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著名的物理学家 物理学发展到今天，科学知识，硕果累累。是许多科学家的孜孜不倦、刻苦钻研的结果。我们对几位著名的物理学家事迹和突出贡献进行了简单的研究。 阿基米德（图）： 阿基米德（Archimedes，约前287～前212） 古希腊著名的力学家、数学家和发明家。他第一个把精巧的技术实践和严密的数学（欧几里德几何学）推理结合起来，奠定了静力学和流体静力学的基础。他用数学方法研究了许多有关造船、机械、建筑和兵工技术的实际问题，并且从物理学上第一次引入了物体重心的概念，研究了各种形状物体重心的求法。严格证明了杠杆定律，引入了力矩的概念。他用数学广泛而严格地研究了各种形状物体的浮沉条件和稳定原理，严格证明了后来以他命名的阿基米德定律。 关于阿基米德的传说很多。例如，亥厄洛国王为了显示自己的高贵，限期令工匠做一顶纯金的皇冠。面对金光灿灿、雕刻精巧、重量相符的皇冠，一位大臣建议加以检验。阿基米德为此日夜思考几天，不得要领。一天，当他偶然把身体浸入澡盆洗澡时，发现从盆中溢出的水量恰好等于自己身体浸入部分的水量，立时给他提示出一种解决问题的方法，于是他毫不迟疑，跃出澡盆，大声喊着：我知道了！就赤身露体地奔回了家。还有一份记载说到国王希望知道小力如何能搬动重物时，阿基米德“将皇家商船队的一支三桅大船系好，这支大船曾由许多人费力地拖上岸来。他让旅客们和货物照常上船，他在远处安然坐定，轻轻地拉动他的组合滑轮，将船拉向自己，平滑得像在水中行驶一样”。 当罗马将军马赛努斯率大军进攻叙拉古时，70多岁的阿基米德创造了许多兵工机械协助抗拒强敌3年之久，包括各种抛石机，钩船机等。据说他还设计和制造了由许多镜片组成的巨大无比的凹形金属镜（凹面镜），可以把远处的舰只利用聚集的太阳光烧掉。牛顿在进行了一系列凹镜试验后曾说，阿基米德的发明“并不是不可能的。”城堡的陷落据说是由于欢庆节日的疏忽而造成的。阿基米德正在深思数学问题时被罗马士兵杀死。这些众多的传奇性传说说明阿基米德不是一个书斋式的科学家，他的突出特点是严密的数学理论和娴熟巧妙的技术实践的结合。 牛顿（图） 牛顿（Isaac Newton， 1643～1727） 英国伟大的物理学家、天文学家和数学家，经典力学体系的奠基人。 1643年月4日（儒略历年12月25日）诞生于英格兰东部小镇乌尔斯索普一个自耕农家庭。牛顿自小热爱自然，喜欢动脑动手。8岁时积攒零钱买了锤、锯来做手工，他特别喜欢刻制日晷，利用圆盘上小棍的投影显示时刻，传说他家里墙角、窗台上到处都有他刻划的日晷，他还做了一个日晷放在村中央，被人称为“牛顿钟”，一直用到牛顿死后好几年。他还做过带踏板的自行车；用小木桶做过滴漏水钟；放过自做的带小灯笼的风筝（人们以为是彗星出现）；用小老鼠当动力做了一架磨坊的模型，等等。他观察自然最生动的例子是15岁时做的第一次实验：为了计算风力和风速，他选择狂风时做顺风跳跃和逆风跳跃，再量出两次跳跃的距离差。牛顿在格兰瑟姆中学读书时，曾寄住在格兰瑟姆镇克拉克药店，这里更培养了他的科学实验习惯，因为当时的药店就是一所化学实验室。牛顿在自己的笔记中，将自然现象分类整理，包括颜色调配、时钟、天文、几何问题等等。这些灵活的学习方法，都为他后来的创造打下了良好基础。牛顿曾因家贫停学务农，在这段时间里，他利用一切时间自学。放羊、购物、农闲时，他都手不释卷，甚至羊吃了别人庄稼，他也不知道。1661年6月考入剑桥大学三一学院。1668年7月获硕士学位。1669年巴罗推荐26岁的牛顿继任卢卡斯讲座教授，1672年成为皇家学会会员，1703年成为皇家学会终身会长。1699年就任造币局局长，1701年他辞去剑桥大学工作，因改革币制有功，1705年被封为爵士。1727年牛顿逝世于肯辛顿，遗体葬于威斯敏斯特教堂。 牛顿的成就，恩格斯在《英国状况·十八世纪》中概括得最为完整：“牛顿由于发明了万有引力定律而创立了科学的天文学，由于进行了光的分解而创立了科学的光学，由于创立了二项式定理和无限理论而创立了科学的数学，由于认识了力的本性而创立了科学的力学”。 牛顿的伟大成就与他的刻苦和勤奋是分不开的。他的助手H．牛顿说过，“他很少在两、三点前睡觉，有时一直工作到五、六点。春天和秋天经常五、六个星期住在实验室，直到完成实验。”他有一种长期坚持不懈集中精力透彻解决某一问题的习惯。他回答人们关于他洞察事物有何诀窍时说：“不断地沉思”，这正是他的主要特点。对此有许多故事流传：他年幼时，曾一面牵牛上山，一面看书，到家后才发觉手里只有一根绳；看书时定时煮鸡蛋，结果将表和鸡蛋一齐煮在锅里；有一次，他请朋友到家中吃饭，自己却在实验室废寝忘食地工作，再三催促仍不出来，当朋友把一只鸡吃完，留下一堆骨头在盘中走了以后，牛顿才想起这事，可他看到盘中的骨头后又恍然大悟地说：“我还以为没有吃饭，原来我早已吃过了”。 爱因斯坦（图）。 1955年4月18日凌晨1时25分，一颗伟大的科学巨星陨落了，那就是阿尔伯特·爱因斯坦。在20世纪的科学奥林庇斯山上，爱因斯坦居于最高的荣誉地位。在20世纪所有著名的科学家中，还没有一个人能够与他匹敌，他被誉为现代物理学之父。 爱因斯坦的科学成就是多方面的，主要有：对毛细现象的研究（1900年）；对热力学的研究（1902年起）；对布朗运动的研究（1905年）；狭义相对论的提出（1905年）；对黑体辐射的研究（1908年）；对光电效应的研究（1905年）；对分子大小的新测定法（1905年）；引力问题研究（1911年起）；广义相对论的提出（从1913年起），并由此预言，在强引力场附近，光线是弯曲的；量子论和量子力学研究（从1905年起）；统一场论研究（从1923年起）。 在爱因斯坦的诸多成就中，相对论无疑是最重要的。但爱因斯坦的青少年时代并不“聪慧”，在中学里也成绩平平，遇到强记强背的内容，常显得连一般同学也不如。爱因斯坦后来能成为科学泰斗，被誉为20世纪最伟大的科学家之一，靠的又是什么呢？科学家创造性个性的形成是由多种因素促成的，它们共同形成了复杂的综合条件，其中包括家庭、学校、时代三个基本因素。当爱因斯坦四五岁时，他看到了父亲的那只神奇的指南针，产生了一种“惊奇”的感觉。这件事给爱因斯坦留下了“深刻而持久的印象”，这也是爱因斯坦对科学感兴趣的开始，以后这一兴趣逐渐加强是和他所处的环境分不开的。他的父亲赫尔曼（Hermann）和叔叔雅科布（Jacob）经营的是一家电机厂，从事发电机、弧光灯、计量仪器的制造，这在当时是最新的科学技术成就，足以将爱因斯坦正形成中的科学兴趣吸引过来。在此基础上，由于当时的时代影响，他的兴趣又从技术发明转向了纯科学的领域，因为爱因斯坦的青少年时代曾是理论科学和技术成就相互关系急剧变化的时期。从法拉弟和麦克斯韦的伟大科学成就开始，根本改变了科学对技术的作用，科学开始决定技术的进步，开始优于技术，被提到首位。他这一时期接二连三的转学，为他提供了确定志向的比较机会，稳定了他对物理学的兴趣。 为了培养自己的创造性，提高思维水平，在苏黎世联邦工业大学师范系学习物理期间（1896年），爱因斯坦还专修了“科学思想理论”课程。他感到应把物理学理论的研究深入一步，同时也觉得应该对物理学的基本概念进行批判分析。这种双重志向的结合形成了他鲜明的创造性个性的特点，促使他在物理学危机面前，能在别人仍处于迷雾之中时看到问题的症结所在。 杨振宁（图） 杨振宁：（1922～） 美籍中国理论物理学家。诺贝尔物理学奖获得者。1922年9月22日生于安徽省合肥县（今合肥市）。1942年毕业于西南联合大学。1945年去美国留学，在芝加哥大学费米的指导下研究理论物理，1948年获哲学博士学位。1948～1949年在芝加哥大学工作。1949～1965年在普林斯顿高级研究院工作，1955年起任教授。1966年起任纽约州立大学（石溪分校）教授和理论物理研究所所长。美国总统授予他1985年国家科学技术奖章。 从事统计力学、量子场论、凝聚态物理、基本粒子物理方面的研究。他对理论物理学的贡献范围很广。在粒子物理学方面， 1956年和李政道合作，深入研究了当时令人困惑的θ-τ之谜。提出很可能在弱相互作用中宇称不守恒（参见“李政道”）。次年，这一理论预见得到吴健雄小组的实验证实。为此，杨振宁和李政道共获1957年诺贝尔物理学奖。此外，1949年提出了基本粒子的第一个复合模型——费米-杨模型。1957年与李政道合作提出二分量中微子理论；与李政道和奥赫梅合作提出在β衰变中不仅宇称不守恒，而且电荷共轭也不守恒；与李政道合作、与朗道和萨拉姆各自独立地提出在弱相互作用中组合宇称（CP）守恒的假设。1959～1962年，与李政道合作实验分析高能中微子和W粒子的研究。1974年～1975年与吴大峻合作提出规范场的积分形式理论以及规范场与纤维丛的关系。1967～1985年与邹祖德合作提出高能碰撞理论等。在统计力学方面，1952年与李政道合作提出关于相变的理论。 1966～1969年间与杨振平合作得到关于数种模型的严格解。对凝聚态物理方面的贡献有：1961年与拜尔斯合作对磁通量量子化的解释，1962年提出非对角长程序观念等。 杨振宁于1971年夏回国访问，是美籍知名学者访问新中国的第一人。他对促进中美建交、中美科学技术教育交流都做了大量工作。他受聘为北京大学、复旦大学、中国科学技术大学、中山大学、南开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。发表过约200篇科学论文和报告，著有《基本粒子》（1962）等。 吴健雄 吴健雄（1912～1997） 美籍中国女物理学家。1912年5月31日生于江苏省上海县（今上海市）。1934年毕业于南京中央大学。1936年赴美加利福尼亚大学留学，1940年获博士学位。1942年与著名物理学家袁家骝在美结婚。1952年任哥伦比亚大学副教授，年升为教授，同年当选为美国科学院院士。1972年起担任普宾讲座教授，1980年退休。1975年曾任美国物理学会第一任女会长。主要从事核物理和弱相互作用等方面的实验研究。最主要的贡献是，1957年用β衰变实验证明了在弱相互作用中的宇称不守恒。1956年之前，吴健雄在β衰变方面作过一些出色实验。1956年李政道、杨振宁提出在β衰变过程中宇称可能不守恒之后，吴健雄立即领导她的小组进行了一个实验：在极低温（0.01K）下用强磁场把钴-60原子核自旋方向极化（使自旋几乎都在同一方向），然后观察钴-60原子核β衰变放出的电子的出射方向。她发现绝大多数电子的出射方向都和钴-60原子核的自旋方向相反。就是说，钴-60原子核的自旋方向和它的β衰变的电子出射方向形成左手螺旋，而不形成右手螺旋。如果宇称守恒，两种方向应该机会均等，即必须左右对称，现在左右手螺旋两种情况明显地机会不相等。因此，这个实验结果证实了弱相互作用中的宇称不守恒。这在整个物理学界产生了极为深远的影响。 丁肇中 丁肇中（1936～） 美籍华裔物理学家，诺贝尔物理学奖获得者。1936年1月27日生于美国密歇根州安阿伯，3个月后随父母回中国。1956年入美国密执安大学学习。1960年获硕士学位，1962年获物理学博士学位。1963～1964年在欧洲核研究中心（日内瓦）工作。1964～1967年在哥伦比亚大学工作。1966年兼任汉堡联邦德国电子同步加速器研究中心（DFSY）一个小组的领导人。他所领导的实验组先后在几个国际实验中心工作。1967年起任麻省理工学院物理系教授。1977年当选为美国科学院院士。 从事高能实验物理、基本粒子物理、量子电动力学、γ辐射与物质的相互作用等方面的研究。他最杰出的贡献是在1974年，与B．里希特（Burton Richter，1931～）各自独立地发现了J/ψ粒子。为此，他们共获1976年诺贝尔物理学奖。 1972年夏，丁肇中实验组利用美国布鲁克海文国家实验室的质子加速器寻找质量在1.5×109eV～5.5×109eV之间的长寿命中性粒子。1974年，他们发现了一个质量约为质子质量3倍（能量为3.1×109eV）的长寿命中性粒子。在公开发表这个发现时，丁肇中把这个新粒子取名为J粒子，“J”和汉字“丁”字形相近，寓意是中国人发现的粒子。与此同时，美国人B．里希特也发现了这种粒子，并取名为ψ粒子。后来人们就把这种粒子叫做J/ψ粒子。J/ψ粒子具有奇特的性质，其寿命值比预料值大5000倍；这表明它有新的内部结构，不能用当时已知的3种味夸克来解释，而需要引进第四种夸克即粲夸克来解释。J/ψ粒子的发现大大推动了粒子物理学的发展。 此外，通过高能正负电子对撞的物理实验，在1979年夏发现了三喷注现象，为胶子的存在和量子色动力学提供了实验依据。高能下电磁作用与弱作用干涉效应的实验，为弱电统一理论提供了实验证据。1981年起，他组织和领导了一个国际小组——包括中国在内的约13个国家近400名物理学家参加的L3组。在欧洲核子中心高能正负电子对撞机LEP上进行高能物理实验，寻找新的基本粒子及其粒子物理的新现象。 丁肇中热心培养中国高能物理学人才，经常选拔青年科学工作者去他所领导的小组工作。他是中国科学技术大学的名誉教授，中国科学院高能物理研究所学术委员会委员。 (责任编辑：admin) |