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物理学照亮世界

PhysicsEnlightenstheWorld

———20世纪物理学对世界的奉献

华东师范大学物理系

钱振华;20世纪初，相对论和量子力学的建立标志着现代物理学的诞生，物理学不仅在探究物质的本质，揭示宇宙的奥秘方面取得了巨大的理论成果，而且在核能、激光、半导体、现代通讯、信息技术等一系列技术的开展与进步方面作出了重要奉献。

20世纪是物理学的世纪;2004年6月10日，联合大会鼓掌通过决议，规定2005年为“世界物理年”。决议确认：

物理学是认识自然界的根底；

物理学是当今众多技术开展的基石；

物理教育为培养人的开展提供了必要的科学根底。;1905年，26岁的爱因斯坦一连创作了5篇论文，先后发表在德国莱比锡《物理学杂志》上，震撼了世界。因此，这一年被称为人类历史上的“奇迹年”，以其3个不同领域取得了划时代的成就，奠定了他作为20世纪科学巨人的根底。;在伯尔尼瑞士专利局的Einstein，1905;一、核物理与核技术的开展

二、以半导体物理为根底的信息技术开展

三、激光科学与技术的开展

四、分子生物学与生命科学的开展

五、现代宇宙学的开展;一、核物理与核技术的开展;8;核能;;11;我国的原子弹与氢弹;磁压缩聚变(未来能源);Takamak装置(Princeton);2006年11月21日

这是值得记录的日子

国际热核聚变实验反响堆方案协议在法国巴黎签署。

这是一个人类探索聚变能源开发的历史性时刻。;总投资99亿欧元，实验室建在法国；

这是一次大型国际合作，欧盟、中国、美国、日本、韩国、俄罗斯和印度参加，成果平等共享；

方案历时35年〔10年建成，20年试验运行，5年停运关闭〕；

方案新建一座圆环型磁悬浮实验室，把聚合反响堆置于其中。;核技术

—在工业、农业、医学等方面的应用

;18;核磁成象;二、以半导体物理为根底的信息技术开展;1925—1926量子力学建立

1928—1929半导体理论：

能带、空穴、n和p型半导体

1947年创造晶体管

1962年制成集成电路

1970年制成大规模集成电路、超大规模集成电路

90年代一块手指甲大小的芯片??有500万个晶体管;第一个晶体三极管(Bardeen等，1947);由大规幕集成电路组成的处理器

(Intel,1985，1百万个);芯片(Intel，90年代，500万个);大规模集成电路与根底物理的关系;26;27;28;29;强子对撞机和同步辐射装置

(CERN的强子对撞机，17英里周长，在地下，小圈是同步辐射);扫描隧道显微镜;扫描隧道显微镜图象

(图中为Cu外表上放48个Fe原子，可看到外表电子态的干预);开展方向;单电子晶体管

(目前晶体管开关工作一次约1000个电子驱动);贝尔在演示〔1892〕;光纤通讯;三、激光科学与技术的开展;激光开展史

;39;第一台激光器〔Maiman,1960〕;现代的激光实验室;?激光冷却;第一个Bose-Einstein凝聚实验〔Colorado,1995〕;原子激光;原子钟

〔铯钟，NIST,精度10－14,一千万年误差一秒);计时与定位;四、分子生物学与生命科学的开展;DNA发现的启示;用X射线测定DNA的双螺旋结构

(1953，Watson,Wilkins(生物),Crick(物理),Franklin(化学〕);DNA结构的计算机图

(双螺旋，碱基配对(白色〕被磷酸糖连接在一起);DNA分子的透射电镜照片

〔1983,放大1万5千倍〕;五、现代宇宙学的开展;1948年伽莫夫〔G.Gamow〕在广义相对论宇宙论的根底上提出了宇宙大爆炸的起源说，提出了两大预言：

1.宇宙早期的氦〔He〕元素丰度约为25%；

2.今天还应该残存10k左右电磁辐射背景，这是宇宙早期退耦光子留下的痕迹。;1964年彭齐阿斯〔Penzias〕和威尔逊〔Wilson〕在卫星通信的研究中无意间发现了3k的微波背景辐射，最有力支持了大爆炸宇宙学—使其成为标准宇宙模型。;;1980年古斯〔Guth〕，1982年林达〔Linda〕提出了暴涨宇宙论〔Inflation〕克服了大爆炸宇宙学的一些疑难。;2003年根据WMAP〔微波各向异性探测器〕的观测记录确认

1.宇宙年龄约13.7×109年

2.宇宙空间—时间是平坦的

3.哈勃常数等于71km·s-1·Mpc-1

4.宇宙物质构成为：

普通物质4%

暗物质23%