第一篇：淺談凝聚態(tài)物理學(xué)的歷史發(fā)展與研究

淺談凝聚態(tài)物理學(xué)的歷史發(fā)展與研究

摘要：所謂“凝聚態(tài)”，指的是由大量粒子組成，并且粒子間有很強(qiáng)相互作用的系統(tǒng)。自然界中存在著各種各樣的凝聚態(tài)物質(zhì)。固態(tài)和液態(tài)是最常見(jiàn)的凝聚態(tài)。低溫下的超流態(tài)，超導(dǎo)態(tài)，玻色-愛(ài)因斯坦凝聚態(tài)，磁介質(zhì)中的鐵磁態(tài)，反鐵磁態(tài)等，也都是凝聚態(tài)。當(dāng)代物理學(xué)把固態(tài)物質(zhì)和液態(tài)物質(zhì)統(tǒng)稱(chēng)為凝聚態(tài)物質(zhì)。本文就凝聚態(tài)物理的內(nèi)容和發(fā)展進(jìn)行綜合性的概述。

關(guān)鍵詞：凝聚態(tài)凝聚態(tài)物理固體物理超導(dǎo)物理

引言: 凝聚態(tài)物理學(xué)是當(dāng)今物理學(xué)最大也是最重要的分支學(xué)科之一。研究由大量微觀(guān)粒子(原子、分子、離子、電子)組成的凝聚態(tài)物質(zhì)的微觀(guān)結(jié)構(gòu)、粒子間的相互作用、運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其物質(zhì)性質(zhì)與應(yīng)用的科學(xué)。它是以固體物理學(xué)為主干，進(jìn)一步拓寬研究對(duì)象，深化研究層次形成的學(xué)科。其研究對(duì)象除了晶體、非晶體與準(zhǔn)晶體等固體物質(zhì)外，還包括稠密氣體、液體以及介于液體與固體之間的各種凝聚態(tài)物質(zhì)，內(nèi)容十分廣泛。其研究層次，從宏觀(guān)、介觀(guān)到微觀(guān)，進(jìn)一步從微觀(guān)層次統(tǒng)一認(rèn)識(shí)各種凝聚態(tài)物理現(xiàn)象；物質(zhì)維數(shù)，從三維到低維和分?jǐn)?shù)維；結(jié)構(gòu)從周期到非周期和準(zhǔn)周期，完整到不完整和近完整；外界環(huán)境從常規(guī)條件到極端條件和多種極端條件交叉作用等,形成了比固體物理學(xué)更深刻更普遍的理論體系。經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，凝聚態(tài)物理學(xué)已成為物理學(xué)中最重要、最豐富和最活躍的分支學(xué)科，在諸如半導(dǎo)體、磁學(xué)、超導(dǎo)體等許多學(xué)科領(lǐng)域中的重大成就已在當(dāng)代高新科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中起關(guān)鍵性作用，為發(fā)展新材料、新器件和新工藝提供了科學(xué)基礎(chǔ)。前沿研究熱點(diǎn)層出不窮，新興交叉分支學(xué)科不斷出現(xiàn)，是凝聚態(tài)物理學(xué)科的一個(gè)重要特點(diǎn)；與生產(chǎn)實(shí)踐密切聯(lián)系是它的另一重要特點(diǎn)，許多研究課題經(jīng)常同時(shí)兼有基礎(chǔ)研究和開(kāi)發(fā)應(yīng)用研究的性質(zhì)，研究成果可望迅速轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力.一、凝聚態(tài)物理學(xué)的歷史和發(fā)展

凝聚態(tài)物理學(xué)起源于19世紀(jì)固體物理學(xué)和低溫物理學(xué)的發(fā)展。70年代特別是80年代之后, 由于固體物理學(xué)和研究范圍在不斷擴(kuò)大，其涉及的概念體系也開(kāi)始變遷的轉(zhuǎn)移，固體物理學(xué)這一名詞常被“凝聚態(tài)物理學(xué)”所取代。隨著液體物理，半導(dǎo)體物理，超導(dǎo)物理，納米材料等科學(xué)的發(fā)展，凝聚態(tài)物理學(xué)逐漸成為物理學(xué)科內(nèi)一門(mén)不可或缺的分支。

1.1.凝聚態(tài)物理學(xué)的萌芽時(shí)期——固體物理學(xué)的建立

固體物理學(xué)是研究固體的性質(zhì)、它的微觀(guān)結(jié)構(gòu)及其各種內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，以及這種微觀(guān)結(jié)構(gòu)和內(nèi)部運(yùn)動(dòng)同固體的宏觀(guān)性質(zhì)的關(guān)系的學(xué)科。

19世紀(jì)，人們對(duì)晶體的認(rèn)識(shí)逐漸深入。1840年法國(guó)物理學(xué)家?jiàn)W古斯特·布拉維導(dǎo)出了三維晶體的所有14種排列方式，即布拉維點(diǎn)陣。1912年，德國(guó)物理學(xué)家馮·勞厄發(fā)現(xiàn)了X射線(xiàn)在晶體上的衍射，開(kāi)創(chuàng)了固體物理學(xué)的新時(shí)代，從此，人們可以通過(guò)X射線(xiàn)的衍射條紋研究晶體的微觀(guān)結(jié)構(gòu)。

1984年發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)周期結(jié)構(gòu)以及分形結(jié)構(gòu)中波的傳播都存在一些新現(xiàn)象。在低溫下考慮波的相干性,電輸運(yùn)現(xiàn)象會(huì)出現(xiàn)一些新結(jié)果,在介觀(guān)物理領(lǐng)域中觀(guān)測(cè)到一系列反映量子相干性的效應(yīng)。由此看來(lái),固體物理學(xué)范式擴(kuò)大,由周期結(jié)構(gòu)到非周期結(jié)構(gòu),可以容納許多物理學(xué)研究的新領(lǐng)域。能帶理論是建立在單電子近似的基礎(chǔ)上的,也就是說(shuō)忽略了電子間的相互作用。但實(shí)際上這種相互作用總是存在,因而在能帶的計(jì)算中需要引入相應(yīng)的修正項(xiàng)。50—60年代發(fā)展起來(lái)的電子密度泛函理論較好地處理了這一問(wèn)題,朗道的費(fèi)米液體理論也表明了其元激發(fā)(準(zhǔn)粒子)仍和費(fèi)米氣體相似,而相互作用則導(dǎo)致這些粒子“穿衣戴帽”。但是電子的相互作用也可能導(dǎo)致質(zhì)的躍變;交換相互作用引起了鐵磁性與反鐵磁性,電子與聲子相互作用導(dǎo)致了電子的配對(duì)(BCS理論)而出現(xiàn)超導(dǎo)電性。另外,電子間的相互作用也引發(fā)了金屬到絕緣體的轉(zhuǎn)變(莫特轉(zhuǎn)變)。這些工作引起科學(xué)家對(duì)相變問(wèn)題的重視。也引導(dǎo)了從固體物理學(xué)漸變?yōu)槟蹜B(tài)物理學(xué)。

1.2凝聚態(tài)物理學(xué)的發(fā)展——諸多物理學(xué)科的融入

70年代特別是80年代之后, 由于固體物理學(xué)和研究范圍在不斷擴(kuò)大，其涉及的概念體系也開(kāi)始變遷的轉(zhuǎn)移，固體物理學(xué)這一名詞常被“凝聚態(tài)物理學(xué)”所取代。固體物理學(xué)的不足之處是對(duì)粒子之間相互作用不夠重視也變得非常明顯，凝聚態(tài)物理學(xué)的誕生正好彌補(bǔ)其不足之處。

從固體物理到凝聚態(tài)物理，凝聚態(tài)物理學(xué)的內(nèi)容不斷被充實(shí)、拓展，進(jìn)而融入了液體物理，半導(dǎo)體物理，超導(dǎo)物理，納米材料等，凝聚態(tài)物理逐漸成為了一門(mén)十分重要的物理學(xué)科。

1.3凝聚態(tài)物理學(xué)的現(xiàn)狀——最重要的分支學(xué)科之一

凝聚態(tài)物理學(xué)是當(dāng)今物理學(xué)最大也是最重要的分支學(xué)科之一。研究由大量微觀(guān)粒子(原子、分子、離子、電子)組成的凝聚態(tài)物質(zhì)的微觀(guān)結(jié)構(gòu)、粒子間的相互作用、運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其物質(zhì)性質(zhì)與應(yīng)用的科學(xué)。它是以固體物理學(xué)為主干，進(jìn)一步拓寬研究對(duì)象，深化研究層次形成的學(xué)科。其研究對(duì)象除了晶體、非晶體與準(zhǔn)晶體等固體物質(zhì)外，還包括稠密氣體、液體以及介于液體與固體之間的各種凝聚態(tài)物質(zhì)，內(nèi)容十分廣泛。

近年，對(duì)于凝聚態(tài)物理的研究方向主要有：高溫超導(dǎo)及相關(guān)強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系的基本電子性質(zhì)、低維自旋和電荷系統(tǒng)、納米功能材料的基本電子性質(zhì)研究、自旋電子學(xué)材料基本性質(zhì)等。

以下為近20年來(lái)凝聚態(tài)物理的研究熱點(diǎn)：

1.準(zhǔn)晶態(tài)的發(fā)現(xiàn)（1984年）

2.高溫超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)YBaCuO2（釔鋇銅氧化物）（1986年）

3.納米科學(xué)（1984年）

4.材料的巨磁阻效應(yīng)LaSrMnO3（1992年）

5.新的高溫超導(dǎo)材料MgB2（2001年）

二、凝聚態(tài)物理學(xué)的研究

凝聚態(tài)物理的研究對(duì)象，從最開(kāi)始的固體物理，拓展到了液體物理，從晶體拓展到了非晶體，更有超導(dǎo)物理，納米材料等。凝聚態(tài)物理的研究獲得了巨大的進(jìn)展。目前，凝聚態(tài)物理的研究方向主要有：高溫超導(dǎo)及相關(guān)強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系的基本電子性質(zhì)、低維自旋和電荷系統(tǒng)、納米功能材料的基本電子性質(zhì)研究、自旋電子學(xué)材料基本性質(zhì)等。

2.1半導(dǎo)體物理的研究

布洛赫的能帶理論為半導(dǎo)體物理的形成奠定了理論基礎(chǔ)。此后，威爾遜在用能帶理論解釋金屬、絕緣體、半導(dǎo)體的區(qū)別的基礎(chǔ)上，又提出了雜質(zhì)能級(jí)的概念，對(duì)半導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)理有了新的認(rèn)識(shí)。1939年，原蘇聯(lián)的達(dá)維多夫、英國(guó)的莫特、德國(guó)的肖特基各自獨(dú)立提出了有關(guān)半導(dǎo)體整流作用的理論。

在理論探索的同時(shí)，從20-30 年代開(kāi)始，有人試圖制造晶體管，但未能獲得成功。

晶體管的發(fā)明是固體物理學(xué)發(fā)展的產(chǎn)物。而通過(guò)制訂嚴(yán)密規(guī)劃并組織科學(xué)家攻關(guān)，則促進(jìn)了這一成果的取得。從30年代起，貝爾實(shí)驗(yàn)室研究部下屬真空管分部主任凱利一直考慮用某種新的器件取代真空管，因?yàn)檎婵展苡性S多缺點(diǎn)，不能滿(mǎn)足電子技術(shù)日益發(fā)展的要求。凱利認(rèn)為，應(yīng)制訂一個(gè)研究規(guī)劃，深入地探索半導(dǎo)體，而先不考慮實(shí)用。1939年，凱利集中了一批優(yōu)秀的青年科學(xué)家，給他們提供良好的條件和充分的研究自由。1945年，貝爾實(shí)驗(yàn)室成立了固體物理研究組。理論物理學(xué)家肖克利任組長(zhǎng)，成員有巴丁和布拉頓等人。他們擬訂了周密的研究和實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行了艱苦的探索。肖克利提出了“場(chǎng)效應(yīng)”的預(yù)言。巴丁提出了半導(dǎo)體表面態(tài)和表面能級(jí)的概念。這些都對(duì)半導(dǎo)體理論的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。隨著每一個(gè)新觀(guān)點(diǎn)的提出，他們不斷修正實(shí)驗(yàn)方案。1947年12月23日，他們終于成功了。巴丁和布拉頓在一塊鍺晶片表面安放了兩根非常細(xì)的鎢金屬針。一根固定，另一根是加有負(fù)電壓的可精密移動(dòng)的探針。鍺片背面焊有一根粗一點(diǎn)的金屬絲。當(dāng)探針移動(dòng)到距離固定針0.05毫米處時(shí)，流過(guò)探針的電流發(fā)生微小起伏，竟引起固定針與鍺片背面粗金屬絲之間電流的大幅度變化。他們終于制成了世界上第一只點(diǎn)接觸晶體管。肖克利等三人獲1956年諾貝爾物理獎(jiǎng)。1949年，肖克利小組又提出了PN結(jié)的整流理論。1951年，他們又制造出NPN型和PNP型晶體管。1954年，美國(guó)得克薩斯儀器公司研制的第一只硅晶體管上市。1960年，霍恩尼公司和法爾奇德公司相繼發(fā)明出平面晶體管，使半導(dǎo)體器件發(fā)展到一個(gè)新階段，并為集成電路的產(chǎn)生和發(fā)展開(kāi)辟了道路。

晶體管的出現(xiàn)，促進(jìn)了半導(dǎo)體物理的發(fā)展。1958年，日本的江崎玲於奈發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體中的隧道效應(yīng)現(xiàn)象，并制造了隧道二極管。近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的“ 電子-空穴液滴” 現(xiàn)象引起人們的興趣。1978年，科學(xué)家獲得了電子-空穴液滴的照片，取得了研究的進(jìn)展。物理學(xué)家希望對(duì)此研究會(huì)完全弄清純半導(dǎo)體內(nèi)的各種元激發(fā)間的相互作用，并開(kāi)辟更廣闊的應(yīng)用前景。

2.2超導(dǎo)物理的研究

19世紀(jì)，英國(guó)著名物理學(xué)家法拉第在低溫下液化了大部分當(dāng)時(shí)已知的氣體。1908年，荷蘭物理學(xué)家海克·卡末林·昂內(nèi)斯將最后一種難以液化的氣體氦氣液化，創(chuàng)造了人造低溫的新紀(jì)錄-269 °C(4K)，并且發(fā)現(xiàn)了金屬在低溫下的超導(dǎo)現(xiàn)象。超導(dǎo)具有廣闊的應(yīng)用前景，超導(dǎo)的理論和實(shí)驗(yàn)研究在20世紀(jì)獲得了長(zhǎng)足進(jìn)展，臨界轉(zhuǎn)變溫度最高紀(jì)錄不斷刷新，超導(dǎo)研究已經(jīng)成為凝聚態(tài)物理學(xué)中最熱門(mén)的領(lǐng)域之一。

早在1911年，荷蘭的昂納斯首次發(fā)現(xiàn)了在4.2K時(shí)水銀電阻突然消失的超導(dǎo)電現(xiàn)象。1933年，邁斯納(1891-1959)發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)體內(nèi)部的磁場(chǎng)是保持不變的，而且實(shí)際上為零。這種完全抗磁性是超導(dǎo)體的另一個(gè)基本特性，被稱(chēng)為邁斯納效應(yīng)。1935年，倫敦兄弟(F.London，1900-1954；H.Lon －don，1907-1970)提出了描述超導(dǎo)體的宏觀(guān)電動(dòng)力學(xué)方程——倫敦方程。

第二次世界大戰(zhàn)以后，超導(dǎo)物理研究發(fā)展很快。1950年，弗留里希提出電子和晶格振動(dòng)之間的相互作用導(dǎo)致電子間的相互吸引是引起超導(dǎo)電性的原因。同年，麥克斯弗和雷諾等人同時(shí)獨(dú)立發(fā)現(xiàn)，超導(dǎo)的各種同位素的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度T.與同位素原子質(zhì)量M 之間存在如下關(guān)系：Tc∝M ↑－α；對(duì)于一般元素，α～1/2.這叫同位素效應(yīng)。1957年，巴丁、庫(kù)柏和施里弗共同提出了超導(dǎo)電性的微觀(guān)理論：當(dāng)成對(duì)的電子有相同的總動(dòng)量時(shí)，超導(dǎo)體處于最低能態(tài)；電子對(duì)的相同動(dòng)量

是由電子之間的集體相互作用引起的，它在一定條件下導(dǎo)致超流動(dòng)性；電子對(duì)的集體行為意味著宏觀(guān)量子態(tài)的存在。這就是著名的BCS 理論。它成功地解釋了超導(dǎo)現(xiàn)象，標(biāo)志著超導(dǎo)理論的形成，對(duì)后來(lái)的超導(dǎo)研究產(chǎn)生了極大的影響。1972年，巴丁三人共同榮獲諾貝爾物理獎(jiǎng)。1962年，英國(guó)年僅22歲的研究生約瑟夫森根據(jù)BCS 理論計(jì)算出，由于量子隧道的作用，可以有一直流電流通過(guò)兩個(gè)超導(dǎo)金屬中間的薄絕緣勢(shì)壘。這就是直流的約瑟夫森效應(yīng)。

他還提出了交流的約瑟夫森效應(yīng)。他的預(yù)言被以后的實(shí)驗(yàn)證實(shí)。人們利用約瑟夫森效應(yīng)制成了極其靈敏的探測(cè)器。1973年，約瑟夫森獲諾貝爾物理獎(jiǎng)。自超導(dǎo)電性發(fā)現(xiàn)起，人們就嘗試?yán)盟鼮槿祟?lèi)服務(wù)。但超導(dǎo)電性還不能在各領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的障礙在于超導(dǎo)體的臨界溫度太低。因此，從昂納斯的時(shí)代開(kāi)始，人們一直在尋找高臨界溫度的材料。80年代以來(lái)，高溫超導(dǎo)材料的研究取得長(zhǎng)足進(jìn)展。

1986年1 月，瑞士的繆勒和柏諾茲經(jīng)過(guò)3 年艱苦探索，用鋇鑭氧化物獲得了30K 的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度。1986年4 月，他們?cè)诘聡?guó)的《物理學(xué)雜志》宣布了這一成果，但未引起同行重視。其原因之一是論文只提到了這一材料的零電阻效應(yīng)，而沒(méi)有對(duì)抗磁性作探討。1986年10月，他們?cè)俅瓮陡澹隙怂苽涞臉悠肪哂型耆勾判?。不過(guò)這篇論文遲至1987年才發(fā)表。1986年11月，日本的內(nèi)田等人按照繆勒等人的配方制出了類(lèi)似材料，并證實(shí)了它的完全抗磁性。至此，繆勒和柏諾茲的研究工作得到公認(rèn)?？娎斩斯搏@1987年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1987年初，圍繞高溫超導(dǎo)材料展開(kāi)了一場(chǎng)激烈的國(guó)際角逐，掀起了全球超導(dǎo)熱。1987年2 月，美籍華裔科學(xué)家朱經(jīng)武用釔代替鑭，獲得了起始轉(zhuǎn)變溫度為90K的高溫超導(dǎo)陶瓷。3 天以后，中國(guó)科學(xué)院物理所趙忠賢研究組用釔鋇銅氧化物獲得了起始轉(zhuǎn)變溫度93K 的超導(dǎo)體。各國(guó)實(shí)驗(yàn)室不甘落后，紛紛用各種化合物進(jìn)行探索。一段時(shí)間內(nèi)，超導(dǎo)材料臨界溫度直線(xiàn)上升，簡(jiǎn)直是日新月異。1990年，日本日立研究所超導(dǎo)中心發(fā)現(xiàn)了釩系高溫超導(dǎo)材料，其臨界溫度達(dá)132K，并更新了銅系超導(dǎo)理論。中國(guó)國(guó)家超導(dǎo)研究中心同年研制出銻鉍系材料，臨界溫度也達(dá)132K.超導(dǎo)材料的應(yīng)用也獲得蓬勃發(fā)展。1990年7 月，日本宣布制成大型核反應(yīng)堆必不可少的超導(dǎo)線(xiàn)圈，效果提高了近千倍；此外還研制成世界上第一艘超導(dǎo)電磁推動(dòng)船。中國(guó)科學(xué)院物理所于1990年9 月研制出高溫超導(dǎo)薄膜，達(dá)到世界先進(jìn)水平。中國(guó)研制的高溫超導(dǎo)量子干涉探測(cè)器已試用于野外地磁測(cè)量，初步試驗(yàn)結(jié)果令人滿(mǎn)意，達(dá)到了世界先進(jìn)的技術(shù)性能指標(biāo)。

超導(dǎo)研究的下一個(gè)目標(biāo)是使超導(dǎo)臨界溫度達(dá)到常溫。人們正在探索新的途徑，嘗試用氟、氮、碳部分取代氧，或在釔鋇銅氧化物中加鈧、鍶和其他一些金屬元素。金屬氫的超導(dǎo)電性也是目前科學(xué)家極力研究的一個(gè)課題。高溫超導(dǎo)材料的突破，將導(dǎo)致一大群新技術(shù)的興起，并將對(duì)人類(lèi)文明產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

2.3納米材料的研究

地位所謂納米技術(shù)，是指在0.1~100納米的尺度里，研究電子、原子和分子內(nèi)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和特性的一項(xiàng)嶄新技術(shù)。

科學(xué)家們?cè)谘芯课镔|(zhì)構(gòu)成的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)納米尺度下隔離出來(lái)的幾個(gè)、幾十個(gè)可數(shù)原子或分子，顯著地表現(xiàn)出許多新的特性。納米效應(yīng)就是指納米材料具有傳統(tǒng)材料所不具備的奇異或反常的物理、化學(xué)特性，如原本導(dǎo)電的銅到某一納米級(jí)界限就不導(dǎo)電，原來(lái)絕緣的二氧化硅、晶體等，在某一納米級(jí)界限時(shí)開(kāi)始導(dǎo)電。這是由于納米材料具有顆粒尺寸小、比表面積大、表面能高、表面原子所占比例大等特點(diǎn)，以及其特有的三大效應(yīng)：表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀(guān)量子隧道效應(yīng)。

而利用這些特性制造具有特定功能設(shè)備的技術(shù)，就稱(chēng)為納米技術(shù)。

從迄今為止的研究狀況看，關(guān)于納米技術(shù)分為三種概念。第一種，是1986年美國(guó)科學(xué)家德雷克斯勒博士在《創(chuàng)造的機(jī)器》一書(shū)中提出的分子納米技術(shù)。根據(jù)這一概念，可以使組合分子的機(jī)器實(shí)用化，從而可以任意組合所有種類(lèi)的分子，可以制造出任何種類(lèi)的分子結(jié)構(gòu)。這種概念的納米技術(shù)未取得重大進(jìn)展。第二種概念把納米技術(shù)定位為微加工技術(shù)的極限。也就是通過(guò)納米精度的“加工”來(lái)人工形成納米大小的結(jié)構(gòu)的技術(shù)。這種納米級(jí)的加工技術(shù)，也使半導(dǎo)體微型化即將達(dá)到極限?，F(xiàn)有技術(shù)即便發(fā)展下去，從理論上講終將會(huì)達(dá)到限度。這是因?yàn)?，如果把電路的線(xiàn)幅變小，將使構(gòu)成電路的絕緣膜的為得極薄，這樣將破壞絕緣效果。此外，還有發(fā)熱和晃動(dòng)等問(wèn)題。為了解決這些問(wèn)題，研究人員正在研究新型的納米技術(shù)。第三種概念是從生物的角度出發(fā)而提出的。本來(lái)，生物在細(xì)胞和生物膜內(nèi)就存在納米級(jí)的結(jié)構(gòu)納米科技現(xiàn)在已經(jīng)包括納米生物學(xué)、納米電子學(xué)、納米材料學(xué)、納米機(jī)械學(xué)、納米化學(xué)等學(xué)科。從包括微電子等在內(nèi)的微米科技到納米科技，人類(lèi)正越來(lái)越向微觀(guān)世界深入，人們認(rèn)識(shí)、改造微觀(guān)世界的水平提高到前所未有的高度。

雖然距離應(yīng)用階段還有較長(zhǎng)的距離要走，但是由于納米科技所孕育的極為廣闊的應(yīng)用前景，美國(guó)、日本、英國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家都對(duì)納米科技給予高度重視，紛紛制定研究計(jì)劃，進(jìn)行相關(guān)研究。

三、凝聚態(tài)物理學(xué)的展望

通過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的努力,凝聚態(tài)物質(zhì)的研究已經(jīng)取得了一系列令人注目的成果,其中既有重要的基礎(chǔ)理論成果,如固體的能帶理論、點(diǎn)陣動(dòng)力學(xué)理論,磁性理論,超導(dǎo)電性理論,相變與臨界現(xiàn)象理論等,又有震動(dòng)世界的技術(shù)性成果,如半導(dǎo)體晶體管與激光器的誕生,新型鐵磁性材料的發(fā)展等。僅半導(dǎo)體的研究就有11位科學(xué)家獲得諾貝爾獎(jiǎng),超導(dǎo)體研究有8位科學(xué)家獲得了諾貝爾獎(jiǎng),預(yù)期這一領(lǐng)域還會(huì)有人獲獎(jiǎng)。應(yīng)該說(shuō)多數(shù)成果還是在結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的材料中獲得的,下一步應(yīng)朝向物質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜化的方向推進(jìn),這已成為科學(xué)界的共識(shí)。

結(jié)束語(yǔ)：凝聚態(tài)物理學(xué)所研究的對(duì)象是的我們?nèi)祟?lèi)的生產(chǎn)和生活有著密切的聯(lián)系，對(duì)社會(huì)生產(chǎn)力的提高起著巨大的推動(dòng)作用，每一項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，首先要有相應(yīng)的材料作基礎(chǔ)，新材料和器件的突破往往導(dǎo)致新的技術(shù)和及其產(chǎn)業(yè)的誕生。由于新結(jié)構(gòu)、新現(xiàn)象和新機(jī)制層出不窮,對(duì)人類(lèi)的智力構(gòu)成強(qiáng)有力的挑戰(zhàn)、跨學(xué)科的滲透，可以預(yù)見(jiàn)在將來(lái)很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，凝聚態(tài)物理學(xué)都一直會(huì)具有非常強(qiáng)的生命力，凝聚態(tài)物理學(xué)家們肯定也會(huì)大有作為。

參考文獻(xiàn)：

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第二篇：物理學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史

物理學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史

摘要：物理學(xué)的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期：古代物理學(xué)時(shí)期、近代物理學(xué)時(shí)期（又稱(chēng)經(jīng)典物理學(xué)時(shí)期）和現(xiàn)代物理學(xué)時(shí)期。物理學(xué)實(shí)質(zhì)性的大發(fā)展，絕大部分是在歐洲完成，因此物理學(xué)的發(fā)展史，也可以看作是歐洲物理學(xué)的發(fā)展史。

關(guān)鍵詞：物理學(xué)；發(fā)展簡(jiǎn)史；經(jīng)典力學(xué)；電磁學(xué)；相對(duì)論；量子力學(xué)；人類(lèi)未來(lái)發(fā)展 0 引言

物理學(xué)的發(fā)展經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的歷史時(shí)期，本文將其劃分為三個(gè)階段：古代、近代和現(xiàn)代，并逐一進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹其主要成就及特點(diǎn)，使物理學(xué)的發(fā)展歷程顯得清晰而明了。古代物理學(xué)時(shí)期

古代物理學(xué)時(shí)期大約是從公元前8世紀(jì)至公元15世紀(jì)，是物理學(xué)的萌芽時(shí)期。

物理學(xué)的發(fā)展是人類(lèi)發(fā)展的必然結(jié)果，也是任何文明從低級(jí)走向高級(jí)的必經(jīng)之路。人類(lèi)自從具有意識(shí)與思維以來(lái)，便從未停止過(guò)對(duì)于外部世界的思考，即這個(gè)世界為什么這樣存在，它的本質(zhì)是什么，這大概是古代物理學(xué)啟蒙的根本原因。因此，最初的物理學(xué)是融合在哲學(xué)之中的，人們所思考的，更多的是關(guān)于哲學(xué)方面的問(wèn)題，而并非具體物質(zhì)的定量研究。這一時(shí)期的物理學(xué)有如下特征：在研究方法上主要是表面的觀(guān)察、直覺(jué)的猜測(cè)和形式邏輯的演繹；在知識(shí)水平上基本上是現(xiàn)象的描述、經(jīng)驗(yàn)的膚淺的總結(jié)和思辨性的猜測(cè)；在內(nèi)容上主要有物質(zhì)本原的探索、天體的運(yùn)動(dòng)、靜力學(xué)和光學(xué)等有關(guān)知識(shí)，其中靜力學(xué)發(fā)展較為完善；在發(fā)展速度上比較緩慢。在長(zhǎng)達(dá)近八個(gè)世紀(jì)的時(shí)間里，物理學(xué)沒(méi)有什么大的進(jìn)展。

古代物理學(xué)發(fā)展緩慢的另一個(gè)原因，是歐洲黑暗的教皇統(tǒng)治，教會(huì)控制著人們的行為，禁錮人們的思想，不允許極端思想的出現(xiàn)，從而威脅其統(tǒng)治權(quán)。因此，在歐洲最黑暗的教皇統(tǒng)治時(shí)期，物理學(xué)幾乎處于停滯不前的狀態(tài)。

直到文藝復(fù)興時(shí)期，這種狀態(tài)才得以改變。文藝復(fù)興時(shí)期人文主義思想廣泛傳播，與當(dāng)時(shí)的科學(xué)革命一起沖破了經(jīng)院哲學(xué)的束縛。使唯物主義和辯證法思想重新活躍起來(lái)?？茖W(xué)復(fù)興導(dǎo)致科學(xué)逐漸從哲學(xué)中分裂出來(lái)，這一時(shí)期，力學(xué)、數(shù)學(xué)、天文學(xué)、化學(xué)得到了迅速發(fā)展。2近代物理學(xué)時(shí)期

近代物理學(xué)時(shí)期又稱(chēng)經(jīng)典物理學(xué)時(shí)期，這一時(shí)期是從16世紀(jì)至19世紀(jì)，是經(jīng)典物理學(xué)的誕生、發(fā)展和完善時(shí)期。

近代物理學(xué)是從天文學(xué)的突破開(kāi)始的。早在公元前4世紀(jì)，古希臘哲學(xué)家亞里士多德就已提出了“地心說(shuō)”，即認(rèn)為地球位于宇宙的中心。公元140年，古希臘天文學(xué)家托勒密發(fā)表了他的13卷巨著《天文學(xué)大成》，在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上系統(tǒng)地確立了地心說(shuō)。根據(jù)這一學(xué)說(shuō)，地為球形，且居于宇宙中心，靜止不動(dòng)，其他天體都繞著地球轉(zhuǎn)動(dòng)。這一學(xué)說(shuō)從表觀(guān)上解釋了日月星辰每天東升西落、周而復(fù)始的現(xiàn)象，又符合上帝創(chuàng)造人類(lèi)、地球必然在宇宙中居有至高無(wú)上地位的宗教教義，因而流傳時(shí)間長(zhǎng)達(dá)1300余年。公元15世紀(jì)，哥白尼經(jīng)過(guò)多年關(guān)于天文學(xué)的研究，創(chuàng)立了科學(xué)的日心說(shuō)，寫(xiě)出“自然科學(xué)的獨(dú)立宣言”——《天體運(yùn)行論》，對(duì)地心說(shuō)發(fā)出了強(qiáng)有力的挑戰(zhàn)。16世紀(jì)初，開(kāi)普勒通過(guò)從第谷處獲得的大量精確的天文學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，先后提出了行星運(yùn)動(dòng)三定律。開(kāi)普勒的理論為牛頓經(jīng)典力學(xué)的建立提供了重要基礎(chǔ)。從開(kāi)普勒起，天文學(xué)真正成為一門(mén)精確科學(xué)，成為近代科學(xué)的開(kāi)路先鋒。

近代物理學(xué)之父伽利略，用自制的望遠(yuǎn)鏡觀(guān)測(cè)天文現(xiàn)象，使日心說(shuō)的觀(guān)念深入人心。他提出落體定律和慣性運(yùn)動(dòng)概念，并用理想實(shí)驗(yàn)和斜面實(shí)驗(yàn)駁斥了亞里士多德的“重物下落快”的錯(cuò)誤觀(guān)點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)自由落體定律。他提出慣性原理，駁斥了亞里士多德外力是維持物體運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法，為慣性定律的建立奠定了基礎(chǔ)。伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所用的科學(xué)推理方法是人類(lèi)思想史上最偉大的成就之一，而且標(biāo)志著物理學(xué)真正的開(kāi)端。

16世紀(jì)，牛頓總結(jié)前人的研究成果，系統(tǒng)的提出了力學(xué)三大運(yùn)動(dòng)定律，完成了經(jīng)典力學(xué)的大一統(tǒng)。16世紀(jì)后期創(chuàng)立萬(wàn)有引力定律，樹(shù)立起了物理學(xué)發(fā)展史上一座偉大的里程碑。之后兩個(gè)世紀(jì)，是電學(xué)的大發(fā)展時(shí)期，法拉第用實(shí)驗(yàn)的方法，完成了電與磁的相互轉(zhuǎn)化，并創(chuàng)造性地提出了場(chǎng)的概念。19世紀(jì)，麥克斯韋在法拉第研究的基礎(chǔ)上，憑借其高超的數(shù)學(xué)功底，創(chuàng)立了了電磁場(chǎng)方程組，在數(shù)學(xué)形式上完成了電與磁的完美統(tǒng)一，完成了電磁學(xué)的大一統(tǒng)。與此同時(shí)，熱力學(xué)與光學(xué)也得到迅速發(fā)展，經(jīng)典物理學(xué)逐漸趨于完善。3 現(xiàn)代物理學(xué)時(shí)期

現(xiàn)代物理學(xué)時(shí)期，即從19世紀(jì)末至今，是現(xiàn)代物理學(xué)的誕生和取得革命性發(fā)展時(shí)期。

19世紀(jì)末，當(dāng)力學(xué)、熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理學(xué)和電動(dòng)力學(xué)等取得一系列成就后，許多物理學(xué)家都認(rèn)為物理學(xué)的大廈已經(jīng)建成，后輩們只要做一些零碎的修補(bǔ)工作就行了。然而，兩朵烏云的出現(xiàn)，打破了物理學(xué)平靜而晴朗的天空。第一朵烏云是邁克爾孫-莫雷實(shí)驗(yàn)：在實(shí)驗(yàn)中沒(méi)測(cè)到預(yù)期的“以太風(fēng)”，即不存在一個(gè)絕對(duì)參考系，也就是說(shuō)光速與光源運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，光速各向同性。第二朵烏云是黑體輻射實(shí)驗(yàn)：用經(jīng)典理論無(wú)法解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這兩朵在平靜天空出現(xiàn)的烏云最終導(dǎo)致了物理學(xué)的天翻地覆的變革。

20世紀(jì)初，愛(ài)因斯坦大膽地拋棄了傳統(tǒng)觀(guān)念，創(chuàng)造性地提出了狹義相對(duì)論，永久性地解決了光速不變的難題。狹義相對(duì)論將物質(zhì)、時(shí)間和空間緊密的聯(lián)系在一起，揭示了三者之間的內(nèi)在聯(lián)系，提出了運(yùn)動(dòng)物質(zhì)長(zhǎng)度收縮，時(shí)間膨脹的觀(guān)點(diǎn)，徹底顛覆了牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀(guān)，完成了人類(lèi)歷史上一次偉大的時(shí)空革命。十年之后，愛(ài)因斯坦提出等效原理和廣義協(xié)變?cè)淼募僭O(shè)，并在此基礎(chǔ)上創(chuàng)立了廣義相對(duì)論，揭示了萬(wàn)有引力的本質(zhì)，即物質(zhì)的存在導(dǎo)致時(shí)空彎曲。相對(duì)論的創(chuàng)立，為現(xiàn)代宇宙學(xué)的研究提供了強(qiáng)有力的武器。

物理學(xué)的第二朵烏云——黑體輻射難題，則是在普朗克，愛(ài)因斯坦，玻爾等一大批物理學(xué)家的努力下，最終導(dǎo)致了量子力學(xué)的產(chǎn)生與興起。普朗克引入了“能量子”的假設(shè)，標(biāo)志著量子物理學(xué)的誕生，具有劃時(shí)代的意義。愛(ài)因斯坦，對(duì)于新生“量子?jì)雰骸保憩F(xiàn)出熱情支持的態(tài)度。并于1905年提出了“光量子”假設(shè)，把量子看成是輻射粒子，賦予量子的實(shí)在性，并成功地解釋了光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，捍衛(wèi)和發(fā)展了量子論。隨后玻爾在普朗克和愛(ài)因斯坦 “量子化”概念和盧瑟福了“原子核核式結(jié)構(gòu)”模型的影響下提出了氫原子的玻爾模型。德布羅意把光的“波粒二象性”推廣到了所有物質(zhì)粒子，從而朝創(chuàng)造描寫(xiě)微觀(guān)粒子運(yùn)動(dòng)的新的力學(xué)——量子力學(xué)邁進(jìn)了革命性的一步。他認(rèn)為輻射與粒子應(yīng)是對(duì)稱(chēng)的、平等的，輻射有波粒二象性，粒子同樣應(yīng)有波粒二象性，即對(duì)微粒也賦予它們波動(dòng)性。薛定諤則用波動(dòng)方程完美解釋了物質(zhì)與波的內(nèi)在聯(lián)系，量子力學(xué)逐漸趨于完善。

量子力學(xué)與相對(duì)論力學(xué)的產(chǎn)生成為現(xiàn)代物理學(xué)發(fā)展的主要標(biāo)志，其研究對(duì)象由低速到高速，由宏觀(guān)到微觀(guān)，深入到廣垠的宇宙深處和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，對(duì)宏觀(guān)世界的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)規(guī)律和微觀(guān)物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)，產(chǎn)生了重大的變革。其發(fā)展導(dǎo)致了整個(gè)物理學(xué)的巨大變革，奠定了現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)。隨后的幾十年即從1927年至今，是現(xiàn)代物理學(xué)的飛速發(fā)展階段，這一期間產(chǎn)生了量子場(chǎng)論、原子核物理學(xué)、粒子物理學(xué)、半導(dǎo)體物理學(xué)、現(xiàn)代宇宙學(xué)、現(xiàn)代物理技術(shù)等分支學(xué)科，物理學(xué)日漸趨于成熟。4 結(jié)論

物理學(xué)的發(fā)展史，也是人類(lèi)從愚昧走向成熟，從低級(jí)走向高級(jí)的歷史。物理學(xué)的每一次大發(fā)展，都使人類(lèi)的思想境界上升到了一個(gè)新的高度。相對(duì)于整個(gè)宇宙范圍來(lái)說(shuō)，當(dāng)今人類(lèi)的文明尚處于一個(gè)較低的層次，并處于正在向第一文明等級(jí)發(fā)展的歷程中。在這個(gè)發(fā)展的歷程中，科學(xué)無(wú)疑是第一推動(dòng)力，而在科學(xué)的眾多分支中，物理學(xué)無(wú)疑是這一推動(dòng)力的最先進(jìn)的代表。

第三篇：物理學(xué)發(fā)展概論

物理化學(xué)學(xué)科發(fā)展

一、物理化學(xué)概述

化學(xué)學(xué)科的發(fā)展經(jīng)歷了若干個(gè)世紀(jì)。而物理化學(xué)則是以物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)為基礎(chǔ)，研究化學(xué)體系的性質(zhì)和行為，發(fā)現(xiàn)并建立化學(xué)體系中特殊規(guī)律的學(xué)科。物理化學(xué)是化學(xué)學(xué)科的理論基礎(chǔ)，它從物質(zhì)的物理現(xiàn)象與化學(xué)現(xiàn)象的聯(lián)系入手，去探求化學(xué)變化的基本規(guī)律。

一般公認(rèn)的物理化學(xué)的研究?jī)?nèi)容大致可以概括為三個(gè)方面：

（1）化學(xué)體系的宏觀(guān)平衡性質(zhì) 以熱力學(xué)的三個(gè)基本定律為理論基礎(chǔ)，研究宏觀(guān)化學(xué)體系在氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)、溶解態(tài)以及高分散狀態(tài)的平衡物理化學(xué)性質(zhì)及其規(guī)律性。

（2）化學(xué)體系的微觀(guān)結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 以量子理論為理論基礎(chǔ)，研究原子和分子的結(jié)構(gòu)，物體的體相中原子和分子的空間結(jié)構(gòu)、表面相的結(jié)構(gòu)，以及結(jié)構(gòu)與物性的規(guī)律性。

（3）化學(xué)體系的動(dòng)態(tài)性質(zhì) 研究由于化學(xué)或物理因素的擾動(dòng)而引起體系中發(fā)生的化學(xué)變化過(guò)程的速率和變化機(jī)理。

化學(xué)被認(rèn)為一門(mén)實(shí)驗(yàn)與理論并重的科學(xué)，基于物理理論的計(jì)算已成為化學(xué)不可缺少的組成部分，標(biāo)志著化學(xué)發(fā)展進(jìn)入了新的階段。

二、物理化學(xué)的發(fā)展史

物理化學(xué)的發(fā)展史一般認(rèn)為，物理化學(xué)作為一門(mén)學(xué)科的正式形成，是從1877年德國(guó)化學(xué)家?jiàn)W斯特瓦爾德和荷蘭化學(xué)家范托夫創(chuàng)刊的《物理化學(xué)雜志》開(kāi)始的。實(shí)際上，物理化學(xué)已有很大進(jìn)展了。從這一時(shí)期到20世紀(jì)初，物理化學(xué)以化學(xué)熱力學(xué)的蓬勃發(fā)展為其特征。

熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律被廣泛應(yīng)用于各種化學(xué)體系，特別是溶液體系的研究。吉布斯對(duì)多相平衡體系的研究和范托夫?qū)瘜W(xué)平衡的研究，阿倫尼烏斯提出電離學(xué)說(shuō)，能斯脫發(fā)現(xiàn)熱定理都是對(duì)化學(xué)熱力學(xué)的重要貢獻(xiàn)。

當(dāng)1906年路易斯提出處理非理想體系的逸度和活度概念，以及它們的測(cè)定方法之后，化學(xué)熱力學(xué)的全部基礎(chǔ)已經(jīng)具備。勞厄和布喇格對(duì) X射線(xiàn)晶體結(jié)構(gòu)分析的創(chuàng)造性研究，為經(jīng)典的晶體學(xué)向近代結(jié)晶化學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。阿倫尼烏斯關(guān)于化學(xué)反應(yīng)活化能的概念，以及博登施坦和能斯脫關(guān)于鏈反應(yīng)的概念，對(duì)后來(lái)化學(xué)動(dòng)力學(xué)的發(fā)展也都作出了重要貢獻(xiàn)。

20世紀(jì)20～40年代是結(jié)構(gòu)化學(xué)領(lǐng)先發(fā)展的時(shí)期，這時(shí)的物理化學(xué)研究已深入到微觀(guān)的原子和分子世界，改變了對(duì)分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性茫然無(wú)知的狀況。1926年，量子力學(xué)研究的興起，不但在物理學(xué)中掀起了高潮，對(duì)物理化學(xué)研究也給以很大的沖擊。尤其是在1927年，海特勒和倫敦對(duì)氫分子問(wèn)題的量子力學(xué)處理，為1916年路易斯提出的共享電子對(duì)的共價(jià)鍵概念提供了理論基礎(chǔ)。1931年鮑林和斯萊特把這種處理方法推廣到其他雙原子分子和多原子分子，形成了化學(xué)鍵的價(jià)鍵方

法。1932年，馬利肯和洪德在處理氫分子的問(wèn)題時(shí)根據(jù)不同的物理模型，采用不同的試探波函數(shù)，從而發(fā)展了分子軌道方法。

第二次世界大戰(zhàn)后到60年代期間，物理化學(xué)以實(shí)驗(yàn)研究手段和測(cè)量技術(shù)，特別是各種譜學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展和由此而產(chǎn)生的豐碩成果為其特點(diǎn)。

電子學(xué)、高真空和計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，不但使物理化學(xué)的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法和測(cè)量技術(shù)的準(zhǔn)確度、精密度和時(shí)間分辨率有很大提高，而且還出現(xiàn)了許多新的譜學(xué)技術(shù)。物理化學(xué)的研究對(duì)象超出了基態(tài)穩(wěn)定分子而開(kāi)始進(jìn)入各種激發(fā)態(tài)的研究領(lǐng)域。先進(jìn)的儀器設(shè)備和檢測(cè)手段也大大縮短了測(cè)定結(jié)構(gòu)的時(shí)間，使結(jié)晶化學(xué)在測(cè)定復(fù)雜的生物大分子晶體結(jié)構(gòu)方面有了重大突破。電子能譜的出現(xiàn)更使結(jié)構(gòu)化學(xué)研究能夠從物體的體相轉(zhuǎn)到表面相，對(duì)于固體表面和催化劑而言，這是一個(gè)得力的新的研究方法。

60年代，激光器的發(fā)明和不斷改進(jìn)的激光技術(shù)。大容量高速電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，以及微弱信號(hào)檢測(cè)手段的發(fā)明孕育著物理化學(xué)中新的生長(zhǎng)點(diǎn)的誕生。

70年代以來(lái)，分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、激光化學(xué)和表面結(jié)構(gòu)化學(xué)代表著物理化學(xué)的前沿陣地。研究對(duì)象從一般鍵合分子擴(kuò)展到準(zhǔn)鍵合分子、范德瓦耳斯分子、原子簇、分子簇和非化學(xué)計(jì)量化合物。

在理論研究方面，快速大型電子計(jì)算機(jī)加速了量子化學(xué)在定量計(jì)算方面的發(fā)展。對(duì)于許多化學(xué)體系來(lái)說(shuō)，薛定諤方程已不再是可望而不可解的了。福井謙一提出的前線(xiàn)軌道理論以及伍德沃德和霍夫曼提出的分子軌道對(duì)稱(chēng)守恒原理的建立是量子化學(xué)的重要發(fā)展。

三、中國(guó)物理化學(xué)的發(fā)展

中國(guó)物理化學(xué)的發(fā)展歷史，以1949年中華人民共和國(guó)成立為界，大致可以分為兩個(gè)階段。在30～40年代，盡管當(dāng)時(shí)物質(zhì)條件薄弱，但老一輩物理化學(xué)家不僅在化學(xué)熱力學(xué)、電化學(xué)、膠體和表面化學(xué)、分子光譜學(xué)、X射線(xiàn)結(jié)晶學(xué)、量子化學(xué)等方面做出了相當(dāng)?shù)某煽?jī)，而且培養(yǎng)了許多物理化學(xué)方面的人才。

1949年以后，經(jīng)過(guò)幾十年的努力，在各個(gè)高等學(xué)校設(shè)置物理化學(xué)教研室進(jìn)行人才培養(yǎng)的同時(shí)，還在中國(guó)科學(xué)院各有關(guān)研究所和各重點(diǎn)高等學(xué)校建立了物理化學(xué)研究室，在結(jié)構(gòu)化學(xué)、量子化學(xué)、催化、電化學(xué)、分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等方面取得了可喜的成績(jī)。

從歷史上看，化學(xué)家史隨化學(xué)研究的深入而不斷吸納物理學(xué)成果來(lái)解決化學(xué)問(wèn)題的。而且每次吸納物理學(xué)成果都都是化學(xué)進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段。在實(shí)驗(yàn)和理論兩方面都是如此。

四、物理化學(xué)的發(fā)展前景

物理化學(xué)是在物理和化學(xué)兩大學(xué)科基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。它以豐富的化學(xué)現(xiàn)象和體系為對(duì)象,大量采納物理學(xué)的理論成就與實(shí)驗(yàn)技術(shù),探索、歸納和研究化學(xué)的基本規(guī)律

和理論,構(gòu)成化學(xué)科學(xué)的理論基礎(chǔ)。物理化學(xué)的水平在相當(dāng)大程度省反映了化學(xué)發(fā)展的深度。

隨著人們科學(xué)知識(shí)的不斷積累,科學(xué)認(rèn)識(shí)的日益深化和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù),如新譜學(xué)方法、分子束和激光技術(shù)、巨型計(jì)算機(jī)和先進(jìn)計(jì)算方法等的應(yīng)用,使物理化學(xué)的理論與實(shí)驗(yàn)研究均進(jìn)入一個(gè)嶄新的發(fā)展階段。現(xiàn)代物理化學(xué)發(fā)展的明顯趨勢(shì)和特點(diǎn)是,從宏觀(guān)到微觀(guān),從體相到表面,從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)等。目前物理化學(xué)已在一定程度上能指導(dǎo)實(shí)踐,并在實(shí)踐中不斷得到豐富和發(fā)展。

分子工程學(xué)史當(dāng)今的熱門(mén)工程學(xué)，想要達(dá)到想宏觀(guān)工程學(xué)那樣的水平，顯然需要以下幾方面定量的化學(xué)知識(shí)和在原子分子水平上操縱微觀(guān)對(duì)象的能力。

1掌握物質(zhì)的性能與其分子組成和結(jié)構(gòu)的關(guān)系

2掌管化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的規(guī)律

3在合成和組裝中擁有在原子分子水平操縱微觀(guān)對(duì)象的能力

為了實(shí)現(xiàn)分子工程學(xué)的設(shè)想，化學(xué)除了發(fā)揮自己現(xiàn)有的優(yōu)勢(shì)以外，還需要吸納物理學(xué)的成果。物理學(xué)向化學(xué)滲透，在無(wú)機(jī)化學(xué)方面更突出，而物理無(wú)機(jī)化學(xué)更應(yīng)該是吸納物理學(xué)新成果的前鋒。

第四篇：物理學(xué)大師與物理學(xué)發(fā)展課后感想

物理學(xué)大師與物理學(xué)發(fā)展課后感想

大二的第一學(xué)年的選修課，我選了《物理學(xué)大師與物理學(xué)發(fā)展》，其實(shí)我對(duì)物理挺感興趣的，特別是那些物理啊大師啊什么的，特別是對(duì)那些對(duì)物理上的真理執(zhí)著追求的物理學(xué)家，我更是心生敬佩，聽(tīng)了老師對(duì)物理史的詳細(xì)解說(shuō)和對(duì)物理大師的栩栩如生的描繪，我對(duì)物理的發(fā)展史有了更深的理解和認(rèn)識(shí)，對(duì)那些在物理史上發(fā)出璀璨光芒的物理大師有了更加深刻的了解，對(duì)它們的為人和研究態(tài)度有了更加清晰的輪廓?？傊?，我通過(guò)聆聽(tīng)物理學(xué)大師與物理學(xué)發(fā)展老師的認(rèn)真的講解，我獲益匪淺。

老師對(duì)眾多的物理大師的描繪中，我對(duì)愛(ài)因斯坦印象最深刻，經(jīng)過(guò)老師的講解后，我在網(wǎng)上看了愛(ài)因斯坦的資料，對(duì)其的有了更加深入的了解，也對(duì)他的為人也更加欽佩，對(duì)他對(duì)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)的態(tài)度更加佩服。愛(ài)因斯坦一生中最重要的貢獻(xiàn)是相對(duì)論。1905年他發(fā)表了題為《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》的論文，提出了狹義相對(duì)性原理和光速不變?cè)?，建立了狹義相對(duì)論。隨后，經(jīng)過(guò)多年的努力，1915年他又建立了廣義相對(duì)論，進(jìn)一步揭示了四維空時(shí)同物質(zhì)的統(tǒng)一關(guān)系，指出空時(shí)不可能離開(kāi)物質(zhì)獨(dú)立存在。根據(jù)廣義相對(duì)論的引力論，他推斷光在引力場(chǎng)中不沿著直線(xiàn)而會(huì)沿著曲線(xiàn)傳播，這一理論在1919年得到證實(shí)。1938年，他在廣義相對(duì)論的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題上取得重大發(fā)展，更深一步揭示了空時(shí)、物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)和引力之間的統(tǒng)一性。60年代以來(lái)，廣義相對(duì)論和引力論的研究，由于試驗(yàn)技術(shù)和天文學(xué)的巨大發(fā)展受到重視。

愛(ài)因斯坦能夠成為物理學(xué)史上的一課耀眼的明珠，是因?yàn)槭裁茨?因?yàn)樗幸活w積極進(jìn)去的心、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)心的態(tài)度和持之以恒的精神。如果他缺少了其中的哪一個(gè)，就不可能會(huì)成功。當(dāng)你擁有一顆積極進(jìn)取的心時(shí)，哪怕跌倒了，都能夠站起來(lái)，勇敢的邁出下一步，并能夠充滿(mǎn)信心的期待著美好的明天。如果沒(méi)有，將會(huì)覺(jué)得生活失去了樂(lè)趣，每天沉浸在悲傷痛苦之中。我們應(yīng)該做好屬于我們的每一件事情。不管我們做的事情有多渺小，我們都應(yīng)該腳踏實(shí)地，認(rèn)認(rèn)真真的去完成。只要我們一心一意的做，不拖拉，不馬虎，相信自己一定會(huì)受到別人的認(rèn)同。當(dāng)然，做事情也不能做到一半就不做了，我們應(yīng)該持之以恒，不能覺(jué)得太累或其他理由就不做了，這樣下去就會(huì)養(yǎng)成壞毛病，永遠(yuǎn)改不掉了?？梢?jiàn)，愛(ài)因斯坦的三個(gè)品格有多么重要。

愛(ài)因斯坦能成功，還有一個(gè)重要的因素，那就是他愛(ài)動(dòng)腦筋。小時(shí)候，他爸爸給了他一個(gè)羅盤(pán)，他感到很新奇，就對(duì)著這個(gè)羅盤(pán)思考了半天。我們有時(shí)候也會(huì)對(duì)著某樣事物思考半天，也無(wú)法回答身邊的許多事情，但當(dāng)我們不懂的時(shí)候卻抱著無(wú)所謂的態(tài)度，就算知道了答案也過(guò)一會(huì)兒就會(huì)忘記。也許就是天才和煩人差的那一步。

這是他成功的原因，使我更佩服他的原因是：愛(ài)因斯坦不僅是一個(gè)偉大的科學(xué)家，還是一個(gè)有高度世界責(zé)任感的正直的人。在他小時(shí)候，有一次德皇軍隊(duì)通過(guò)慕尼黑的市街，好奇的人們都涌向窗前喝彩助興，但愛(ài)因斯坦卻恐懼得躲了起來(lái)，他瞧不起又害怕這些“打仗的妖怪”，并要求他的母親把他帶到永遠(yuǎn)也不會(huì)變成這種妖怪的國(guó)土去。中學(xué)時(shí)愛(ài)因斯坦放棄了德國(guó)國(guó)籍，可他并不申請(qǐng)加入意大利國(guó)籍，他要做一個(gè)不要任何依附的世界公民。愛(ài)因斯坦一心希望科學(xué)能夠造福人類(lèi)，但他卻目睹了科學(xué)技術(shù)在兩次世界大戰(zhàn)中所造成的巨大破壞。因此，他認(rèn)為戰(zhàn)爭(zhēng)與和平的問(wèn)題是當(dāng)代的首要問(wèn)題。大戰(zhàn)過(guò)后，愛(ài)因斯坦試圖在現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)上建立他的世界和平的夢(mèng)想，并且在“敵國(guó)”里作了一連串“和平”演說(shuō)。為了使自己與這個(gè)世界保持“和諧”，愛(ài)因斯坦加入了美國(guó)國(guó)籍。他認(rèn)為，在美國(guó)這個(gè)國(guó)度里，各階級(jí)的人們都能在勉強(qiáng)過(guò)得去的友誼中生存下去。

然而愛(ài)因斯坦僅僅是老師講解的眾多物理名家總的一位，眾多的物理名家，讓我們獲益匪淺，更讓我們對(duì)物理更加感興趣。

通過(guò)物理學(xué)大師與物理學(xué)發(fā)展課程老師的講解，我認(rèn)識(shí)了眾多物理名家，也讓我明白了很多，教會(huì)了我們很多：我們要有一顆積極進(jìn)取的心，不管我們做什么事情，只要我們能堅(jiān)持自己喜歡的，擁有嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)心的態(tài)度，認(rèn)真負(fù)責(zé)的決心，扎實(shí)進(jìn)取的行動(dòng)，持之以恒的精神，金子就一定能夠發(fā)光的

第五篇：物理學(xué)大師與物理學(xué)發(fā)展課程感想

物理學(xué)大師與物理學(xué)發(fā)展課程感想

我是一名轉(zhuǎn)到理科系的文科生，本學(xué)期要修大學(xué)物理，高中三年都沒(méi)學(xué)物理，大一也沒(méi)有學(xué)大學(xué)物理（1），直接學(xué)大學(xué)物理（2），壓力巨大，想通過(guò)“物理學(xué)大師與物理學(xué)發(fā)展”這門(mén)課加深一下對(duì)物理學(xué)的了解和認(rèn)識(shí)，通過(guò)一學(xué)期的學(xué)習(xí)，老師精彩的講授，對(duì)我有很大幫助。

物理，作為一門(mén)科學(xué)，物理學(xué)告訴人們什么是物理學(xué)、為什么要研究物理學(xué)？研究物理學(xué)的價(jià)值。而作為一門(mén)課程，物理課程告訴學(xué)生物理學(xué)研究的對(duì)象是什么、怎樣通過(guò)定律定理來(lái)揭示物質(zhì)世界的奧秘、物理思想和方法如何轉(zhuǎn)化為自身的素質(zhì)和能力？ “天人一物，內(nèi)外一理”，今天的物理要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)感受物之妙理妙在何處、怎樣感悟物之妙理、以及思考物之妙理有什么用。

老師介紹了幾位物理學(xué)的大師，他們的故事、他們的執(zhí)著感動(dòng)著我、激勵(lì)著我。老師從物理學(xué)的起步、成長(zhǎng)到發(fā)展、壯大以及時(shí)至今日物理學(xué)的現(xiàn)狀，將物理學(xué)的發(fā)展娓娓道來(lái)，彌補(bǔ)了我這方面知識(shí)的空缺。

作為人類(lèi)的理智活動(dòng)和對(duì)自然認(rèn)識(shí)的知識(shí)形式，物理學(xué)包括概念、邏輯和經(jīng)驗(yàn)三大要素，相應(yīng)地邏輯方法論和實(shí)驗(yàn)方法論和概念方法論就構(gòu)成了科學(xué)方法論基礎(chǔ)的三大支柱。在今后的學(xué)習(xí)中要把物理學(xué)史和物理學(xué)方法滲透在學(xué)習(xí)過(guò)程中，更好地感悟“萬(wàn)物之理”的智慧。謝謝老師！