物理理论的逻辑顺序.PDF

维普资讯 高 校 论 坛 肉肛．科技 2006年筻5期 物理理论的逻辑顺序 陈 宁 陈少鸿 【河 南质量工程职 业学院 ) 摘 要 本文依据物理学的发展史，从经典物理、现代物理学的发展顺序及其内在联系出发，得出物理学各分支是物理理论 的逻辑发展的必然结果 关键词 物理理论 经典物理 逻辑顺序 打开任何一本大学普通物理教科书，我们会发现，这些书总是 的相互作用；通过对原子核的深入研究，发现物质之间还有两种短 先讲力学，再讲电磁学、相对论、量子理论，最后还要讲原子物 程的相互作用，即强相互作用和弱相互作用。 理、核物理和基本粒子。物理学家把不同的物理分支组成—个逻辑 粒子物理学又称高能物理．它研究比原子核更深层次的微观世界 体系，而上述次序就是物理学的各个分支在这个体系中的逻辑顺 中物质的结构和在很高能量情况下，这些物质的相互转化的现象．以 序。现将物理理论的发展顺序分析如下： 及产生这些现象的原因和规律。它是当代物理学发展的前沿之一。 通过粒子物理学的研究，发现所有粒子都是成双配对的。配对 1 经典物理学的发展顺序 的粒子成为正 、反粒子。正 、反粒子一部分性质完全相同，另一部 尽管亚里士多德写过一本 物理学)，但物理学是从经典力学 分性质完全相反。粒子物理学的另一重大发现是．没有一种粒子 开始的。经典力学又称牛顿力学，是物理学、天文学许多学科的基 (包括电子和质子)是不生不灭、永恒不变的，在一定条件下都能 础。爱因斯坦说： 物“理学实际上是以发明质量、力和惯性为开端 产生和消灭。 ‘ 的。” 实验表明：波粒二象性以及粒子的产生和消灭是微观、高速物 牛顿曾把电力、磁力和万有引力进行比较，他希望把电力和磁 理现象过程中的普遍现象 量子力学能反映物质粒子波粒二象性， 力统一于一个引力公式之中。牛顿的思想虽然没有得到实验的证 但不能反映粒子的产生和消灭。经典场论能反映波动的场的产生和 实，但却深深地影响了电磁学的发展。库仑定律的确立 ，在很大程 消灭 ，但不能反映波粒二象性。为了克服这种局限性，可以按照将 度上是借助于万有引力定律的类比而实现的。 经典力学改造成为量子力学的方法，将经典场论改造成量子场论。 牛顿一生的重大成就之一是万有引力定律的建立，两质点之间 量子电动力学是最早建立的量子场论。现在建立的一切关于微观、 的万有引力沿着它们之问的连线发生作用，两个电荷之间的作用力 高速物理现象的基本理论都是量子场论。 也是这样。这些力被看作是超距作用，也就是说，这些力的传递既 物理学家在量子场论的基础上进行的着统一场论的研究，试图 不需要时间，也不需要媒介。然而，在电和磁之间的联系被发现以 揭示4种基本相互作用的共同本质和内在联系。20世纪6o年代 ，格 后 ，人们认识到电磁力与万有引力有相似的地方，也有不同之处。 拉肖、萨拉姆和温伯格提出电弱统一理论，这个理论是相当成功 法拉第认为，空间有场 ，场中充满力线，力的作用以场为中心，以 的，它的一些语言得到实验的证实。在电弱统一理论取得成功的基 有限速度传播。麦克斯韦进一步发展了法拉第的思想。这些思想却 础上 ，物理学家又开始了新的探索 ，其 目标是要把强相互作用， 是与l9世纪 占统治地位的牛