二位的,因為它的結論的終極性比“基礎”論證的分析要少,我正在把這個歸諸于數學“風格”的改變。大家知道,寫出的數學證明的風格已經經歷了相當大的起落,說起落比趨向要好一點,因為在某些方面,當代作者和18世紀或19世紀的某些作者之間的差別比當代的作者和Euclid之間的差別要更為大一些。此外,另一方面,它們有著值得注意的經久不變的東西。在有些呈現了某些差別的領域,無需引進任何新的思想,它們的主要差別,就可能消除。但是在許多場合,這些差別是如此的廣泛,以致使人開始懷疑:在這種分歧的道路上,差別是否能僅僅由作者的風格、試驗和教育上的差別來說明呢?他們實際上在構成數學的嚴謹性方面是否具有同樣的思想呢?最后,在極端的情況下(例如:上面所說的18世紀后期分析方面的許多工作),差別既是本質的,如果完全只是為了有助于新的和意義深遠的已經發展了一百多年的理論的話,它又是可以補救的,有些按此種不嚴格方式工作著的數學家(或者他們的某些對此持批評態度的同輩人)是意識到它們缺乏嚴格性的。或者更為客觀地說:他們關于什么是數學程序的想法是愿意遵循我們提出的觀點的,但他們的行動卻并非如此。但是另一些人,例如:這時期的最偉大的學者Euler似乎堅定地持有自己的標準,并且一直在按他自己標準行事。
但是我不想進一步強調這件事。我將回到剛才停下的關于“數學基礎"的論爭方面去。在19世紀末和20世紀初,抽象數學的一個新分支,G.Cantor的集合論,引出了困難。即某些推理引向了矛盾;當這些推理并不處于集合論的中心的和“普適”的地位時,總比較容易根據某些形式的標準消除它,但是為什么集合論的后繼部分比集合論自身更可信這是不清楚的。除了事后看到它們事實上引向災難之外,對什么是先驗的動因,什么是與之一致的哲學特征,人們如何從想要解決的集合論中去分離出它們也是不清楚的。緊接著對這種情況進行研究的主要是Russell和Weyl,后來由Brouwer作出結論,這些研究表明:不僅集合論,而且大部分現代數學所使用的“一般有效性”和“存在性”概念,在哲學上是要引起異議的。一個較少地具有這種不可預料的特點的“數學系統”是“直覺主義”,它是由Brouwer發展的。但是按這種方式,現代數學中,特別是在分析數學中,百分之五十以上的最有生機的部分或者要被“清除”掉,或者將變得無效了,或者必須補加某些更為復雜的考察來進行論證。后一過程,常常使有效性的一般性和推導的漂亮方面會有所減色。但是Brouwer和Weyl認為:根據這些思想去修正數學嚴格性的概念是必要的。
不可能過高地估計這些事情的意義。在20世紀30年代,有兩位持第一種態度的數學家實際上提出了:數學的嚴格性概念和怎樣構成一個精確證明的觀念應該是可以改變的!下列的展開是值得注意的:
1.僅有很少的數學家,在他們自己日常工作中,愿意接受新的,苛刻的標準。盡管很多數學家稱頌Weyl和Brouwer的基本想法是正確的,但是他們自身繼續不受干涉地工作著,即按“老”的容易的方式搞他們自己的數學。
2.Hilbert追隨著下面這個天才的思想去論證“經典”的(即直覺主義以前的)數學:即使在直覺主義系統中,也可以對經典數學是如何運算的給出嚴格的說明。也就是說人們可以描述經典系統是如何工作的,盡管人們不能論證這種工作。因此有可能直覺主義地證明:經典的程序決不可能引向矛盾。顯然這樣的證明是很困難的,但是對于怎樣才能達到它,有著某些啟示。按這個方案進行工作,有可能提供一個在與直覺主義系統相反的基礎下證明經典數學的最為值得重視的證明。至少,這個解釋在大多數數學家愿意接受的數學哲學系統中將是合法的!
3. 在試圖建立這個規劃的大約十年之后,G6del作出了最為值得銘記的結果。這個結果,如果沒有某些附加的不引起誤解的說明,那是不能作絕對精確的陳述的。它的基本內容是這樣的:如果一個數學系統并不引向矛盾,那么這件事實,使用該系統的程序是不可證明的。GOdel的證明滿足數學嚴謹性的最嚴格的標準——直覺主義的標準。它對Hilbert綱領的影響作用引起了某些爭論,不過說理太技術化了。我現在的觀點也和許多人一樣,認為G6del已經證明了Hilbert的綱領本質上是無用的。
4.在Hilbert或Brouwer意義之下論證經典數學的主要想法已經過去了。大部分數學家決定使用任意的系統。總之經典數學過去曾產生的結果既是雅致的又是有用的。即使人們不能絕對地確定它的現實性,但是把它作為基礎還是穩妥的,如像電子的存在那樣。因此,如果人們愿意接受科學,人們就同樣能接受經典的數學系統,甚至對直覺主義的某些最初的擁護者來說,這樣的觀點也成為可接受了。當前關于“基礎”的論爭,確實不太緊湊了,但是,經典系統將被大多數人而不是少數人拋棄的想法,似乎最不受歡迎。
我對這個論爭的沿革,已經作了如此詳細介紹,因為我想這是最謹慎的對數學的嚴格性是不可改變的說法的異議。這發生在我們自身的時代,我慚愧地知道自己關于絕對的數學真理性看法,在這一時期是怎樣容易地改變的,并且是怎樣相繼地改變了三次的。
我希望上述占了我文章一半篇幅的三個例子已足以說明許多最好的靈感來自于經驗。很難相信,存在著與人類所有經驗相聯的、絕對的、不可變動的數學嚴格性的概念。關于這個問題,我企圖采取一種低姿態,不管你對哲學或認識論持何種偏愛,任何一個了解數學的人,都會實際感受到一種經驗,它很少會支持這樣的假設:存在一個先驗的數學嚴格性的概念。然而,我的文章還有另外一事,現在我試圖轉向這部分。
對任何數學家來說,很難相信數學是一門純粹經驗科學,或者說,所有數學概念都起源于經驗主體。首先讓我們來考察陳述的第二部分。現代數學中有各種各樣重要部分,它的經驗來源是不可追溯的。或者說,如果可以追溯的話,也是如此間接,顯然地自它割斷它的經驗根源之后,就面貌全非了。代數符號是為了數學本身的使用而發明的。當然也可以合理地斷言:它加強了與經驗的聯系,但是,現代的抽象代數,已經愈來愈朝著與經驗很少相聯的方向發展。關于拓撲也可以這樣講。在所有這些領域,數學家主觀上的成功標準和作用價值,是自身相容、符合美學和脫離(或幾乎脫離)經驗(關于這些,我將進一步敘述)。在集合論中,這更為明顯,一個無窮的“冪”和“序”,可以是有限數概念的推廣,但是在他們的無限形式中(特別是“冪”),它們和這個世界很難有任何聯系。如果我不想避免某些技巧,我能夠用數集理論作為例子來詳細地敘述這一點。“選擇公理”問題,無限“冪”的“可比較性”,“連續統”問題等等,也是如此。同樣的評述可以應用到實函數論和實點集論:盡管它們可以被設想成是抽象的,不可應用的學科,并且按這種精神來看,幾乎總是雅致的,然后在十年之后,有的可能在一個世紀之后,卻變得對物理學十分有用。它們主要地仍然是在追求象征性的、抽象的、非應用的精神。
所有這種情況,以及它們的各種組合的事例可以不斷重復,但 是,我想轉到我前面指出過的第一方面去:數學是一門經驗科學嗎?或者更精確地說,數學真的是按經驗科學那樣實踐的嗎?或者, 更一般地說:數學家和他的課題的標準關系是什么?他向往的成功標準是什么?什么影響、什么考慮在控制和指引著他的努力呢?
然后,讓我們來看,數學家常規的工作方法和自然科學家工作方法的差別在哪里。這種差別的持續,顯然影響了從理論學科到實驗學科,繼而從實驗學科到描述學科之間的差別。因而讓我們把數學與最相近于數學范疇的學科——理論學科作一比較。讓我們在這里選取一個與數學最相近的學科——理論物理。數學和理論物理實際上有著許多共同之處。正如我前面已說過的,Euclid幾何系統是經典力學公理描述的原型。類似的現象是熱力學的陳述,充滿著如同Maxwell的描述電動力學系統,以及狹義相對論的句子。此外認為理論物理不管是分類的還是綜合的,都不是解釋現象的態度,今天已為大多數理論物理學家所接受。這意味著,這理論成功的標準,只需看一看它是否能建立一個簡單的和雅致的,分類的或綜合的能概括許多現象的框架;這些現象如果沒有這個框架將會顯得復雜和參差不齊的,進而看它是否能概括沒有考察到的或者提出框架時尚不知曉的現象(這后面兩種說法代表一個理論的統一性和預見力)。現在展示在這里的標準——顯然極大地擴充了美學的性質,由于這個理由,它和你將要看到的對數學來說幾乎完全是美學的成功的標準是很密切相聯的。因此,我們現在可以把數學和與它最相近的自然科學作比較,與我想我已說明了的和數學有許多共同之處的理論物理相比較。然而在實際的慣用的方法中差別是巨大的和基本的,理論物理的目標主要來自“外界”,大部分是由于實驗物理學的需要。他們幾乎總是起因于想解決某一難題,預見和協調的成功通常會跟著到來。這看來是相似的,進展(預見和協調)來自研究過程,這種研究對解決某些原先存在的難題是必然要經歷的。理論物理中的一部分工作是為了探索某種障礙,這種障礙的“突破”提供了發展,如我已提及的,這些難題通常源于實驗;但是有時它們卻是可接受的理論本身中各部分之間的不協調之處,當然,例子也是不少的。 轉貼于
Michelson實驗導致狹義相對論,某些電離電位和光譜結構的難題導致量子力學,這些就是第一種情況的例子;狹義相對論和Newton引力理論之間的沖突導致廣義相對論,這是第二種情況的例子,這里從任何方面看,理論物理的問題都是客觀地給定的,而作為衡量成功的標準,如我在上面所指出的,主要是美學的。但是也有一部分,我們上面提及過的具有基本的“突破”的問題,很難說它起源于客觀實在。據此可見,理論物理的課題幾乎各個時期都是非常集中的,一切物理學家的最重要的努力都集中在一、二個十分尖銳的領域,1920年代和1930年代初,集中在量子理論,1930年代后半期集中在基本粒子和核結構方面就是一些例子。
總的說來,數學的情況就不同了。由于在特點、風格、目標和影響方面相互之間廣泛的差別,數學被分成許多分支。它顯得和理論物理極為集中的情況十分相反。今天大多數物理學家仍然需要具備有關他的課題的有用知識一半以上,我懷疑,任何一個現在在世數學家會具備四分之一以上與他的課題有關的有用知識。在一個數學分支中“客觀地”給出的“重要”問題可以相去甚遠。數學家選這個課題,或者選其他課題,基本上是自由的,然而理論物理的一個“重要”問題常常是一種必須加以解決的一個沖突、矛盾。數學家有廣泛的領域供他轉換選題,他在選題方面可以有適當的自由,而對于決定選題,選題的標準和成功的標準,主要是美學的說法是正確的。我感到這個斷言是會引起爭論的,這是不可能“證明”的。有充分的理由可以說,這里的美學特點甚至比我們前面討論理論物理時所提到的例子還要更為突出。人們期待一條數學定理或者理論,不僅要能用簡單的和雅致的方式去描述而且還要能去劃分大量的原先根本不同的各別情況。人們也期待它的構造在“美學上”的“雅致性”和在敘述問題時的自如性,如果你能自如地敘述問題,把握它和企圖解決它,那么某些使人驚奇的探索過程中遇到的曲折會變得容易了等等。如果推導是冗長的或者復雜的,應該存在某些簡單的一般原則,可以用來“說明”復雜性和曲折性,這些標準顯然就是對任何創造性藝術所提的標準。所有這些和經驗科學相比,在藝術氣氛方面將更會純粹和簡單。
你將會注意到,我不曾提到數學與實驗科學和技術科學之間的比較。這里,方法上的和一般氣氛上的差別是太明顯了。
劉正東教授(左)和唐孝威院士(右)在香山會議上
劉正東教授1948年元月出生于江西南昌。1982年畢業于江西師院,留校后相繼在南京大學、北京大學、紐約州立大學布發羅分校進修及作訪問學者。1988年被破格晉升為副教授并被省教委批準為碩士生導師(理論物理),1992年從美國歸國即晉升為正教授并獲得國務院頒發的政府特殊津貼。他還兼任物理系副主任和江西師范大學校學術委員會負責人之一,隨后組織申報光學碩士點獲得國務院學位辦批準,成為當時江西僅有的兩個物理類碩士點(理論物理、光學)的負責人。
1994年底,劉正東教授被浙江大學作為光學學科帶頭人引進,1995年被批準為理論物理博士生導師。1997年組織并領銜申報光學博士點獲批準。并歷任浙江大學光學與應用技術研究所所長、浙江大學專業技術職務評審組成員、浙江大學“211工程”重點建設學科工作委員會委員。4校合并后任浙江大學學位委員會委員、浙江省重點學科“光學學科”帶頭人。兩屆浙江省物理學會副理事長。2000年底,他于香港科研合作回校時被檢查出身患肺癌、旋即赴北京手術治療。2002年獲香港包氏獎赴美國密西西比州立大學做訪問教授。
2003年,他被家鄉的南昌大學引進,領銜申報江西省“光學工程”一級碩士點成功,同時成功申報江西省光學重點學科并擔任學科帶頭人。2006年他被調到南昌大學納米技術工程研究中心工作,期間參與申報材料物理一級學科博士點獲得成功。
劉正東教授主持了國家自然基金項目6項,國家863子項目2項,省部級項目多項。在國內外權威學術刊物180多篇。已培養博士碩士近30名,指導青年教師多名。
2008年4月底,他在兄弟院校講學時突發腦溢血暈倒在講臺上,經過兩個多月的精心醫治,9月又回到學校繼續從事科研以及博士生碩士生的培養工作。
關于劉正東教授和唐孝威院士的交往,他講了幾個小故事:唐孝威院士調到浙江大學前夕,曾組織召開了一屆香山會議。開會前他來到浙大,要兩位代表跟他見面。他們見面是在學校體育館的辦公室里面,唐院士詳細的詢問了準備的情況。這次見面給劉正東及學校的同事們留下了很好的印象。
第二件事:國家基金委的一位老師給他來電話,說北京成立了一個大項目讓劉正東承擔。她說:“有好幾位老院士指明要你承擔”,他一下就明白這是唐孝威院士的意思,這正是唐院士到后想干的大項目。于是組織了下面十幾位本校及醫學院的教授座談討論,組成科研小組,組織整理材料。
第三件事:劉正東患肺癌在北京開刀的時候,賀賢土院士等跑前跑后令人感動。院里某人說,你還是回家休養,工資照拿,獎金取一半。“這是幾位老院士商量的意見。”而這句話代表了唐院士的心聲。
畢業學校:?遼寧大學?所修專業:?理論物理
學??? 歷:?碩士研究生?現 居 地:?北京市石景山區
婚姻狀況:?未婚?健康狀況:?優秀
求職意向:?高校教師 實驗員 出版社編輯 研究所工作人員 物理師 數學教師
計算機軟件 編程的相應的工作
教育背景:
2006.7----現在? 在中科院高能物理研究所實驗物理中心做客座研究。
2005.9---2006.6 在遼寧大學物理學院理論物理專業學習。
2004.7---2005.9 錦州金榜培訓學校
? 2000.9---2004.6 在渤海大學物理系物理學專業學習 。 學術論文:
?? 與BES合作組合作? 發表在Phys.Rev. D? 上。該刊物為國際一流期刊。
?? 與BES合作組合作? 發表在高能物理核物理雜志? 上。
在讀研期間,我所做工作如下:
1.?工作在BES的 DQV組 研究了K π 的重建效率和栗子鑒別效率。
2.?工作在BES的 DQV組 研究了 Bhabha Dimuon Hadron 樣本的選擇條件和選擇效率。
3.?工作在BES 的charmioun 做? 對P 波自旋單態進行了一些分析工作。
4.?同時接觸了一些BES 的軟件和硬件的工作。
自我評價:
???? 責任心強,對生活樂觀積極,對工作認真負責。為人真誠,熱情,比較有耐心,有合作精神,平易近人。經過多年的教育基本可以勝任和我所學專業相關的工作。在工作學習中相應的得到了老師和同學的認可。相信和貴單位合作,能過發揮我的才智同時給單位帶來效益,達到雙贏。
外語和計算機水平:
???? CET-4,CET-6能夠快速的閱讀各種英文專業文獻。能夠書寫英語專業論文。
???? 計算機二級 悉linux系統和windows系統,精通Word,Excel,PowerPoint的基本操作,掌握了C++、Fortran等基本的計算機語言聯系地址:?石景山區玉泉路19 號
電子郵箱:?lius@mail.
? 求職感言
又一次站在人生的十字路口,不由得感慨萬千!
教書的勞累與喜悅,科研的艱辛與快樂,都使我對人生充滿希望!對未來充滿了憧憬!細細品味,它們帶給我更多的是愉悅與享受!
教書育人,使人類文明得以薪火相傳,我感到了使命的偉大與光榮!
老校長的話我時時地想起:威嚴足以移其志,恩澤足以慰平生。
三年的研究生生活使我獲益匪淺,三年里我走向了科學的前沿,淺悟了科研的魅力,這首推智者的引導。他們是文明的傳承者,也是文明發展的推動者。
我一直認為勤勞與忠實是人生的準則。勤勞使我贏得了尊重與賞識。忠實使我贏得了信任與感激。它們是我人格的重要部分。有了它們我得以實現我的人生價值與理想!
我渴望流光溢彩,渴望前行的路途上鋪滿鮮花!渴望我的才能淋漓盡致的發揮!我知道這一切需要汗水與心血。所以我一直的努力著,并將繼續努力下去!
1985年秋天,我免試進入南京大學物理系開始本科學習,從此與物理結下不解之緣.我們那一屆南大物理系招了約120人,其中女生16人.進校時就分了專業,我們晶體物理專業有20人,其中女生4人.記得剛進校時,系里就安排了幾場報告會介紹學校和物理系的概況.聆聽著從1920年以來南大物理系發展和不斷壯大的歷史,感悟著從這里走出來的一位位名家的故事,我這才意識到自己能進入南大物理系學習是多么幸運.
物理系學生的課程學習是緊張的,從力學、光學、電磁學和熱學等普通物理開始,再到理論力學、量子力學、電動力學和統計力學等理論物理,最后再學固體物理,一環套一環,層層深入.雖說基礎物理中的絕大部分概念在中學已經提及,但實際上到了大學,需要在新的層次上重新認識和理解諸如動量、溫度、熵等基本概念;同時課程學習更是思維方法和習慣的訓練過程,比如我們通過力學的學習培養代數思維,學會抓主要矛盾進行近似處理,而思維的培養往往比純粹的知識獲得更為重要.在理論物理中,我對量子力學的學習最有印象.我們在系統學習量子力學之前,有“物理學史”和“近代物理基礎”作先導課程,對物質波、波粒二象性等概念已有了些許認識,然后有“數學物理方法”做數學后盾,學習量子力學時覺得非常有意思,值得思考的概念多,初想不通的物理過程也多,但當一個個貌似困難的問題被攻克后,那種興奮和享受真是令人難忘.在量子力學的學習中,我覺得自己真的是可以學物理的.從大一到大三,我們絕大部分課是在能容納二百人的大教室上的,記得那時我們十幾個女生常常坐在教室的前兩排,這樣除了聽課的效果特別好以外,據說還構成一道亮麗的風景.我們的老師大都很有教學經驗,絲絲入扣,循循善誘,我習慣于筆頭勤一點,在課堂上跟著老師完成公式推導,課后翻閱一些參考書進一步理解概念,然后做一些習題,有時還做一些小論文,大部分課程學得比較自如.
大學里物理實驗的教學讓我們受益匪淺.那時實驗課大都安排在晚上,每周有兩到三次.每逢有實驗課,大家都早早吃過晚飯,急匆匆往物理樓趕,然后三三兩兩地等在實驗室的門口,生怕來遲會影響當晚的實驗進展.實驗時也都很專注,常常是兩個人合作,因為實驗預習時就分工明確,合作起來一般都很協調,也很愉快.記得起初,我們總以搶先測得當日實驗結果為榮,實驗時難免慌慌張張、毛手毛腳;后來,知道應該圍繞實驗目的,做好每一步調試和測量;慢慢地,開始享受每一次的實驗過程,享受對每一次實驗結果的處理與分析……從大一到大三,從普通物理實驗做到近代物理實驗,每每帶著滿臉的興奮離開物理樓,按理說,忙碌了一個晚上應該也是辛苦的,但大家都樂此不疲.
(本文原載《物理》2010年第3期,有刪節)
關鍵詞 消防指揮人才;物理實驗;消防學
中圖分類號:G642.423 文獻標識碼:B 文章編號:1671-489X(2013)03-0146-03
Fire Command Talents Should Give Fully Play to Function of Physics Experiment//Dong Xueying
Abstract“Can you fight, Understand management” is the two most fundamental and important core competence for the gross-roots commander. And the physics experiment in the teaching has inspection theory knowledge, train the students’ practical ability, cultivating ability, can stimulate innovation thinking, cultivate scientific spirit function. Therefore, the author from physics experiment can strengthen fire commander theory knowledge learning, can strengthen fire commander combat ability training, can strengthen fire commander command ability raise three aspects the physics experiment function and training target organic combine, this helps to ensure that the school develop Fight can ace in the hole, Tube can scientific and effective qualified fire command personnel.
Key words fire command talents; physics experiment; fire science
消防學是一門邊緣性學科,消防工作主要包括火災預防、防火管理、滅火救援三方面。隨著社會的發展,消防工作的范圍已經擴展到一切應急救援和社會救助工作。作為為全國消防部隊培養基層指揮人員的專業院校,昆明消防指揮學校教育培養的成效將關乎國家和人民生命及財產的安全和社會的發展能否得到保障。多年來,學校在為全國消防部隊培養輸送指揮人員的發展歷程中不斷推進教學改革和提升教學質量,努力使培養的學員都是優秀的指揮人才。成為一名合格的基層指揮員最基本也是最核心的能力就是“能戰斗,懂管理”兩方面。而“加深學生對有關物理知識的理解,培養學生正確的科學實驗習慣,提高學生的動手能力、觀察分析能力和創新能力”和“加強基礎、重視應用、開拓思維、培養能力、提高素質”正是大學物理實驗的指導思想和實驗目的。所以,在學校教學中就應當充分發揮物理實驗的功能來培養學員的管理、戰斗能力。
1 消防指揮人員應具備的素質
消防基層指揮員就是在消防戰斗中直接帶領部隊作戰的基層干部,結合消防部隊的編制結構,消防基層管理干部最基本也是最核心的能力就是“能戰斗,懂管理”。
1.1 能戰斗
能戰斗就是能保證戰斗的勝利。要打贏每一場戰斗,指揮員必須要具備3項條件。
1)要有豐富的理論知識,這是前提條件。在校學習期間,各種火災撲救、危化品處置、自然災害應對等方面的理論知識都是重要的必修的專業知識。
2)要有較強的動手操作能力,這是必備條件。理論知識學得好,關鍵還要能把理論知識科學地應用于實戰,能把各種事故的理論處置方法在戰斗中高效、合理地使用出來才是至關重要的,這就需要具有較強的操作動手能力。
3)要有創新突破的思維,這是應備條件。現在的災害事故越來越呈現出復雜多變性,這就需要指揮員在指揮處置事故過程中要有靈活多變的方法和突破創新的思維,在面對各種事故時,要能時時根據戰情需要做出戰術方法的調整跟進,及時提出新的解決辦法,要確保“損失最小化、安全最大化”的戰斗原則。
1.2 懂管理
一名合格的指揮員也是一個合格管理者,事故現場必須要有有效的管理才能有序地開展戰斗。
1)對戰情的管理。指揮員在戰場上必須時刻控制住戰斗的發展情況,并且根據學員能迅速地做出合理的調整,才能及時控制住災害蔓延。
2)對人員的管理,包括戰斗員和其他現場人員的管理,既要保證所有人員的安全,又要使戰斗人員有效戰斗,其余人員迅速撤離現場并轉移到安全地帶。
3)對現場、周邊環境及秩序的管理。指揮人員應根據現場的實際需要,果斷地做出現場的安排布控,這是《消防法》賦予現場指揮員的神圣權利。
2 物理實驗的功能
從一名合格消防指揮員所需要的兩方面能力來看,教學中就要有針對性地開展教學,要保證在理論知識傳授好的同時更兼顧學生動手能力和創新能力的培養,而在教學中培養動手能力的最佳方法就是實驗,即要充分發揮物理實驗的功能。
2.1 檢驗理論知識
實驗物理和理論物理是物理學的兩大分支,實驗事實是檢驗物理模型、確立物理規律的終審裁判。理論物理與實驗物理相輔相成,互相促進,恰如鳥之雙翼、人之雙足,缺一不可。物理學正是靠著實驗物理和理論物理的相互配合激勵、探索前進,而不斷向前發展的。
2.2 培養動手能力
學習好和能力強是兩個層面的問題,尤其是動手操作能力。學習好可能是理論知識學得好,但是在面對具體事件的處置時,不一定能處理好。社會實際需要的是會做事、能做事、能做好事的人,具備把書本上的理論知識應用于實際工作的操作能力。而在學校里最能培養操作能力的方法就是實驗,通過實驗可讓學生親自動手去準備、組織實施,最后完成實驗。學習任何知識的最佳途徑是由自己去發現,因為這種發現理解最深,也最容易掌握其中的規律、性質和聯系。現在教學論也強調“要讓學生動手做科學,而不是用耳朵聽科學”。
2.3 培養觀摩能力
所謂觀摩能力就是觀察并模仿的能力。觀察是有目的、有計劃的一種探究知覺,是知覺的最高形式,實驗教學是培養學生觀察能力的最重要途徑。觀摩能力的強弱,其實很大程度上能決定一個人的理解能力和動手能力。實驗課中,通常是教師先演示,然后學生再做,教師的演示就是為了讓學生觀摩,在觀察過程中要看準教師的操作程序,關鍵點、要點、難點在哪里?最終的結果如何?只有在觀摩過程中找到并發現方法、規律,然后總結,自己做起來才得心應手。
2.4 激發創新思維
古希臘散文家普羅塔戈說:“頭腦不是一個要被填滿的容器,而是一把要被點燃的火把。”教師要留給學生創造的空間,使他們的智慧火把點燃發光,在實踐活動課與實驗中,鼓勵學生在求異中勇于創新,這樣既有利于學生的思維多樣性,又有利于激發學生勇于創新的熱情。充分利用物理實驗來幫助學生加深對知識的理解,提高學生探索問題和解決問題的能力,激發學生的創新思維。
2.5 培養科學精神
科學精神是指世界觀的科學性質,是科學在其歷史發展中形成的思維方式、價值取向、行為規范和傳統的總和,體現著科學作為社會現象的文化內涵,是科學實現其社會文化職能的重要形式。對科學精神應加以正確的理解:一是探索精神,對未知事物的好奇心;二是懷疑精神,就是不要輕信,不寬容;三是實證精神,就是不能靠主觀來判斷,能夠重復性,能夠被別人獨立驗證,能夠做概率統計;四是理性精神,要有嚴密的邏輯,抱著懷疑的態度,以證據為基礎,通過理性的思維進行判斷。實驗本身就是檢驗真理的標準,在實驗中只有堅持科學的精神正確地完成實驗,通過實驗的結論來檢驗理論的可靠性,才能反映出事物發展的客觀必然性。
3 物理實驗教學與消防指揮員的培養有機結合
物理實驗是物理學的一個分支學科,消防指揮專業屬于一門新興的邊緣性學科,從表面看,兩個學科似乎關系不大,但是從一名合格消防指揮人員的素質構造和物理實驗的功能上來看,兩者之間有著必然的聯系:物理實驗是一門培養操作能力的基礎學科,消防指揮員正是需要將學到的理論知識轉化為實際戰斗能力的操作者。如果能在物理實驗中把學生的動手操作能力培養好了,使兩者能有機結合,則物理實驗功能就能很好地為消防指揮專業服務。
3.1 物理實驗可加強消防指揮員理論知識的學習
物理學作為一門非常重要的基礎性學科,它的發展已經深入其他多個領域,基本涵蓋了消防學所涉及知識的學科范圍,在后續的專業課學習中,很多課程都直接或者間接應用到物理學知識,如物理學中的流體力學內容直接應用到消防供水課程中,振動和波動應用到消防通訊中,電學知識應用到電氣防火中,力學部分應用到戰術、裝備等。而在這些內容的學習中,物理實驗又是必不可少的課程,必須通過物理實驗的支撐和鞏固,才能完成理論知識的學習。因此說,駕起物理學這駕馬車需要理論物理和實驗物理這兩個輪子同時、穩步地前行,才能保證專業知識的學習。
3.2 物理實驗可加強消防指揮員作戰能力的培養
在物理實驗中,需要學生自己去動手準備器材設備,然后把這些器材設備正確操作使用,按照實驗的操作順序一步一步完成這個實驗,最終得到實驗結論,寫出實驗報告。這就類似一場戰斗的過程:有準備、有組織、有條理地去打這場戰斗,直到最終取得戰斗的勝利,最后進行戰評、總結經驗。通過大量有針對性的實驗,不斷培養起學生的這種能力,然后逐漸與后續的業務訓練課很好地融會貫通,這無疑就加強了學生作戰能力的培養。
3.3 物理實驗可加強消防指揮員指揮能力的培養
指揮能力其實就是一種臨場應變能力和管理能力的集中體現。臨場應變能力的培養就是一種創造性思維的培養,物理實驗的目的恰恰就是要“培養學生的創新能力”。物理實驗就是一門操作性、創造性很強的課程,在實驗中要大膽創新、鼓勵創新,要大膽嘗試不同的方法,多采用一些新奇的方法,只要最終能得到實驗結果,這些方法就是創新的辦法。教學中就是要通過這樣的方法來培養鍛煉學生在實際操作中的創造性思維。培養管理能力就是要加強管理者具有正確的判斷能力、組織能力和客觀、理性、實事求是的精神態度。物理實驗是靈活的,但又是嚴謹的,在做物理實驗時一定要嚴謹地把握好每一個環節,否則會產生“失之毫厘、謬以千里”的結論。所以實驗培養出實驗者一種理性但又發散的思維、嚴謹但又求實的作風、堅持真理但又敢于懷疑的精神,這就是通過物理實驗來培養出一個合格管理者的方法。
4 結語
物理實驗和消防指揮是兩個不同性質的學科專業,物理實驗也不能直接應用于搶險救援和社會救助,但是可以通過這樣一種方式,把學生在物理實驗過程中總結出來的方法、思想、精神應用到學習中和實戰中,使學校培養出來的學生是有“打能出奇制勝、管能科學有效”能力的合格指揮人才,保證學校教育的成功性。
參考資料
理論物理學家費曼在康奈爾大學當教授時,正處于生命的低潮期:對物理學產生厭倦,失去了頭緒,而他又并不愿意停止探索,心中壓力很大,甚至覺得自己不配當教授。
有一天,他想起一件過去的小事:念高中時,他看見自來水龍頭流水逐漸減少,就想計算出“水流曲線”。其實他知道,這個計算并沒有實際意義,只是玩著快樂罷了。他覺得,當年這種對待物理學的態度才是健康的,而今天的苦惱除了自我折磨外,并沒有其他功用。于是他決定放棄“偉大追求”,以“理”的心態面對生活。
也就在那一周的某天,費曼在學校餐廳里閑坐,看見有人旋轉碟子玩。碟子邊轉邊擺動,使他產生興趣,便在那里計算碟子轉動的方程式。隨后他聯想到電子軌道在相對論發生作用的情況中會如何運動以及量子動力學。再后來,很久以前中斷的一個研究課題也因為碟子而重現生機――費曼說,他那一度被壓抑得像個密封的瓶子一樣的大腦,終于開蓋了,里面的東西毫無阻塞地流淌出來,一切都不費力。這件事導致的直接結果是費曼獲得諾貝爾獎――因為“費曼圖”以及其他研究。
我在敘述以上故事的時候,聯想到以前看過的關于科學大師的類似故事,比如元素周期表的誕生,是因為門捷列夫在一次夢中受到了啟示 ;而X射線之所以被發現,則是倫琴偶然在黑暗的實驗室內看見離黑紙嚴密包裹的放電管約一米處的熒光屏發出閃光 ;至于青霉素的發明,就更偶然了,弗萊明研究葡萄球菌,因為蓋子沒蓋好,培養細菌用的瓊脂上附了層青霉菌,而它又是從研究青霉菌的鄰居學者窗口飄進的……這些偉大發現(發明)的產生過程,對于我們看故事的人來說,更多的是一種“碟子里的玄機”式的趣味,缺少隆重意義,因為我們的教育傳統是藐視偶然的,我們常常嚴肅地認為這類事必須表現為“皓首窮經”、“板凳要坐十年冷”等等。我們非常注重形式所表現出來的“意義”,而這種“意義”在很大程度上又構成我們思想、語言的暴力。
――如果費曼這位公認的“科學玩童”也十分注重表面“意義”的話,他可能就不會去研究碟子了――而這樣,就可能會推遲甚至阻止他成為一位理論物理學大師。
摘自《每日新報》
希格斯玻色子常被媒體稱為“上帝粒子”。當歐洲核子研究中心在2012年7月4日宣布發現具有希格斯玻色子若干特征的新粒子后,提出相關理論的英國愛丁堡大學退休教授彼得·希格斯成了關注焦點。在愛丁堡大學于7月6日請希格斯教授出席的新聞會上,他在回答相關問題時作了如下的解釋。
“‘上帝粒子’這個名字與我沒有關系,它來自一個玩笑。”希格斯說,多年前有人在撰寫關于希格斯玻色子的文章時,由于覺得這種粒子實在太難找到,便開玩笑地將其稱為“上帝詛咒的粒子”。但后來某位編輯覺得這個名字不太好,就將其改成了“上帝粒子”。所以,“上帝粒子”是對一種新的亞原子粒子——希格斯粒子的風趣稱呼。
希格斯說,科學家們在進行嚴肅討論時都不用“上帝粒子”這個名稱,但它的確非常吸引普通公眾的眼球。
尋找希格斯粒子非常不容易,需要有巨大的能量,而產生超高能量需要世界上最強大的粒子加速器將粒子加速后對撞。希格斯粒子壽命非常短暫,只有億億分之一秒,即使在實驗中產生了希格斯粒子,它也會立即衰變成其他粒子。科學家們只能從衰變產生的粒子中尋找希格斯粒子的蛛絲馬跡。
歐洲核子研究中心(CERN)北京時間2012年7月4日下午宣布,CERN的Atlas(超環面儀器)實驗和CMS(緊湊繆子線圈)實驗都觀測到新粒子,該粒子與科學界尋求已久的被稱為“上帝粒子”的希格斯玻色子疑似。
“CERN今天公布的只是一個初步結果,目前還不能最終確認觀測到的新粒子就是希格斯玻色子。”中科院高能所兩位科學家表示,雖然科學家們心中都認為新粒子很可能是“上帝粒子”,但是為了科學的嚴謹性,至少需要一年以上時間才能確認結果。
基本粒子不基本
自從文明的曙光降臨大地,人類便孜孜不倦地探求宇宙內在的規律。 面對千變萬化的自然現象,人類自古以來就企圖用少數幾種“元素”來歸納它們。到了19世紀末期,科學家們認為所有物質都是由不可分割的原子組成的。可是人們發現了“放射性”現象。
“放射性”這個術語是居里夫人提出來的,用來描述鈾的輻射能力。
放射性元素能夠自發地從不穩定的原子核內部放出粒子或射線(α射線、β射線、γ射線等)。α射線是高速的氦原子核,β射線是高速電子流,γ射線是光子。
在β衰變中,放射性元素的原子核內的一個中子衰變成一個質子、一個電子以及一個反中微子。
如果不假定有反中微子的存在,在β衰變中,能量將不守恒,這在物理學中是不能接受的,所以在1931年,奧地利科學家泡利提出了中微子假設。他假定在放射性元素β衰變中,產物粒子不僅僅是電子,還有一個中性的微小粒子,即中微子,中微子的質量假定是零。
到了上世紀30年代初期,物理學家感到很滿意,因為他們找到了構成原子的基本粒子。它們是那樣的簡單,一共是4種粒子,即質子、中子、電子以及假設中的中微子。當然還有光子,光子是電磁波的基本粒子。
可是,物理學家并不滿足,他們著手進一步研究質子和中子的內部結構。在1935年,日本科學家湯川秀樹假定原子核內有π介子的存在,這個預言在1947年被實驗證實。所謂介子,是指質量在質子和電子之間的粒子。由于宇宙射線的觀測以及加速器技術的發展,科學家們發現了許多介子,它們有π±,π0,ρ,k±,k0 等等。這些粒子都是短壽命的,存在時間不超過1微秒。此外,科學家們還發現了質量比質子大的許多重子:Σ±,Σ0,Ξ±,Ξ0,Λ等等。每種粒子都有反粒子,這樣一來,基本粒子的總數達數十種。情況似乎回到了門捷列夫發現元素周期律前的狀態。
基本粒子的質量用兆電子伏特(MeV)表示, 1000兆電子伏特 = 1京電子伏特(GeV)。電子質量是0.51 MeV;質子質量是938 MeV,接近于1 GeV。
其實,后來發現的所謂“基本粒子”,壽命不超過1納秒,連一瞬間都說不上,所以稱為共振態粒子。上世紀50 年代初,一些大型加速器陸續建成,使人們有可能利用加速器所加速的粒子來轟擊原子核。自1951年美國物理學家費米首次發現共振態粒子以來,到1964年人們發現的粒子種類達到了33種。至上世紀80年代,已發現的共振態粒子達300多種。物理學家們頭暈了。
標準模型是怎么一回事
除了基本粒子的研究,物理學家把自然界的相互作用力歸納為四種力,它們是萬有引力、電磁力、強相互作用力和弱相互作用力。當人們的研究逐步進入原子核內部后,理論物理學家們開始嘗試著建立一種統一的理論來解釋后面這三種力,這就是粒子物理的“標準模型”。
標準模型把基本粒子分類為費米子和玻色子兩類粒子——費米子是組成物質的粒子,玻色子則是傳遞各種作用力的粒子。費米子被物理學家比喻為建造宇宙萬物的磚塊,玻色子則被比喻為水泥。質子和中子屬于費米子,π介子是玻色子。光子能夠傳遞電磁力,被歸為玻色子。
“基本粒子”如此之多,難道它們真的都是最基本、不可分的嗎?近40年來大量實驗事實表明中子和介子等是有內部結構的。于是在1964年,美國物理學家蓋爾曼提出了夸克模型,他認為介子由夸克和反夸克所組成,重子由三個夸克組成。他因此獲1969年物理獎。
在夸克理論提出后,人們認識到基本粒子本身也有復雜的結構,故現在的“基本粒子”的提法與1964年以前不同。物理學家根據作用力的不同,把費米子分為強子和輕子,加上玻色子,共三大類。
強子就是所有參與強力作用的粒子的總稱,它們由夸克組成。已發現的夸克有6種,它們是:頂夸克、上夸克、下夸克、奇異夸克、粲夸克和底夸克。其中理論預言的頂夸克,在2007年由美國費米實驗室發現。現有粒子的絕大部分屬于強子,例如質子、中子、π介子等等。
輕子就是只參與弱力、電磁力和引力作用,而不參與強相互作用的粒子的總稱。輕子共有6種,包括電子、電子中微子、μ子;μ中微子、τ子、τ中微子。電子、μ子和τ子是帶電的,中微子都不帶電;τ子是在1975年發現的,又叫重輕子。
玻色子也屬于基本粒子。傳遞弱核力的有W玻色子及Z玻色子,傳遞強核力的有8種膠子,它們統稱為“規范玻色子”。
由于“基本粒子”不基本,所以物理學家有時把那些后來發現的粒子稱為亞原子粒子。
“標準模型”是現代物理學家的“杰作”。我現在把它稱為粒子物理學的“三角大樓”,它是支配建造宇宙萬物的“司令部”。現在,三個大樓中的有些人員已經到位并開始工作,可是中央控制室的“首長”卻遲遲沒有出現,作為“三角大樓”設計師的現代物理學家怎么會不著急呢?
在“標準模型”中,理論物理學家們假定傳遞弱核力的物理場是“規范場”,類似于光子,理論上“弱力規范場”的質量為零。如果這樣,怎么說明質子、電子有靜止質量呢?也就是說,理論物理學家們看好的“規范場論”一開始就遇到了嚴重的困難。這時,希格斯等人想出了一個補救的辦法,他們在1964年提出,在弱力規范場的數學方程式中人為地加上一個函數項。這個函數項被解釋為來源于“真空”,它被稱為希格斯機制,后來又被稱為“希格斯場”,也稱為希格斯玻色子。總之,有了希格斯先生假定的函數項,理論物理學家們可以調節數學方程式中的幾個參數,預言了W玻色子及Z玻色子,后來它們在高能加速器實驗中被發現。正因為這樣,希格斯玻色子被稱為物質的質量之源。
令人著急的是,支配建造宇宙萬物粒子物理學的“三角大樓”的“司令部”的“首長”——希格斯玻色子卻遲遲沒有出現。如果找不到這種粒子,“標準模型”的“三角大樓”將成為一項“爛尾工程”。
探索“上帝粒子”的代價和前景
今年7月4日,歐洲核子研究中心(CERN)終于宣布在能量為125GeV附近找到了一種新亞原子粒子,這種粒子有可能就是“上帝粒子”——希格斯玻色子。為了這個結果,歐洲核子研究中心不惜耗費了10年時間,耗資133億美元,建造了大型強子對撞機(LHC)。
中國科學院高能物理研究所在7月4日下午視頻連線直播了公布實驗結果的CERN學術講座。該所參與CERN兩個實驗的科學家對媒體表示,CERN實驗觀測到新粒子可能是希格斯粒子的初步結果,具有里程碑式的科學意義。在全球合作的CERN實驗中,中國提供經費和參與科研人員所占比例在百分之一左右,但中國的貢獻“遠遠超過百分之一”。
他們表示CERN公布的只是一個初步結果,目前還不能最終確認觀測到的新粒子就是希格斯波色子。要確認“上帝粒子”至少還需一年時間。
大型強子對撞機的作用,是讓高能質子兩兩對撞,捕獲所產生的“碎片”,科學家需要從這些“碎片”中尋找“上帝粒子”。用碰撞的方法將微觀粒子打碎,可以比喻為將兩個西瓜用力撞碎,這樣我們就能看到里面有些什么。只不過微觀粒子內部極為復雜,撞擊之后所產生的“碎片”,也是各式各樣,再進一步研究碰撞后到底能產生什么新粒子。
這次發現新亞原子粒子的歐洲大型強子對撞機,被深埋在100米的地下,周長有27公里,探測器有三四層樓房那么高,完全可以稱得上是個“巨無霸”。只要高能質子相撞時的速度足夠大,在這些碎片中就有可能發現一些以前從未出現過的微觀粒子。
在前三年上億次數據采集、分析的基礎上,歐洲核子中心的科學家們在2011年逐漸發現了一些新粒子存在的跡象。到2012年數據中新信號的統計顯著性比較讓人信服,新粒子是確實存在的。2012年6月下旬,歐洲核子中心內部決定在7月4日公布這個重大發現。他們從對撞機上取下最后一批數據,分析出結果,再在3000多人的合作組內通過評審,留給科學家的時間實際上只有兩周。歐洲核子中心大型強子對撞機上的CMS和ATLAS實驗都報告稱發現了新粒子,盡管大型強子對撞機所發現的這個新粒子的一些特性與尋找了幾十年的希格斯玻色子接近一致,但所發現的事例數還太少,并不能排除是其他粒子的可能。要最終證實這個新粒子是不是“上帝粒子”,還需要驗證它的很多物理性質。這可能要花很長的時間,甚至需要再建造一個正負電子對撞機來對這一粒子的性質做出判斷。
大型強子對撞機的實驗,無疑是人類在探索微觀世界歷程中的壯舉。“上帝粒子”有待進一步的驗證,它不是探索終點。
物理學家們懷著宗教般的虔誠,一直致力于理解物質的本質,企圖完成對所有物理現象的統一理論,從而獲得整個世界的終極知識。在建立終極理論的過程中,主流物理學家目前最關心的是希格斯粒子的發現,它似乎具有能左右21世紀物理學發展方向的重要因素。為了完成大統一理論,希格斯粒子成為統一“電磁力”與“弱力”的關鍵。物理學家還在努力尋找這兩者加上“強力”三者之間的關系。能統一說明此三者之間關系的理論即是大名鼎鼎的“大統一理論”(GUT, grand unified theory),如果再進一步,應該還有包括“重力”在內的理論。
英文名稱:Journal of Shanxi Normal University(Natural Science Edition)
主管單位:山西省教育廳
主辦單位:山西師范大學
出版周期:季刊
出版地址:山西省臨汾市
語
種:中文
開
本:大16開
國際刊號:1009-4490
國內刊號:14-1263/N
郵發代號:22-179
發行范圍:國內外統一發行
創刊時間:1986
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