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格林博士毕业论文

2023-03-12 17:29 来源:学术参考网 作者:未知

格林博士毕业论文

物理学作为研究其他自然科学不可缺少的基础,其长期发展形成的科学研究 方法 已广泛应用到各学科当中。下面是我为大家整理的物理学博士论文,供大家参考。

《 物理学在科技创新中的效用 》

摘要:论述了X射线的发现,不仅对医学诊断有重大影响,还直接影响20世纪许多重大发现;半导体的发明,使微电子产业称雄20世纪,并促进信息技术的高速发展,物理学是计算机硬件的基础;原子能理论的提出,使原子能逐步取代石化能源,给人类提供巨大的清洁能源;激光理论的提出及激光器的发明,使激光在工农业生产、医疗、通信、军事上得到广泛应用;蓝光LED的发明,将点亮整个21世纪.事实告诉我们,是物理学推动科技创新,由此得出结论:物理学是科技创新的源泉.昭示人们,高校作为培养人才的场所,理工科要重视大学物理课程.

关键词:X射线;半导体;原子能;激光;蓝光LED;科技创新;大学物理

1引言

物理学是一门研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用以及最一般的运动规律的科学[1-3],其内容广博、精深,研究方法多样、巧妙,被视为一切自然科学的基础.纵观物理学发展历史可以发现:其蕴含的科学思维和科学方法能够有效促进学生能力的培养和知识的形成,同时,其每一次新的发现都会带动人类社会的科技创新和科技发展.正因如此,大学物理成为了高等学校理、工科专业必修的一门基础课程.按照 教育 部颁发的相关文件要求[4-5],大学物理课程最低学时数为126学时,其中理科、师范类非物理专业不少于144学时;大学物理实验最低学时数为54学时,其中工科、师范类非物理专业不少于64学时.然而调查显示,众多高校(尤其是新建本科院校)并没有严格按照教育部颁发的课程基本要求开设大学物理及其实验课程.他们往往打着“宽口径、应用型”的晃子,大幅压缩大学物理和大学物理实验课程的学时,如今,大学物理及其实验课程的总学时数实际仅为32-96学时,远远低于教育部要求的最低标准(180学时).试问这么少的课时怎么讲丰富、深奥的大学物理?怎么能够真正发挥出大学物理的作用?于是有的院、系要求只讲力学,有的要求只讲热学,有的则要求只讲电磁学,…面对这种情况,大学物理的授课教师在无奈状态下讲授大学物理.从《大学物理课程 报告 论坛》上获悉,这不是个别学校的做法,在全国具有普遍性.殊不知,力、热、光、电磁、原子是一个完整的体系,相互联系,缺一不可.这种以消减教学内容为代价,解决课时不足的做法,就如同削足适履,是对教育规律不尊重,是管理者思想意识落后的一种体现.本文且不论述物理学是理工科必修的一门基础课,只论及物理学是科技创新的源泉这一命题,以期提高教育管理者对大学物理课程重要性的认识.

2物理学是科技创新的源泉

且不说力学和热力学的发展,以蒸汽机为标志引发了第一次工业革命,欧洲实现了机械化;且不说库伦、法拉第、楞次、安培、麦克斯韦等创立的电磁学的发展,以电动机为标志引发了第二次工业革命,欧美实现了电气化.这两次工业革命没有发生在中国,使中国近代落后了.本文着重论述近代物理学的发展对科学技术的巨大推动作用,从而得出结论:物理学是科技创新的源泉.1895年,威廉•伦琴(WilhelmR魻ntgen)发现X射线,这种射线在电场、磁场中不发生偏转,穿透能力很强,由于当时不知道它是什么,故取名X射线.直到1912年,劳厄(MaxvonLaue)用晶体中的点阵作为衍射光栅,确定它是一种光波,波长为10-10m的数量级[6].伦琴获1901年诺贝尔物理学奖,他发现的X射线开创了医学影像技术,利用X光机探测骨骼的病变,胸腔X光片诊断肺部病变,腹腔X光片检测肠道梗塞.CT成像也是利用X射线成像,CT成像既可以提供二维(2D)横切面又可以提供三维(3D)立体表现图像,它可以清楚地展示被检测部位的内部结构,可以准确确定病变位置.当今,各医院都设置放射科,X射线在医学上得到充分利用.X射线的发现不仅对医学诊断有重大影响,还直接影响20世纪许多重大科学发现.1913-1914年,威廉•享利•布拉格(willianHenrgBragg)和威廉•劳仑斯•布拉格(WillianLawrenceBragg)提供布拉格方程[6,P140]2dsinα=kλ(k=1,2,3…)式中d为晶格常数,α为入射光与晶面夹角,λ为X射线波长.布拉格父子提出使用X射线衍射研究晶体原子、分子结构,创立了X射线晶体结构分析这一学科,布拉格父子获1915年诺贝尔物理学奖.当今,X射线衍射仪不仅在物理学研究,而且在化学、生物、地质、矿产、材料等学科得到广泛应用,所有从事自然科学研究的科研院所和大多数高等学校都有X射线衍射仪,它是研究物质结构的必备仪器.1907年,威廉•汤姆孙(W•Thomson)发现电子,电子质量me=9.11×10-31kg,电子荷电e=-1.602×10-19C.电子的荷电性引发了20世纪产生革命.1947年,美国的巴丁、布莱顿和肖克利研究半导体材料时,发现Ge晶体具有放大作用,发明了晶体三极管,很快取代电子管,随后晶体管电路不断向微型化发展.1958年,美国的工程师基尔比制成第一批集成电路.1971年,英特尔公司的霍夫把计算机的中央处理器的全部功能集成在一块芯片上,制成世界上第一个微处理器.80年代末,芯片上集成的元件数已突破1000万大关.微电子技术改变了人类生活,微电子技术称雄20世纪,进入21世纪微电子产业仍继续称雄.到各个工业区看看,发现电子厂比比皆是,这真是小小电子转动了整个地球啊!电子不仅具有荷电性,还具有荷磁性.

1925年,乌伦贝克—哥德斯密脱(Uhlenbeck-Goudsmit)提出自旋假说,每个电子都具有自旋角动量S轧,它在空间任意方向上的投影只可能取两个数值,Sz=±h2;电子具有荷磁性,每个电子的磁矩为MSz=芎μB(μB为玻尔磁子)[7].电子的荷磁性沉睡了半个多世纪,直到1988年阿贝尔•费尔(AlberFert)和彼得•格林贝格尔(PeterGrünberg)发现在Fe/Cr多层膜中,材料的电阻率受材料磁化状态的变化呈显著改变,其机理是相临铁磁层间通过非磁性Cr产生反铁磁耦合,不加磁场时电阻率大,当外加磁场时,相邻铁磁层的磁矩方向排列一致,对电子的散射弱,电阻率小.利用磁性控制电子的输运,提出巨磁电阻效应(giantmagnetoresistance,GMR),磁电阻MR定义MR=ρ(0)+ρ(H)ρ(0)×100%式中ρ(0)为零场下的电阻率,ρ(H)为加场下的电阻率[8].GMR效应的发现引起科技界强烈关注,1994年IBM公司依据巨磁电阻效应原理,研制出“新型读出磁头”,此前的磁头是用锰铁磁体,磁电阻MR只有1%-2%,而新型读出磁头的MR约50%,将磁盘记录密度提高了17倍,有利于器件小型化,利用新型读出磁头的MR才出现 笔记本 电脑、MP3等,GMR效应在磁传感器、数控机库、非接触开关、旋转编码器等方面得到广泛应用.阿尔贝?费尔和彼得?格林贝格尔获2007年诺贝尔物理学奖.1993年,Helmolt等人[9]在La2/3Ba1/3MnO3薄膜中观察到MR高达105%,称为庞磁电阻(Colossalmagnetoresistance,CMR),钙钛矿氧化物中有如此高的磁电阻,在磁传感、磁存储、自旋晶体管、磁制冷等方面有着诱人的应用前景,引起凝聚态物理和材料科学科研人员的极大关注[10-12].然而,CMR效应还没有得到实际应用,原因是要实现大的MR需要特斯拉量级的外磁场,问题出在CMR产生的物理机制还没有真正弄清楚.1905年,爱因斯坦提出[13]:“就一个粒子来说,如果由于自身内部的过程使它的能量减小了,它的静质量也将相应地减小.”提出著名的质能关系式△E=△m莓C2式中△m.表示经过反应后粒子的总静质量的减小,△E表示核反应释放的能量.爱因斯坦又提出实现热核反应的途径:“用那些所含能量是高度可变的物体(比如用镭盐)来验证这个理论,不是不可能成功的.”按照爱因斯坦的这一重大物理学理论,1938年物理学家发现重原子核裂变.核裂变首先被用于战争,1945年8月6日和9日,美国对日本的广岛和长崎各投下一颗原子弹,迫使日本接受《波茨坦公告》,于8月15日宣布无条件投降.后来原子能很快得到和平利用,1954年莫斯科附近的奥布宁斯克原子能发电站投入运行.2009年,美国有104座核电站,核电站发电量占本国发电总量的20%,法国有59台机组,占80%;日本有55座核电站,占30%.截至2015年4月,我国运行的核电站有23座,在建核电站有26座,产能为21.4千兆瓦,核电站发电量占我国发电总量不足3%,所以我国提出大力发展核电,制定了到2020年核电装机总容量达到58千兆瓦的目标.核能的利用,一方面减少了化石能源的消耗,从而减少了产生温室效应的气体———二氧化碳的排放,另一方面有力地解决能源危机.利用海水中的氘和氚发生核聚变可以产生巨大能量,受控核聚变正在研究中,若受控核聚变研究成功将为人类提供取之不尽用之不竭的能量.那时,能源危机彻底解除.

20世纪最杰出的成果是计算机,物理学是计算机硬件的基础.从1946年计算机问世以来,经历了第一至第五代,计算机硬件中的电子元件随着物理学的进步,依次经历了电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路;主存储器用的是磁性材料,随着物理学的进步,磁性材料的性能越来越高,计算机的硬盘越来越小.近日在第十六届全国磁学和磁性材料会议(2015年10月21—25日)上获悉,中科院强磁场中心、中科院物理所等,正在对斯格明子(skyrmions)进行攻关,斯格明子具有拓扑纳米磁结构,将来的笔记本电脑的硬盘只有花生大小,ipod平板电脑的硬盘缩小到米粒大小.量子力学催生出隧道二极管,量子力学指导着研究电子器件大小的极限,光学纤维的发明为计算机网络提供数据通道.

1916年,爱因斯坦提出光受激辐射原理,时隔44年,哥伦比亚大学的希奥多•梅曼(TheodoreMaiman)于1960制成第一台激光器[14].由于激光具有单色性好,相干性好,方向性好和亮度高等特点,在医疗、农业、通讯、金属微加工,军事等方面得到广泛应用.激光在其他方面的应用暂不展开论述,只谈谈激光加工技术在工业生产上的应用.激光加工技术对材料进行切割、焊接、表面处理、微加工等,激光加工技术具有突出特点:不接触加工工件,对工件无污染;光点小,能量集中;激光束容易聚焦、导向,便于自动化控制;安全可靠,不会对材料造成机械挤压或机械应力;切割面光滑、无毛刺;切割面细小,割缝一般在0.1-0.2mm;适合大件产品的加工等.在汽车、飞机、微电子、钢铁等行业得到广泛应用.2014年,仅我国激光加工产业总收入约270亿人民币,其中激光加工设备销售额达215亿人民币.

2014年,诺贝尔物理学奖授予赤崎勇、天野浩、中山修二等三位科学家,是因为他们发明了蓝色发光二极管(LED),帮助人们以更节能的方式获得白光光源.他们的突出贡献在于,在三基色红、绿、蓝中,红光LED和绿光LED早已发明,但制造蓝光LED长期以来是个难题,他们三人于20世纪90年代发明了蓝光LED,这样三基色LED全被找到了,制造出来的LED灯用于照明使消费者感到舒适.这种LED灯耗能很低,耗能不到普通灯泡的1/20,全世界发的电40%用于照明,若把普通灯泡都换成LED灯,全世界每个节省的电能数字惊人!物理学研究给人类带来不可估量的益处.2010年,英国曼彻斯特大学科学家安德烈•海姆(AndreGeim)和康斯坦丁•诺沃肖洛夫(Kon-stantinNovoselov),因发明石墨烯材料,获得诺贝尔物理学奖.目前,集成电路晶体管普遍采用硅材料制造,当硅材料尺寸小于10纳米时,用它制造出的晶体管稳定性变差.而石墨烯可以被刻成尺寸不到1个分子大小的单电子晶体管.此外,石墨烯高度稳定,即使被切成1纳米宽的元件,导电性也很好.因此,石墨烯被普遍认为会最终替代硅,从而引发电子工业革命[14].2012年,法国科学家沙吉•哈罗彻(SergeHaroche)与美国科学家大卫•温兰德(DavidJ.win-land),在“突破性的试验方法使得测量和操纵单个量子系统成为可能”.他们的突破性的方法,使得这一领域的研究朝着基于量子物理学而建造一种新型超快计算机迈出了第一步[16].

2013年,由清华大学薛其坤院士领衔、清华大学物理系和中科院物理研究所组成的实验团队从实验上首次观测到量子反常霍尔效应.早在2010年,我国理论物理学家方忠、戴希等与张首晟教授合作,提出磁性掺杂的三维拓扑绝缘体有可能是实现量子化反常霍尔效应的最佳体系,薛其坤等在这一理论指导下开展实验研究,从实验上首次观测到量子反常霍尔效应.我们使用计算机的时候,会遇到计算机发热、能量损耗、速度变慢等问题.这是因为常态下芯片中的电子运动没有特定的轨道、相互碰撞从而发生能量损耗.而量子霍尔效应则可以对电子的运动制定一个规则,电子自旋向上的在一个跑道上,自旋向下的在另一个跑道上,犹如在高速公路上,它们在各自的跑道上“一往无前”地前进,不产生电子相互碰撞,不会产生热能损耗.通过密度集成,将来计算机的体积也将大大缩小,千亿次的超级计算机有望做成现在的iPad那么大.因此,这一科研成果的应用前景十分广阔[17].物理学的每一个重大发现、重大发明,都会开辟一块新天地,带来产业革命,推动社会进步,创造巨大物质财富.纵观科学与技术发展史,可以看出物理学是科技创新的源泉.

3结语

论述了X射线,电子、半导体、原子能、激光、蓝光LED等的发现或发明对人类进步的巨大推动作用,自然得出结论,物理学是科技创新的源泉.打开国门看一看,美国的著名大学非常注重大学物理,加州理工大学所有一、二年级的公共物理课程总学时为540,英、法、德也在400-500学时[18].国内高校只有中国科学技术大学的大学物理课程做到了与国际接轨,以他们的数学与应用数学为例,大一开设:力学与热学80学时,大学物理—基础实验54学时;大二开设:电磁学80学时,光学与原子物理80学时,大学物理—综合实验54学时;大三开设:理论力学60学时,大学物理及实验总计408学时.在大力倡导全民创业万众创新的今天,高等学校理所应当重视物理学教学.各高校的理工科要按照教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导委员会颁发的《非物理类理工学科大学物理课程/实验教学基本要求》给足大学物理课程及大学物理实验课时.

参考文献:

〔1〕祝之光.物理学[M].北京:高等教育出版社,2012.1-10.

〔2〕马文蔚,周雨青.物理学教程[M].北京:高等教育出版社,2006.I-V1.

〔3〕倪致祥,朱永忠,袁广宇,黄时中,大学物理学[M].合肥:中国科学技术大学出版社,2005.前言.

〔4〕教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导分委员会.非物理类理工学科大学物理课程教学基本要求[J].物理与工程,2006,16(5)

〔5〕教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导分委员会.非物理类理工学科大学物理实验课程教学基本要求[J].物理与工程,2006,16(4):1-3.

〔6〕姚启钧,光学教程[M].北京;高等教育出版社,2002.138-139.

〔7〕张怪慈.量子力学简明教授[M].北京:人民教育出版社,1979.182-183.

〔8〕孙阳(导师:张裕恒).钙钛矿结构氧化物中的超大磁电阻效应及相关物性[D].中国科学技术大学,2001.10-11.

《 应用物理学专业光伏技术培养方案研究 》

一、开设半导体材料及光伏技术方向的必要性

由于我校已经有材料与化学工程学院,开设了高分子、化工类材料、金属材料等专业,应用物理、物理学专业的方向就只有往半导体材料及光伏技术方向靠,而半导体材料及光伏技术与物理联系十分紧密。因此,我们物理系开设半导体材料及光伏技术有得天独厚的优势。首先,半导体材料的形成原理、制备、检测手段都与物理有关;其次,光伏技术中的光伏现象本身就是一种物理现象,所以只有懂物理的人,才能将物理知识与这些材料的产生、运行机制完美地联系起来,进而有利于新材料以及新的太阳能电池的研发。从半导体材料与光伏产业的产业链条来看,硅原料的生产、硅棒和硅片生产、太阳能电池制造、组件封装、光伏发电系统的运行等,这些过程都包含物理现象和知识。如果从事这个职业的人懂得这些现象,就能够清晰地把握这些知识,将对行业的发展起到很大的推动作用。综上所述,不仅可以在我校的应用物理学专业开设半导体材料及光伏技术方向,而且应该把它发展为我校应用物理专业的特色方向。

二、专业培养方案的改革与实施

(一)应用物理学专业培养方案改革过程

我校从2004年开始招收应用物理学专业学生,当时只是粗略地分为光电子方向和传感器方向,而课程的设置大都和一般高校应用物理学专业的设置一样,只是增设了一些光电子、传感器以及控制方面的课程,完全没有自己的特色。随着对学科的深入研究,周边高校的互访调研以及自贡和乐山相继成为国家级新材料基地,我们逐步意识到半导体材料及光伏技术应该是一个应用物理学专业的可持续发展的方向。结合我校的实际情况,我们从2008年开始修订专业培养方案,用半导体材料及光伏技术方向取代传感器方向,成为应用物理学专业方向之一。在此基础上不断修改,逐步形成了我校现有的应用物理专业的培养方案。我们的培养目标:学生具有较扎实的物理学基础和相关应用领域的专业知识;并得到相关领域应用研究和技术开发的初步训练;具备较强的知识更新能力和较广泛的科学技术适应能力,使其成为具有能在应用物理学科、交叉学科以及相关科学技术领域从事应用研究、教学、新技术开发及管理工作的能力,具有时代精神及实践能力、创新意识和适应能力的高素质复合型应用人才。为了实现这一培养目标,我们在通识教育平台、学科基础教育平台、专业教育平台都分别设有这方面的课程,另外还在实践教育平台也逐步安排这方面的课程。

(二)专业培养方案的实施

为了实施新的培养方案,我们从几个方面来入手。首先,在师资队伍建设上。一方面,我们引入学过材料或凝聚态物理的博士,他们在半导体材料及光伏技术方面都有自己独到的见解;另一方面,从已有的教师队伍中选出部分教师去高校或相关的工厂、公司进行短期的进修培训,使大家对半导体材料及光伏技术有较深的认识,为这方面的教学打下基础。其次,在教学改革方面。一方面,在课程设置上,我们准备把物理类的课程进行重新整合,将关系紧密的课程合成一门。另一方面,我们将应用物理学专业的两个方向有机地结合起来,在光电子技术方向的专业课程设置中,我们有意识地开设了一些课程,让半导体材料及光伏技术方向的学生能够去选修这些课程,让他们能够对光伏产业的生产、检测、装备有更全面的认识。最后,在实践方面。依据学校资源共享的原则,在材料与化学工程学院开设材料科学实验和材料专业实验课程,使学生对材料的生产、检测手段有比较全面的认识,并开设材料科学课程设计,让学生能够把理论知识与实践联系起来,为以后在工作岗位上更好地工作打下坚实的基础。

三、 总结

半导体材料及光伏行业是我国大力发展的新兴行业,受到国家和各省市的大力扶持,符合国家节能环保的主旋律,发展前景十分看好。由于我们国家缺乏这方面的高端人才和行业指挥人,在这个行业还没有话语权。我们的产品大都是初级产品或者是行业的上游产品,没有进行深加工。目前行业正处在发展的困难时期,但也正好为行业的后续发展提供调整。只要我们能够提高技术水平和产品质量,并积极拓展国内市场,这个行业一定会有美好的前景。要提高技术水平和产品质量,就需要有这方面的技术人才,而高校作为人才培养的主要基地,有责任肩负起这个重任。由于相关人才培养还没有形成系统模式,这就更需要高校和企业紧密联系,共同努力,为半导体材料及光伏产业的人才培养探索出一条可持续发展的光明大道,也为我国的新能源产业发展做出自己的贡献。

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门 捷 列 夫

元素周期律的发现
1867年,俄国彼德圣堡大学里来了一个年轻的化学教授,他就是门捷列夫。身为化学教授的门捷列夫大部分时间不是在实验室度过,而是将自己关在书房里。手里总捏着一副纸牌,颠来倒去,整好又打乱,乱了又重排。不邀牌友,也不去上别人家的牌桌。
两年后的一天,俄罗斯化学会专门邀请专家进行一次学术讨论。学者们有的带着论文,有的带着样品,只有门捷列夫两手空空,学术讨论进行了三天,三天来讨论会场大家各抒己见,好不热闹,只有门捷列夫一个人一直一言不发,只是瞪着一双大眼睛看,竖起耳朵听,有时皱皱眉头想想。
眼看讨论就要结束了,主持人躬身说道:“门捷列夫先生,不知可有什么高见?”门捷列夫也不说话,起身走到桌子的中央,右手从口袋里取出,随即一副纸牌甩在桌子上,在场的人都大吃一惊,门捷列夫爱玩纸牌,化学界的朋友已早有所闻,但总不至于闹到这种地步,到这么严肃的场合来开玩笑吧?
只见门捷列夫将那一把乱纷纷的牌捏在手里,三下两下便整理好,并一一亮给大家看。大家这时才发现这并不是一副普通的扑克,每张牌上写的是一种元素的名称、性质、原子量等,共63张,代表着当时已发现的63种元素。更怪的是,这副牌中有红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色。
门捷列夫真不愧为玩纸牌的老手,一会儿功夫就在桌子上列成一个牌阵:竖看就是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫分别各一列,横看那七种颜色的纸牌就像画出的光谱段,有规律地每隔七张就重复一次。然后门捷列夫口中念念有词地讲着每一个元素的性质,滚瓜烂熟,如数家宝。周围的人都傻眼了。他们在实验室里钻了十年、几十年,想不到一个年轻人玩玩纸牌就能得出这番道理,要说不服气吧,好象有理,要说真是这样,又有些不甘心。
这时一直坐在旁边观看的门捷列夫的老师胡子气得撅起来了,一拍桌子站起来,以师长的严厉声调说道:“快收起你这套魔术吧,身为教授、科学家,不在实验室里老老实实地做实验,却异想天开,摆摆纸牌就要发现什么规律,这些元素难道就由你这样随便摆布吗?……”老人越说越激动,一边还收拾东西准备离去,其他人见状也纷纷站起,这场讨论就这样不了了之。
门捷列夫坚信自己是对的,回家后继续推着这副纸牌,遇到什么地方接连不上时,他就断定还有新元素没被发现,他就暂时补一张空牌,这样他一口气预言了11种未知元素,那副牌已是74张。这就是最早的元素周期表。
在随后的几年中,门捷列夫预言的11种元素陆续被发现,乖乖地住进他的元素周期表,特别是后来发现的氦、氖、氩、氪、氙和氡又给元素周期表增加了新的一族。元素世界一目了然,它就像一幅大地图,以后化学的研究就全靠这幅指南图了。

牛 顿

少年时代的牛顿不像高斯、维纳那样,从小就显露出引人注目的科学天才;也不像莫扎特那样表现了令人惊叹的艺术禀赋。他跟普通人一样,轻松愉快地度过了中学时代。
如果说他和别的孩子有什么不同的话,那就是他的动手能力相当强。他做过会活动的水车;做过能测出准确时间的水钟;还做过一种水车风车联动装置,它使风车可以在无风时借助水力驱动。
15岁那年,一场罕见的暴风雨侵袭英格兰。狂风怒吼,牛顿家的房子直晃悠,就像要倒了似的。牛顿为大自然的威力迷住了,不禁想测验飓风的力量。他冒着狂风暴雨来到后院,一会儿逆风跑,一会儿顺风跳。为了接受更多的风力,他索性敞开斗篷向上跳跃,认准起落点,仔细量距离,看狂风把他吹出多远。
1661年牛顿考上了剑桥大学,尽管在中学里是个优等生,可是剑桥大学集中了各地的尖子学生,他的学习成绩赶不上别人,特别是数学的差距更大。但是他并不气馁,就像他少年时代喜欢思考问题一样,踏踏实实地学习,直到透彻地理解为止。
在大学的头两年里,他除学习算术、代数、三角外,还认真学习了欧几里得《几何原本》,弥补了过去的不足。他又钻研笛卡儿的《几何学》,熟练地掌握了坐标法。这些数学知识,为牛顿后来的科学研究打下了坚实的基础。
四年后,他从剑桥大学毕业了。1666年的一天,牛顿请母亲和弟妹到自己房间里来。房间里黑洞洞的,只从窗子的一个小孔中透过一线阳光,在墙上照出一个白色的光点。牛顿让他们注意看墙上的光点。他手里拿着自制的三棱镜,放在光线入口处,使光折射到对面墙上,光点附近突然映出一条瑰丽的彩带。这条彩带同雨后晴空中出现的彩虹一样,由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等七种颜色组成。牛顿和自己的亲人共同观赏了人工复现的自然景象。后来,牛顿又用第二个三棱镜把七种单色光合成白光。他用白光分解实验宣告了光谱学的诞生。
牛顿在探索光色之谜的同时,还在探索引力之谜。他从苹果从树上掉了下来的事实发现万有引力定律,而且从数学上论证了万有引力定律,并且把力学确立为完整、严密、系统的学科。他在概括和总结前人研究成果的基础上,通过自己的观察和实验,提出了“运动三定律”。这三条定律和万有引力定律共同构成了宏伟壮丽的力学大厦的主要支柱。这座力学大厦是近代天文学和力学发展的基地,是机械、建筑等工程技术发展的基地,也是机械唯物论统治自然科学领域的基地。构造了宏伟壮丽的力学大厦。

瓦 特

瓦特出生于英国的格林诺克,由于家境贫穷没机会上学,先是到一家钟表店当学徒,后又到格拉斯哥大学去当仪器修理工,瓦特聪明好学,他常抽空旁听教授们讲课,再加上他整日亲手摆弄那些仪器,学识也就积累的不浅了。
1764年,格拉斯哥大学收到一台要求修理的纽可门蒸汽机,任务交给了瓦特。瓦特将它修好后,看看他工作那么吃力,就象一个老人在喘气,颠颠颤颤地负重行走,觉得实在应该将它改进一下。
他注意到毛病主要是缸体随着蒸汽每次热了又冷,冷了又热,白白浪费了许多热量。能不能让它一直保持不冷而活塞又照常工作呢?于是他自己出钱租了一个地窖,收集了几台报废的蒸汽机,决心要造出一台新式机器来。
从此,瓦特整日摆弄这些机器,两年后,总算弄出个新机样子。可是点火一试,那汽缸到处漏气,瓦特想尽办法,用毡子包,用油布裹,几个月过去了,还是治不了这个毛病。
一天他又趴到汽缸前观察漏气的原因,不小心一股热气冲出,他急忙躲闪,右肩上已是红肿一片,就像被一把热刀削过一样,辣辣地疼起来,弄得他心烦意乱。他真有些灰心了,这时,是他的妻子给了他勇气,妻子用激将法又激起了继续研究下去的雄心。
他又回到地下实验室,将过去的资料重新翻阅一番,打起精神又干了起来,干累了就守着炉子烧一壶水喝茶。一天,他一边喝茶,一边看着那一动一动的壶盖。他看看炉子上的壶又看看手中的杯子,突然灵感来了:茶水要凉,倒在杯里;蒸汽要冷,何不也把它从汽缸里也“倒”出来呢?
这样想着,瓦特立即设计了一个和汽缸分开的冷凝器,这下热效率提高了三倍,用的煤只有原来的四分之一。这关键的地方一突破,瓦特顿然觉得前程光明。他又到大学里向布莱克教授请教了一些理论问题,教授又介绍他认识了发明镗床的威尔金技师,这位技师立即用镗炮筒的方法制了汽缸和活塞,解决了那个最头疼的漏气问题。
1784年,瓦特的蒸汽机已装上曲轴、飞轮,活塞可以靠从两边进来的蒸汽连续推动,再不用人力去调节活门,世界上第一台真正的蒸汽机诞生了。

杨 振 宁

杨振宁生于安徽合肥,读小学时,数学和语文成绩都很好。中学还没有毕业,就考入了西南联大,那是他才16岁。20岁那年大学毕业后,旋即进入西南联大的研究院。两年后,以优异成绩获得了硕士学位,并考上了公费留美生,于1945年赴美进芝加哥大学,1948年获博士学位。1949年,杨振宁进入普林斯顿高等研究院做博士后,开始同李政道合作进行粒子物理的研究工作。
杨振宁是理论物理学家,他对理论物理学的贡献范围很广,包括基本粒子、统计力学和凝聚态物理学等领域,其中在粒子物理学方面贡献最大。
在粒子物理学方面,他最杰出的贡献是1954年与密耳斯共同提出的杨--密耳斯场理论,开辟了非阿贝尔规范场的新研究领域,为包括电弱统一理论、量子色动力学理论、大统一理论、引力场的规范理论等现代规范场理论打下了坚实基础。
另一项杰出贡献是1956年和李政道合作,深入研究了当时令人困惑的θ-τ之谜,即后来所谓的K 介子有两种不同的衰变方式,一种衰变成偶宇称态,一种衰变成奇宇称态;如果弱衰变过程宇称守恒,则他们必定是两种宇称状态不同的 K介子。但从质量和寿命来看,它们又应是同一种介子。
杨振宁和李政道通过分析认识到,很可能在弱相互作用中宇称不守恒。他们仔细检查了过去的所有实验,确认这些实验并未证明弱相互作用中宇称守恒。在此基础上他们进一步提出了几种检验弱相互作用中宇称不守恒的实验途径。次年, 这一理论预见得到吴健雄小组的实验证实,他们也因次获得了1957年诺贝尔物理学奖。
在粒子物理学方面,杨振宁的贡献还有费密--杨模型,与李政道合作的二分量中微子理论,与李政道和R.奥赫梅合作的关于电荷共轭变换和时间反演变换不守恒的分析,与李政道合作的高能中微子实验分析和关于W 粒子的研究。与吴大峻合作的宇称不守恒分析,规范场的积分形式理论,与吴大峻合作的规范场与纤维丛的关系。与邹祖德合作的高能碰撞理论等等。
杨振宁谨记父亲杨武之的遗训:有生应记国恩隆。他在1971年夏,是美国科学家中率先访华的。他说:“作为一名中国血统的美国科学家,我有责任帮助这两个与我休戚相关的国家建立一座了解和友谊的桥梁。在中国科技发展的道途中,我应该贡献一些力量”。杨振宁是这样说,也是这样做的。20多年来,他频繁穿梭往来于中美之间,做了许多卓有成效的学术联系工作。

戴 维

戴维小时候是一个出名的浪子,虽聪明,但就是不愿学习。他上学时总是一个口袋里装鱼钩鱼线,另一个口袋里装弹弓,上学前总要到河边打几只鸟,钓几条鱼。
父亲死后,母亲拖着五个孩子实在无法活下去,母亲只好把戴维送进一家药店当学徒。到月底时,别人领了工资,却没有戴维的份。戴维就伸手向老板要,老板却当着众人狠狠地打了戴维一下,还说:“让你抓药不识药方,让你送药认不得门牌,你还好意思伸手来要钱?”店里的师徒哄堂大笑。
戴维哪里受过这种羞辱,从此他下定决心要浪子回头、发奋读书,他利用药房的条件研究起化学。这时恰好有个贝多斯教授成立了一个气体疗养院,戴维被邀请一块儿工作,在这里,戴维发现了一种“笑气”,从此戴维的名声大振。
1803年,戴维当选为英国皇家学会的会员。他知道机会难得,于是更加刻苦研究。在许多研究题目中,戴维对伏打电池的电解作用尤感兴趣。他想电能将水分解成氢、氧,那么一定也能将其他物质分解出新元素。而化学中常用的就是苛性碱,不妨拿它试一试。
于是他将一块苛性碱配成水溶液,然后通上电,溶液立即沸腾发热,两根导线附近都出现了气泡。开始戴维以为苛性碱分解了,可是后来发现跑出去的气体是氢气和氧气,也就是说分解的只是水,苛性碱根本没动。
戴维的倔劲上来了,水攻不行,那就用火攻。这回他将苛性碱熔化后,然后通上电,嘿!在导线同苛性碱接触的地方出现了小小的火舌,淡淡的紫色。这可使戴维高兴坏了,但他很快又犯愁了,怎么收集这种物质呢?熔融物温度太高,这东西又易燃,一分解出来就着火了。看来火攻也不是个好办法。
11月19日是皇家学会一年一度贝开尔报告会的日子,戴维满心希望这次能拿一样新发现的元素。可是眼看报告日期就要到了,电解苛性碱还是没有眉目。他苦苦思索了十几天,这天他突然想出了一个好法子:把苛性碱稍稍打湿,让它刚能导电又不含剩余水分。
要将苛性碱打湿很简单,只要把它放在空气中片刻,它就会自动吸潮,表面形成湿糊糊的一层。这次戴维真的成功了,他电解出了金属钾。

钱三强

在法国留学期间,钱三强在巴黎大学镭学研究所居里实验室和法兰西学院原子核化学实验室从事原子核物理的研究工作。这期间,钱三强在原子核物理学领域中做出了很多成就。
首先,他与约里奥·居里合作,用中子打击铀和钍得到放射性的镧同位素,从它们的β射线能谱证明它们是同一种同位素。这对解释当时发现不久的核裂变现象是有力的支持。
他还首次从理论和实验上确定了 50000电子伏特以下的中低能电子的射程与能量的关系。并且与布依西爱和巴什莱合作,首次测出了镤的α射线的精细结构,并与电子内转换的γ谱线符合得很好。
他最大的成就是与妻子何泽慧、两个法国研究生沙士戴勒和微聂隆合作,发现了铀的三分裂和四分裂现象。这个发现使他们异常兴奋,但他们并没有立即发表,因为当时科学家们一致认为原子核分裂只有二分裂的可能。钱三强根据实验继续分析研究,最终得出了能量与角分布等的关系,对三分裂现象从实验与理论两方面作出了全面的论述。
经过十几年的考验,这一发现已得到公认,尤其是到50年代获得新的实验手段后,从第二裂片的同位素质量谱、射程、发射角度等都说明他的解释与实验证据以及电子计算机计算结果相符合。这一发现被人们认为是第二次世界大战后居里实验室和法兰西学院原子核化学实验室第一个重要成果。
在钱三强要返回祖国时,约里奥·居里夫妇送给他一份鉴定书,上面写着:十年期间,在那些到我们实验室来由我们指导工作的同代人中,钱三强最优秀,我们这样说,并不言过其实。

钱三强回国后培养了一批从事研究原子核科学的人才,并且建立起中国研究原子核科学的基地。从1955年起,他参加了原子能事业的建立和组织工作,将近代物理研究所改良为原子能研究所,领导并促进了这一事业的发展以及有关科技工作的开展,对中国科学院和中国原子能事业的建设、计划和学术领导都作出了贡献。

诺贝尔

诺贝尔的父亲是一位颇有才干的发明家,倾心于化学研究,尤其喜欢研究炸药。受父亲的影响,诺贝尔从小就表现出顽强勇敢的性格,他经常和父亲一起去实验炸药。多年随父亲研究炸药的经历,也使他的兴趣很快转到应用化学方面。
1862年夏天,他开始了对硝化甘油的研究。这是一个充满危险和牺牲的艰苦历程。死亡时刻都在陪伴着他。 在一次进行炸药实验时发生了爆炸事件,实验室被炸的无影无踪,5个助手全部牺牲,连他最小的弟弟也未能幸免。这次惊人的爆炸事故,使诺贝尔的父亲受到了十分沉重的打击,没有多久就去世了。他的邻居们出于恐惧,也纷纷向政府控告诺贝尔,此后,政府不准诺贝尔在市内进行实验。
但是诺贝尔百折不挠,他把实验室搬到市郊湖中的一艘船上继续实验。经过长期的研究,他终于发现了一种非常容易引起爆炸的物质--雷酸汞,他用雷酸汞做成炸药的引爆物,成功地解决了炸药的引爆问题,这就是雷管的发明。它是诺贝尔科学道路上的一次重大突破。
矿山开发、河道挖掘、铁路修建及隧道的开凿,都需要大量的烈性炸药,所以硝化甘油炸药的问世受到了普遍的欢迎。诺贝尔在瑞典建成了世界上第一座硝化甘油工厂,随后又在国外建立了生产炸药的合资公司。但是,这种炸药本身有许多不完善之处。存放时间一长就会分解,强烈的振动也会引起爆炸。在运输和贮藏的过程中曾经发生了许多事故,针对这些情况,瑞典和其他国家的政府发布了许多禁令,禁止任何人运输诺贝尔发明的炸药,并明确提出要追究诺贝尔的法律责任。
面对这些考验,诺贝尔没有被吓倒,他又在反复研究的基础上,发明了以硅藻土为吸收剂的安全炸药,这种被称为黄色炸药的安全炸药,在火烧和锤击下都表现出极大的安全性。这使人们对诺贝尔的炸药完全解除了疑虑,诺贝尔再度获得了信誉,炸药工业也很快地获得了发展。
在安全炸药研制成功的基础上,诺贝尔又开始了对旧炸药的改良和新炸药的生产研究。两年以后,一种以火药棉和硝化甘油混合的新型胶质炸药研制成功。这种新型炸药不仅有高度的爆炸力,而且更加安全,既可以在热辊子间碾压,也可以在热气下压制成条绳状。胶质炸药的发明在科学技术界受到了普遍的重视。诺贝尔在已经取得的成绩面前没有停步,当他获知无烟火药的优越性后,又投入了混合无烟火药的研制,并在不长的时间里研制出了新型的无烟火药。
诺贝尔一生的发明极多,获得的专利就有255种,其中仅炸药就达129种,就在他生命的垂危之际,他仍念念不忘对新型炸药的研究。

李 政 道

李政道出生于上海,他自幼酷爱读书,整天手不释卷,连上卫生间都带着书看,有时手纸没带,书却从未忘带。抗战争时期,他辗转到大西南求学,一路上把衣服丢得精光,但书却一本未丢,反而一次比一次多。
1946年,20岁的李政道到美国留学,当时他只有大二的学历,但经过严格的考试,竟然被芝加哥大学研究生院录取。3 年后便以“有特殊见解和成就”通过了博士论文答辨,被誉为“神童博士”,当时他才23岁。
李政道对近代物理学的杰出贡献是:1956 年和杨振宁合作,深入研究了当时令人困惑的θ-τ之谜,并且提出了“李一杨假说”,即在基本粒子的弱相互作用中宇称可能是不守恒的,后来这一假说被华裔女物理学家吴健雄用实验所证实,从而推翻了过去在物理学界被奉为金科玉律的宇称守恒定律,为人类在探索微观世界的道路上打开了一扇新的大门。他因此也获得了1957年度诺贝尔物理学奖。
一项科学工作在发表的第二年就获得诺贝尔奖,这还是第一次。李政道又是到那时为止历史上第二个最年轻的诺贝尔奖获得者。
李政道在其他方面的重要工作还有:
1949年与M.罗森布拉斯和杨振宁合作提出普适费密弱作用和中间玻色子的存在。
1951年提出水力学中二维空间没有湍流。
1952年与D.派尼斯合作研究固体物理中极化子的构造。同年与杨振宁合作,提出统计物理中关于相变的杨振宁-李政道定理和李-杨单圆定理。

物理学家

中国现代十大物理学家:

杨振宁(Chen Ning Yang 1922~)美籍华人,理论物理学家,1922年10月1日生于安徽省合肥县(含合肥市)。在西南联合大学物理学系,在吴大猷指导下完成学士论文,1942年毕业后即入研究院深造,在王竹溪指导下研究统计物理学。1945年赴美,入芝加哥大学做研究生,深受E.费米熏陶,在导师E.特勒的指导下完成博士论文,1948年获博士学位1948~1949年任芝加哥大学教员,1949~1955年在普林斯顿高级研究院工作,1955~1966年任该所教授,1966年任纽约州立大学石溪分校的爱因斯坦物理学讲座教授,并任新创办的该校理论物理研究所所长,美国总统授予他1985年的国家科学技术奖章。1984年12月27日,北京大学授予杨振宁名誉教授证书。杨振宁对物理学的贡献范围很广,包括粒子物理学、统计力学和凝聚态物理学等。除了同李政道一起发现宇称不守恒之外,杨振宁还率先与米尔斯(R.L.Mills)提出了"杨-米尔斯规范场",与巴克斯特(R.Baxter)创立了"杨-巴克斯方程"。被誉为美国“氢弹之父”的杰出核物理学家泰勒认为,杨振宁在规范场沦方面的工作“应该第二次获得诺贝尔奖金”。吴健雄的老师、美国知名物理学家、诺贝尔奖获得者赛格瑞认为,在这几十年中可以算得上全才的理论物理学家有三个:费曼、朗道和杨振宁,他们在非常不同的领域中做出了巨 大的贡献,这样的人才是不多的。

李政道(Tsung-Dao Lee)美国物理学家。1926年11月25日生于中国上海市,原籍江苏苏州。1944-1946年先后就读于浙江大学、西南联合大学。1946年入美国芝加哥大学物理系研究院学习,1950年6月获哲学博士学位。1953-1960年历任美国哥伦比亚大学助理教授、副教授、教授,1960-1963年任普林斯顿高等研究院教授,1964年至今任哥伦比亚大学费 米物理教,1984年至今任哥伦比亚大学“大学教授”。
李政道教授曾获:诺贝尔物理学奖(1957)、爱因斯坦科学奖(1957)、法国国立学院布德埃奖章(1969, 1977)、伽利略· 伽利莱奖章(1979)、意大利共和国最高骑士勋章(1986)、埃. 马诺瑞那爱瑞奇科学和平奖(1994) 等。他是 美国艺术和科学院院士(1959)、美国国家科学院院士(1964)、意大利林琴科学院院士(1986)和台湾“中央研”院士(1957)。

钱学森(1911.12.11-)。 应用力学、航天技术和系统工程科学家。生于上海市,原籍浙江省杭州市。1934年毕业于上海交通大学。1936年在美国麻省理工学院获硕士学位。1938年获加州理工大学博士学位。1955年回国。曾任中国力学学会、中国自动化学会、中国系统工程学会、中国宇航学会理事长、名誉理事长等职。现任国防科学技术工业委员会研究员。 早年在应用力学和火箭、导弹技术的许多领域都做过开创性的工作。独立研究以及和冯.卡门合作研究提出的许多理论,为应用力学、航空工程和火箭导弹技术的发展奠定了基础。回国后长期担任火箭、导弹和卫星研制的技术领导职务,为创建和发展我国的导弹、航天事业作出了杰出贡献。在工程控制论、系统工程和系统科学、思维科学和人体科学以及马克思主义哲学等许多理论领域都进行过创造性研究,作出了重大贡献。1956年获中国科学院自然科学奖一等奖,1985年获国家科技进步奖特等奖,1991年被国务院、中央军委授予“国家杰出贡献科学家”荣誉称号和一级英模奖章。中国科学院院士。 1994年当选为中国工程院院士。

王淦昌,1907年生,1907年5月28日生于江苏常熟。1929年毕业于清华大学。1934年获德国柏林大学物理学博士学位,抗战前回国。曾在山东大学和浙江大学任教。历任第二机械工业部第九研究设计院副院长、副部长兼原子能研究所所长及名誉所长、部科技委员会副主任。并曾任中国物理学会副理事长、名誉理事长,中国核学会理事长、名誉理事长,中国核工业总公司科技顾问,中国科协副主席等职。王淦昌在粒子物理学方面造诣很深,1955年被选聘为中国科学院院士(学部委员)。早年提出了用云室来研究高能射线性能的新方法。40年代初提出通过轻原子核俘获K壳层电子释放中微子时产生的反冲中微子的创造性实验方法。在十一国联合原子核研究所工作期间,领导首次发现了反西格马负超子。首次观察到在基本粒子相互作用中产生的带奇异夸克的反粒子。他指挥了中国核武器原理试验及中子发生器的设计工作在中国第一颗原子弹和第一颗氢弹研究试制中作出了突出贡献。1964年提出用激光照射氘、氚而产生中子的设想,并于稍后获得实验证明,为后来的惯性约束聚变获取核能做出了开启性工作。

吴有训(字正之)(1897~1977),中国物理学家、教育家,1897年4月26日生于江西高安。1920年毕业于南京高等师范学校。1921年赴美入芝加哥大学,随康普顿从事物理学研究,1926年获博士学位。1926年秋回国,先后在江西大学和中央大学任教,1928年秋起任清华大学教授,物理系主任、理学院院长(包括1938年以后在西南联合大学的8年)。1945年10月任中央大学校长。1948年底任上海交通大学教授。1949年任校务委员会主任。1950年夏任中国科学院近代物理研究所所长,同年12月起任中国科学院副院长,吴有训曾任中国物理学会理事长。1977年11月30日在北京逝世。

周光召(1929~),湖南长沙人,1951年毕业于清华大学物理系,1954年毕业于北京大学研究院。曾先后在前苏联杜布纳联合核子研究所、美国弗吉尼亚理工学院和日内瓦欧洲核子中心长期工作和访问。他在理论物理学领域作出过许多重要贡献。在粒子物理学方面,严格证明CP破坏的一个重要定理,1960年推导出赝矢量流部分守恒定理(PCAC),这对弱相互作用理论起了重大推进作用,因此世界公认他是PCAC的奠基人之一;他第一次引入了螺旋振幅的概念和相应的数学描述;他还用色散关系理论对非常重要的光核反应做了大量理论研究工作。他组织领导了许多中青年对相互作用统一、CP破坏、陪集规范场、非线性σ模型、有效拉氏量理论、超对称性破缺、量子场论的大范围拓扑性质及其与反常的联系等等方面作了许多有意义的研究工作。在凝聚态物理方面,他领导的小组发展了非平衡态统一理论中的数学形式——闭路格林函数方法。他还参加并组织领导了中国核武器的理论研究、设计和试验工作。1985当选为第三世界科学院院士。历任中国科学院院长、中国科协主席等职。

钱三强,浙江省湖州市人,1913年生,男,中共党员,核物理学家,中国科学院院士。 1936年毕业于清华大学物理系,后赴法国巴黎大学居里实验室和法兰西学院原子核化学实验室从事原子核物理研究工作,获博士学位,1946年获法国科学院亨利·德巴微物理学奖金。1948年回国,历任清华大学物理系教授,北平研究院原子能研究所所长,中国科学院近代物理所(后改为原子能所)所长、计划局局长、副秘书长,二机部副部长、中国科学院副院长、中国物理学会理事长、中国核学会名誉理事长、中国科学院特邀顾问。1992年逝世。中国原子能事业的开拓者和奠基人之一。50年代领导建成中国第一个重水型原子反应堆和第一台回旋加速器,以及一批重要仪器设备。使我国的堆物理、堆工程技术、钎化学放射生物学、放射性同位素制备、高能加速器技术、受控热核聚变等科研工作,都先后开展起来。在苏联政府停止对中国的技术援助后,一方面迅速选调一批优秀核科技专家去二机部,直接负责原子弹研制中各个环节的攻坚任务,一方面会同中国科学院有关领导人,组织联合攻关。使许多关键技术得到及时解决,为第一颗原子弹和氢弹的研制成功作出重要贡献。早在1960年,即在原子能所组织中子物理理论与实验两个研究组开展氢弹的预研工作,为氢弹研制作了理论准备,促成了中国在第一颗原子弹爆炸后仅两年零八个月,就研制成了氢弹。

黄昆(1919.9.2- )中国物理学家。浙江省嘉兴人,1937年进入燕京大学物理系学习,因学习成绩优秀而年年获学校的奖学金。1944年留学英国,1947年获博士学位。1980年被选为瑞典科学院国外院士;1985年转为第三世界科学院院士。他于1947年提出的固体中杂质缺陷导致X光散射的理论,是研究固体杂质缺陷的有力手段。1950年黄昆在英国利物浦大学首次提出多声子的辐射和无辐射跃迁的量子理论,与艾夫.里斯(后来成为他的妻子)共同署名发表了《F中心的光吸收和无辐射跃迁理论》,国际上称为“黄一里斯”理论。1951年他提出关于固体光学性质的一种基本运动方程,并在《关于电磁场与离子晶体的相互作用》一文中,首次提出晶体中声子和电磁波的耦合振荡模式,1963年被国际上拉曼散射实验所证实,被命名为极化激元,促成了1972年召开国际极化激元的专题讨论会。现在极化激元已经成为研究固体光学性质中的一种基本运动形式,黄昆当时所提出的运动方程被国际上称为“黄方程”。他最有影响的工作是于1954年出版了与英国爱丁堡大学物理学家博恩合著的《晶格动力学》一书,此书奠定了他成为这个学科奠基人的地位。
邓稼先(1924-1986)安徽怀宁人,著名核物理学家,中国科学院院士。 邓稼先祖父是清代著名书法家和篆刻家,父亲是著名的美学家和美术史家。“七七”事变后,全家滞留北京,16岁的邓稼先随姐姐赴四川江津读完高中。1941年至1945年在西南联大物理系学习,受业于王竹溪、郑华炽等著名教授。1945年抗战胜利后,邓稼先在北京大学物理系任教。 1948年10月,邓稼先赴美国印第安那州普渡大学物理系读研究生,1950年获物理学博士学位。在他取得学位后的第9天,便登上了回国的轮船。回国后,邓稼先在中国科学院近代物理研究所任助理研究员,从事原子核理论研究。1958年8月调到新筹建的核武器研究所任理论部主任,负责领导核武器的理论设计,随后任研究所副所长、所长,核工业部第九研究设计院副院长、院长,核工业部科技委副主任,国防科工委科技委副主任。 邓稼先是中国核武器研制与发展的主要组织者、领导者,被称为“两弹元勋”。在原子弹、氢弹研究中,邓稼先领导开展了爆轰物理、流体力学、状态方程、中子输运等基础理论研究,完成了原子弹的理论方案,并参与指导核试验的爆轰模拟试验。原子弹试验成功后,邓稼先又组织力量,探索氢弹设计原理,选定技术途径。领导并亲自参与了1967年中国第一颗氢弹的研制和实验工作。 1986年7月29日,邓稼先因病去世。

吴健雄 (1912 ~ 1997) ,核物理学家, 1912 年 5 月 31 日(阴历 4 月 29 日)生于江苏太仓县济河镇。她出身于书香门第。父亲吴促裔在家乡创办了明德女子职业补习学校。由于父母提倡男女平等,吴健雄从小就能与其兄弟一样读书识字。在家乡读完小学, 1923 年考入苏州江第二女子师范学校, 1927 年以优秀成绩从师范学校毕业,任这一所小学教师。两年后考入南京国立中央大学数学系,一年后转入物理系, 1934 年获得学士学位后,受聘到浙江大学任物理系助教,后封入中央研究院从事研究工作, 1936 年入美国加利福尼亚大学, 1940 年获博士学位, 1942 年在美国与袁家骝博士结婚, 1944 年参加了“曼哈顿计划”(研制原子弹), 1952 年任哥仑比亚大学副教授, 1958 年升为教授,同年,普林斯顿大学授予她名誉科学博士称号,并当选为美国科学院院士, 1972 年起提任普宾物理学教授直到 1980 年退休, 1975 年曾任美国物理学会第一任女性会长,同年获得总统福特在白宫授予她的国家科学勋章,这是美国最高科学荣誉, 1978 年在以色列获得沃尔夫奖,吴健雄受聘为南就大学、北京大学、中国科学技术大学等校的名誉教授,中国科学院高能物理研究所学术委员会委员 1997 年2月16日在纽约病逝,终年 85 岁。 吴健雄是世界最杰出的女性实验物理学家,有“核物理女皇”、“中国居里夫人”和“物理科学的第一夫人”之称。

在历史上,芯片是哪位科学家发明的?

芯片是由杰克基尔比和罗伯特诺伊斯二人共同研发的。

美国物理学家,集成电路的两位发明人之一(另一位是罗伯特·诺伊斯),德州仪器的工程师,其于1958年发明集成电路,JK正反器即以其名字命名。

生平

1998年首次到台湾访问,并获得国立交通大学荣誉博士学位。2000年获得诺贝尔物理学奖。

2005年6月20日因癌症在美国德州达拉斯市去世,享年81岁。

罗伯特·诺顿·诺伊斯,是仙童半导体公司和英特尔的共同创始人之一,他有“硅谷市长”或“硅谷之父”的绰号。诺伊斯也是电子器件集成电路的发明者之一,他的发明对个人电脑的普及起到关键性的作用。

生平

罗伯特·诺伊斯生于美国爱荷华州东南的伯灵顿镇,排行老三。父亲是教堂的牧师,因此小时候的罗伯特跟随家人四处迁移,8岁时,搬往迪科拉,他把大量的时间都花在地下室工作间里。中学毕业后入读格林内尔学院,修读物理、数学两个专业,物理系主任G·O·伽尔在课堂上出示了约翰·巴丁发明的晶体三极管,引起诺伊斯的极大兴趣。

诺伊斯在学校是游泳选手,并且在1947年的美国中西部地区游泳锦标赛上夺冠。他还会演奏双簧管,并在当地电台表演连续剧。1953年获麻省理工学院物理学博士学位,博士论文题为“绝缘体表面状态的光电研究”。毕业后3年在费尔科公司工作。

1956年初,科学家威廉·肖克利决定创办半导体公司,诺伊斯决定追随其成就一番大事业,由于工作人员都是博士,被称为“博士生产线”。1957年,诺伊斯不满肖克利的专制管理体制,与摩尔等8人集体辞职,在风险投资商Arthur Rock和Sherman Fairchild的资助下,创立仙童半导体公司,被肖克利称为“8个叛徒”。

1959年1月,诺伊斯写出打造积体电路的方案,开始进行研发,利用一层氧化膜作为半导体的绝缘层,制作出铝条连线,使元件和导线合成一体。不过这时德州仪器(TI)的杰克·基尔比(Jack Kilby)已经制成积体电路,但他的设计不实际。同年7月30日,仙童提出“半导体器件——连线结构”(美国专利第2,981,877号 )的专利申请,至于基尔比的专利直到1964年6月23日才被批准。1969年法院判决,诺伊斯和基尔比发明的集成电路不存在侵权问题,两专利都有效。

1957年,苏联成功发射人造卫星。1959年美国国家航空航天局决定把人类送上月球。阿波罗航天飞机选用诺伊斯的积体电路。

1968年8月,诺伊斯与戈登·摩尔(Gordon Moore)和安迪·葛洛夫(Andrew Grove)一起辞职,创立英特尔(Integrated Electronics)。诺伊斯开创了没有墙壁的隔间办公室新格局。1971年11月,Intel 4004微处理器芯片问世。罗伯特·诺伊斯更是被称为“硅谷市长”。

诺伊斯兴趣广泛。他喜欢潜水、滑雪,还会驾驶飞机。1990年6月3日,诺伊斯因游泳时突然心脏病发作而去世,享年62岁。

谁有数学家的故事啊?

  欧拉(L.Euler,1707.4.15-1783.9.18)是瑞士数学家。生于瑞士的巴塞尔(Basel),卒于彼得堡(Petepbypt)。父亲保罗·欧拉是位牧师,喜欢数学,所以欧拉从小就受到这方面的熏陶。但父亲却执意让他攻读神学,以便将来接他的班。幸运的是,欧拉并没有走父亲为他安排的路。父亲曾在巴塞尔大学上过学,与当时著名数学家约翰·伯努利(Johann Bernoulli,1667.8.6-1748.1.1)及雅各布·伯努利(Jacob Bernoulli,1654.12.27-1705.8.16)有几分情谊。由于这种关系,欧拉结识了约翰的两个儿子:擅长数学的尼古拉(Nicolaus Bernoulli,1695-1726)及丹尼尔(Daniel Bernoulli,1700.2.9-1782.3.17)兄弟二人,(这二人后来都成为数学家)。他俩经常给小欧拉讲生动的数学故事和有趣的数学知识。这些都使欧拉受益匪浅。1720年,由约翰保举,才13岁的欧拉成了巴塞尔大学的学生,而且约翰精心培育着聪明伶俐的欧拉。当约翰发现课堂上的知识已满足不了欧拉的求知欲望时,就决定每周六下午单独给他辅导、答题和授课。约翰的心血没有白费,在他的严格训练下,欧拉终于成长起来。他17岁的时候,成为巴塞尔有史以来的第一个年轻的硕士,并成为约翰的助手。在约翰的指导下,欧拉从一开始就选择通过解决实际问题进行数学研究的道路。1726年,19岁的欧拉由于撰写了《论桅杆配置的船舶问题》而荣获巴黎科学院的资金。这标志着欧拉的羽毛已丰满,从此可以展翅飞翔。

  欧拉的成长与他这段历史是分不开的。当然,欧拉的成才还有另一个重要的因素,就是他那惊人的记忆力!,他能背诵前一百个质数的前十次幂,能背诵罗马诗人维吉尔(Virgil)的史诗Aeneil,能背诵全部的数学公式。直至晚年,他还能复述年轻时的笔记的全部内容。高等数学的计算他可以用心算来完成。

  尽管他的天赋很高,但如果没有约翰的教育,结果也很难想象。由于约翰·伯努利以其丰富的阅历和对数学发展状况的深刻的了解,能给欧拉以重要的指点,使欧拉一开始就学习那些虽然难学却十分必要的书,少走了不少弯路。这段历史对欧拉的影响极大,以至于欧拉成为大科学家之后仍不忘记育新人,这主要体现在编写教科书和直接培养有才化的数学工作者,其中包括后来成为大数学家的拉格朗日(J.L.Lagrange,1736.1.25-1813.4.10)。

  欧拉本人虽不是教师,但他对教学的影响超过任何人。他身为世界上第一流的学者、教授,肩负着解决高深课题的重担,但却能无视"名流"的非议,热心于数学的普及工作。他编写的《无穷小分析引论》、《微分法》和《积分法》产生了深远的影响。有的学者认为,自从1784年以后,初等微积分和高等微积分教科书基本上都抄袭欧拉的书,或者抄袭那些抄袭欧拉的书。欧拉在这方面与其它数学家如高斯(C.F.Gauss,1777.4.30-1855.2.23)、牛顿(I.Newton,1643.1.4-1727.3.31)等都不同,他们所写的书一是数量少,二是艰涩难明,别人很难读懂。而欧拉的文字既轻松易懂,堪称这方面的典范。他从来不压缩字句,总是津津有味地把他那丰富的思想和广泛的兴趣写得有声有色。他用德、俄、英文发表过大量的通俗文章,还编写过大量中小学教科书。他编写的初等代数和算术的教科书考虑细致,叙述有条有理。他用许多新的思想的叙述方法,使得这些书既严密又易于理解。欧拉最先把对数定义为乘方的逆运算,并且最先发现了对数是无穷多值的。他证明了任一非零实数R有无穷多个对数。欧拉使三角学成为一门系统的科学,他首先用比值来给出三角函数的定义,而在他以前是一直以线段的长作为定义的。欧拉的定义使三角学跳出只研究三角表这个圈子。欧拉对整个三角学作了分析性的研究。在这以前,每个公式仅从图中推出,大部分以叙述表达。欧拉却从最初几个公式解析地推导出了全部三角公式,还获得了许多新的公式。欧拉用a 、b 、c 表示三角形的三条边,用A、B、C表示第个边所对的角,从而使叙述大大地简化。欧拉得到的著名的公式:
  又把三角函数与指数函联结起来。

  在普及教育和科研中,欧拉意识到符号的简化和规则化既有有助于学生的学习,又有助于数学的发展,所以欧拉创立了许多新的符号。如用sin 、cos 等表示三角函数,用 e 表示自然对数的底,用f(x) 表示函数,用 ∑表示求和,用 i表示虚数等。圆周率π虽然不是欧拉首创,但却是经过欧拉的倡导才得以广泛流行。而且,欧拉还把e 、π 、i 统一在一个令人叫绝的关系式 中。 欧拉在研究级数时引入欧拉常数C, 这是继π 、e 之后的又一个重要的数。

  欧拉不但重视教育,而且重视人才。当时法国的拉格朗日只有19岁,而欧拉已48岁。拉格朗日与欧拉通信讨论"等周问题",欧拉也在研究这个问题。后来拉格朗日获得成果,欧拉就压下自己的论文,让拉格朗日首先发表,使他一举成名。

  欧拉19岁大学毕业时,在瑞士没有找到合适的工作。1727年春,在巴塞尔他试图担任空缺的教研室主任职务,但没有成功。这时候,俄国的圣彼得堡科院刚建立不久,正在全国各地招聘科学家,广泛地搜罗人才。已经应聘在彼得堡工作的丹尔·伯努利深知欧拉的才能,因此,他竭力聘请欧拉去俄罗斯。在这种情况下,欧拉离开了自己的祖国。由于丹尼尔的推荐,1727年,欧拉应邀到圣彼得堡做丹尼尔的助手。在圣彼得堡科学院,他顺利地获得了高等数学副教授的职位。1731年,又被委任领导理论物理和实验物理教研室的工作。1733年,年仅26岁的欧拉接替回瑞士的丹尼尔,成为数学教授及彼得堡科学院数学部的领导人。

  在这期间,欧拉勤奋地工作,发表了大量优秀的数学论文,以及其它方面的论文、著作。

  古典力学的基础是牛顿奠定的,而欧拉则是其主要建筑师。1736年,欧拉出版了《力学,或解析地叙述运动的理论》,在这里他最早明确地提出质点或粒子的概念,最早研究质点沿任意一曲线运动时的速度,并在有关速度与加速度问题上应用矢量的概念。

  同时,他创立了分析力学、刚体力学,研究和发展了弹性理论、振动理论以及材料力学。并且他把振动理论应用到音乐的理论中去,1739年,出版了一部音乐理论的著作。1738年,法国科学院设立了回答热本质问题征文的奖金,欧拉的《论火》一文获奖。在这篇文章中,欧拉把热本质看成是分子的振动。

  欧拉研究问题最鲜明的特点是:他把数学研究之手深入到自然与社会的深层。他不仅是位杰出的数学家,而且也是位理论联系实际的巨匠,应用数学大师。他喜欢搞特定的具体问题,而不象现代某些数学家那样,热衰于搞一般理论。

  正因为欧拉所研究的问题都是与当时的生产实际、社会需要和军事需要等紧密相连,所以欧拉的创造才能才得到了充分发挥,取得了惊人的成就。欧拉在搞科学研究的同时,还把数学应用到实际之中,为俄国政府解决了很多科学难题,为社会作出了重要的贡献。如菲诺运河的改造方案,宫延排水设施的设计审定,为学校编写教材,帮助政府测绘地图;在度量衡委员会工作时,参加研究了各种衡器的准确度。另外,他还为科学院机关刊物写评论并长期主持委员会工作。他不但为科学院做大量工作,而且挤出时间在大学里讲课,作公开演讲,编写科普文章,为气象部门提供天文数据,协助建筑单位进行设计结构的力学分析。1735年,欧拉着手解决一个天文学难题——计算慧星的轨迹(这个问题需经几个著名的数学家几个月的努力才能完成)。由于欧拉使用了自己发明的新方法,只用了三天的时间。但三天持续不断的劳累也使欧拉积劳成疾,疾病使年仅28岁的欧拉右眼失明。这样的灾难并没有使欧拉屈服,他仍然醉心于科学事业,忘我地工作。但由于俄国的统治集团长期的权力之争,日益影响到了欧拉的工作,使欧拉很苦闷。事也凑巧,普鲁士国王腓特烈大帝(Frederick the Great,1740-1786在位)得知欧拉的处境后,便邀请欧拉去柏林。尽管欧拉十分热爱自己的第二故乡(在这里他普工作生活了14年),但为了科学事业,他还是在1741年暂时离开了圣彼得堡科学院,到柏林科学院任职,任数学物理所所长。1759年成为柏林科学院的领导人。在柏林工作期间,他并没有忘记俄罗斯,他通过书信来指导他在俄罗斯的学生,并把自己的科学著作寄到俄罗斯,对俄罗斯科学事业的发展起了很大作用。

  他在柏林工作期间,将数学成功地应用于其它科学技术领域,写出了几百篇论文,他一生中许多重大的成果都是这期间得到的。如:有巨大影响的《无穷小分析引论》、《微分学原理》,既是这期间出版的。此外,他研究了天文学,并与达朗贝尔(I.L.R.D'Alembert,1717.11.16-1783.10.29)、拉格朗日一起成为天体力学的创立者,发表了《行星和慧星的运动理论》、《月球运动理论》、《日蚀的计算》等著作。在欧拉时代还不分什么纯粹数学和应用数学,对他来说,整个物理世界正是他数学方法的用武之地。他研究了流体的运动性质,建立了理想流体运动的基本微分方程,发表了《流体运动原理》和《流体运动的一般原理》等论文,成为流体力学的创始人。他不但把数学应用于自然科学,而且还把某一学科所得到的成果应用于另一学科。比如,他把自己所建立的理想流体运动的基本方程用于人体血液的流动,从而在生物学上添上了他的贡献,又以流体力学、潮汐理论为基础,丰富和发展了船舶设计制造及航海理论,出版了《航海科学》一书,并以一篇《论船舶的左右及前后摇晃》的论文,荣获巴黎科学院奖金。不仅如此,他还为普鲁士王国解决了大量社会实际问题。1760年到1762年间,欧拉应亲王的邀请为夏洛特公主函授哲学、物理学、宇宙学、神学、化理学、音乐等,这些通信充分体现了欧拉渊博的知识、极高的文学修养、哲学修养。后来这些通信整理成《致一位德国公主的信》,1768年分三卷出版,世界各国译本风靡,一时传为佳话。

  自从1741年欧拉离开彼得堡以后,俄国的政局一直不好,政权几次更迭,最后落入叶卡捷林娜二世的手中,她吸取了以往的教训,开始致力于文治武功。她一面与伏尔泰、狄德罗等法国启蒙学者通信,一面又四方招聘有影响的科学家去彼得堡科学院任职。欧拉自然成了她主要聘请的对象。1766年,年已花甲的欧拉应邀回到彼得堡,这次俄国为他准备了优越的工作条件。

  这时欧拉的科学研究工作已经是硕果累累,思想也已经成熟。除了一些专题还需继续研究外,他希望能在晚年对过去的成就作系统的总结,出版几部高质量的著作。然而,厄运再次向他袭来。由于俄罗斯气候严寒,以及他工作的劳累,欧拉的左眼又失明了,从此欧拉陷入伸手不见五指的黑暗之中。但欧拉是坚强的,他用口授、别人记录的方法坚持写作。他先集中精力撰写了《微积分原理》一书,在这部三卷本巨著中,欧拉系统地阐述了微积分发明以来的所有积分学的成就,其中充满了欧拉精辟的见解。1768年,《积分学原理》第一卷在圣彼得堡出版。1770年第三卷出版。同年,他又口述写成《代数学完整引论》,有俄文、德文、法文版,成为欧洲几代人的教科书,正当欧拉在黑暗中搏斗时,厄运又一次向他袭来。1771年,圣彼得堡一场大火,秧及欧拉的住宅,把欧拉包围在大火中。在这危急的时刻,是一位仆人冒着生命危险把欧拉从大火中背出来。欧拉虽然幸免于难,可他的藏书及大量的研究成果都化为灰烬。种种磨难,并没有把欧拉搞垮。大火以后他立即投入到新的创作之中。资料被焚,他又双目失明,在这种情况下,他完全凭着坚强的意志和惊人的毅力,回忆所作过的研究。欧拉的记忆力也确实罕见,他能够完整地背诵出几十年前的笔记内容,数学公式当然更能背诵如流。欧拉总是把推理过程想得很细,然后口授,由他的长子记录。他用这种方法又发表了论文400多篇以及多部专著,这几乎占他全部著作的半数以上。1774年,他把自己多年来研究变分问题所取得的成果集中发表一本书《寻求具有某种极大或极小性质的曲线的技巧》中。从而创立了一个新的分支——变分法。另外,欧拉对天文学中的"三体问题"月球运动及摄运问题进行了研究。后来,他解决了牛顿没有解决的月球运动问题,首创了月球绕地球运动地精确理论。为了更好地进行天文观测,他曾研究了光学,天文望远镜和显微镜。研究了光通过各种介质的现象和有关的分色效应,提出了复杂的物镜原理,发表过有关光学仪器的专著,对望远镜和显微镜的设计计算理论做出过开创性的贡献,在1771年他又发表了总结性著作《屈光学》。欧拉从19岁开始写作,直到逝世,留下了浩如烟海的论文、著作,甚至在他死后,他留下的许多手稿还丰富了后47年的圣彼得堡科学院学报。就科研成果方面来说,欧拉是数学史上或者说是自然科学史上首屈一指的。

  作为这样一位科学巨人,在生活中他并不是一个呆板的人。他性情温和,性格开朗,也喜欢交际。欧拉结过两次婚,有13个孩子。他热爱家庭的生活,常常和孩子们一起做科学游戏,讲故事。

  欧拉旺盛的精力和钻研精神一直坚持到生命的最后一刻。1783年9月18日下午,欧拉一边和小孙女逗着玩,一边思考着计算天王星的轨迹,突然,他从椅子上滑下来,嘴里轻声说:"我死了"。一位科学巨匠就这样停止了生命。

  历史上,能跟欧拉相比的人的确不多,也有的历史学家把欧拉和阿基米德、牛顿、高斯列为有史以来贡献最大的四位数学家,依据是他们都有一个共同点,就是在创建纯粹理论的同时,还应用这些数学工具去解决大量天文、物理和力学等方面的实际问题,他们的工作是跨学科的,他们不断地从实践中吸取丰富的营养,但又不满足于具体问题的解决,而是把宇宙看作是一个有机的整体,力图揭示它的奥秘和内在规律。

  由于欧拉出色的工作,后世的著名数学家都极度推崇欧拉。大数学家拉普拉斯(P.S.M.de Laplace,1749.3.23-1827.3.5)普说过:"读读欧拉,这是我们一切人的老师。"被誉为数学王子地高斯也普说过:"对于欧拉工作的研究,将仍旧是对于数学的不同范围的最好的学校,并且没有别的可以替代它"。

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