解放军文职招聘考试现代物理学时期
现代物理学时期,即从19世纪末至今,是现代物理学的诞生和取得革命性发展时期。
19世纪末,当力学、热力学、统计物理学和电动力学等取得一系列成就后,许多物理学家都认为物理学的大厦已经建成,后辈们只要做一些零碎的修补工作就行了。然而,两朵乌云的出现,打破了物理学平静而晴朗的天空。第一朵乌云是迈克尔孙-莫雷实验:在实验中没测到预期的“以太风”,即不存在一个绝对参考系,也就是说光速与光源运动无关,光速各向同性。第二朵乌云是黑体辐射实验:用经典理论无法解释实验结果。这两朵在平静天空出现的乌云最终导致了物理学的天翻地覆的变革。
20世纪初,爱因斯坦大胆地抛弃了传统观念,创造性地提出了狭义相对论,永久性地解决了光速不变的难题。狭义相对论将物质、时间和空间紧密的联系在一起,揭示了三者之间的内在联系,提出了运动物质长度收缩,时间膨胀的观点,彻底颠覆了牛顿的绝对时空观,完成了人类历史上一次伟大的时空革命。十年之后,爱因斯坦提出等效原理和广义协变原理的假设,并在此基础上创立了广义相对论,揭示了万有引力的本质,即物质的存在导致时空弯曲。相对论的创立,为现代宇宙学的研究提供了强有力的武器。
物理学的第二朵乌云——黑体辐射难题,则是在普朗克,爱因斯坦,玻尔等一大批物理学家的努力下,最终导致了量子力学的产生与兴起。普朗克引入了“能量子”的假设,标志着量子物理学的诞生,具有划时代的意义。爱因斯坦,对于新生“量子婴儿”,表现出热情支持的态度。并于1905年提出了“光量子”假设,把量子看成是辐射粒子,赋予量子的实在性,并成功地解释了光电效应实验,捍卫和发展了量子论。随后玻尔在普朗克和爱因斯坦 “量子化”概念和卢瑟福了“原子核核式结构”模型的影响下提出了氢原子的玻尔模型。德布罗意把光的“波粒二象性”推广到了所有物质粒子,从而朝创造描写微观粒子运动的新的力学——量子力学迈进了革命性的一步。他认为辐射与粒子应是对称的、平等的,辐射有波粒二象性,粒子同样应有波粒二象性,即对微粒也赋予它们波动性。薛定谔则用波动方程完美解释了物质与波的内在联系,量子力学逐渐趋于完善。
量子力学与相对论力学的产生成为现代物理学发展的主要标志,其研究对象由低速到高速,由宏观到微观,深入到广垠的宇宙深处和物质结构的内部,对宏观世界的结构、运动规律和微观物质的运动规律的认识,产生了重大的变革。其发展导致了整个物理学的巨大变革,奠定了现代物理学的基础。随后的几十年即从1927年至今,是现代物理学的飞速发展阶段,这一期间产生了量子场论、原子核物理学、粒子物理学、半导体物理学、现代宇宙学、现代物理技术等分支学科,物理学日渐趋于成熟。
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