物理學(xué)前沿問(wèn)題,山東師范大學(xué),孟慶田教授

1、12主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：一一. 物理學(xué)科的分類(lèi)物理學(xué)科的分類(lèi)二二. 幾個(gè)有趣的前沿問(wèn)題幾個(gè)有趣的前沿問(wèn)題3一一. 物理學(xué)科的分類(lèi)物理學(xué)科的分類(lèi) 1. 一級(jí)學(xué)科：一級(jí)學(xué)科：物理學(xué)物理學(xué) 2. 二級(jí)學(xué)科：二級(jí)學(xué)科： （1）理論物理）理論物理 （2）粒子物理與原子核物理）粒子物理與原子核物理 （3）原子與分子物理）原子與分子物理 （4）等離子體物理）等離子體物理 （5）凝聚態(tài)物理）凝聚態(tài)物理 （6）聲學(xué)）聲學(xué) （7）光學(xué)）光學(xué) （8）無(wú)線電物理）無(wú)線電物理4一一. 物理學(xué)科的分類(lèi)物理學(xué)科的分類(lèi) 1. 一級(jí)學(xué)科：一級(jí)學(xué)科：物理學(xué)物理學(xué) 2. 二級(jí)學(xué)科：二級(jí)學(xué)科： （1）理論物理）理論物理 （2）粒子物

2、理與原子核物理）粒子物理與原子核物理 （3）原子與分子物理）原子與分子物理 （4）等離子體物理）等離子體物理 （5）凝聚態(tài)物理）凝聚態(tài)物理 （6）聲學(xué)）聲學(xué) （7）光學(xué)）光學(xué) （8）無(wú)線電物理）無(wú)線電物理相對(duì)論和量子力學(xué)相對(duì)論和量子力學(xué)天體物理天體物理新的時(shí)空觀新的時(shí)空觀 宇宙爆炸理論宇宙爆炸理論5一一. 物理學(xué)科的分類(lèi)物理學(xué)科的分類(lèi) 1. 一級(jí)學(xué)科：一級(jí)學(xué)科：物理學(xué)物理學(xué) 2. 二級(jí)學(xué)科：二級(jí)學(xué)科： （1）理論物理）理論物理 （2）粒子物理與原子核物理）粒子物理與原子核物理 （3）原子與分子物理）原子與分子物理 （4）等離子體物理）等離子體物理 （5）凝聚態(tài)物理）凝聚態(tài)物理 （6）聲學(xué)）聲學(xué)

3、 （7）光學(xué)）光學(xué) （8）無(wú)線電物理）無(wú)線電物理高能粒子加速器高能粒子加速器發(fā)現(xiàn)新的粒子發(fā)現(xiàn)新的粒子發(fā)現(xiàn)新的核素發(fā)現(xiàn)新的核素6一一. 物理學(xué)科的分類(lèi)物理學(xué)科的分類(lèi) 1. 一級(jí)學(xué)科：一級(jí)學(xué)科：物理學(xué)物理學(xué) 2. 二級(jí)學(xué)科：二級(jí)學(xué)科： （1）理論物理）理論物理 （2）粒子物理與原子核物理）粒子物理與原子核物理 （3）原子原子與分子物理與分子物理 （4）等離子體物理）等離子體物理 （5）凝聚態(tài)物理）凝聚態(tài)物理 （6）聲學(xué)）聲學(xué) （7）光學(xué)）光學(xué) （8）無(wú)線電物理）無(wú)線電物理研究物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)及研究物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)規(guī)律原子原子生物分子生物分子新的實(shí)驗(yàn)手段的結(jié)合新的實(shí)驗(yàn)手段的結(jié)合7一一. 物

4、理學(xué)科的分類(lèi)物理學(xué)科的分類(lèi) 1. 一級(jí)學(xué)科：一級(jí)學(xué)科：物理學(xué)物理學(xué) 2. 二級(jí)學(xué)科：二級(jí)學(xué)科： （1）理論物理）理論物理 （2）粒子物理與原子核物理）粒子物理與原子核物理 （3）原子與分子物理）原子與分子物理 （4）等離子體物理）等離子體物理 （5）凝聚態(tài)物理）凝聚態(tài)物理 （6）聲學(xué)）聲學(xué) （7）光學(xué)）光學(xué) （8）無(wú)線電物理）無(wú)線電物理離子化氣體狀物質(zhì)離子化氣體狀物質(zhì) 物質(zhì)的第四形態(tài)物質(zhì)的第四形態(tài)認(rèn)識(shí)宇宙、環(huán)境變化、認(rèn)識(shí)宇宙、環(huán)境變化、能源問(wèn)題，新應(yīng)用能源問(wèn)題，新應(yīng)用 等粒子體電視等粒子體電視8一一. 物理學(xué)科的分類(lèi)物理學(xué)科的分類(lèi) 1. 一級(jí)學(xué)科：一級(jí)學(xué)科：物理學(xué)物理學(xué) 2. 二級(jí)學(xué)科：二級(jí)學(xué)

5、科： （1）理論物理）理論物理 （2）粒子物理與原子核物理）粒子物理與原子核物理 （3）原子與分子物理）原子與分子物理 （4）等離子體物理）等離子體物理 （5）凝聚態(tài)物理）凝聚態(tài)物理 （6）聲學(xué)）聲學(xué) （7）光學(xué)）光學(xué) （8）無(wú)線電物理）無(wú)線電物理由很強(qiáng)相互作用的大由很強(qiáng)相互作用的大量粒子組成的系統(tǒng)。量粒子組成的系統(tǒng)。最活躍、最能激發(fā)人的最活躍、最能激發(fā)人的創(chuàng)造智力的研究領(lǐng)域創(chuàng)造智力的研究領(lǐng)域 前沿研究此起彼伏，前沿研究此起彼伏，使人目不暇接使人目不暇接 9一一. 物理學(xué)科的分類(lèi)物理學(xué)科的分類(lèi) 1. 一級(jí)學(xué)科：一級(jí)學(xué)科：物理學(xué)物理學(xué) 2. 二級(jí)學(xué)科：二級(jí)學(xué)科： （1）理論物理）理論物理 （2）

6、粒子物理與原子核物理）粒子物理與原子核物理 （3）原子與分子物理）原子與分子物理 （4）等離子體物理）等離子體物理 （5）凝聚態(tài)物理）凝聚態(tài)物理 （6）聲學(xué)）聲學(xué) （7）光學(xué)）光學(xué) （8）無(wú)線電物理）無(wú)線電物理從建筑聲學(xué)、電聲學(xué)到從建筑聲學(xué)、電聲學(xué)到分子分子量子聲學(xué)、等離子量子聲學(xué)、等離子體聲學(xué)、地聲學(xué)等等體聲學(xué)、地聲學(xué)等等 研究媒質(zhì)中機(jī)械波的產(chǎn)生、研究媒質(zhì)中機(jī)械波的產(chǎn)生、傳播、接收和效應(yīng)的物理傳播、接收和效應(yīng)的物理學(xué)分支學(xué)科學(xué)分支學(xué)科 生命探測(cè)儀生命探測(cè)儀 10一一. 物理學(xué)科的分類(lèi)物理學(xué)科的分類(lèi) 1. 一級(jí)學(xué)科：一級(jí)學(xué)科：物理學(xué)物理學(xué) 2. 二級(jí)學(xué)科：二級(jí)學(xué)科： （1）理論物理）理論物理

7、（2）粒子物理與原子核物理）粒子物理與原子核物理 （3）原子與分子物理）原子與分子物理 （4）等離子體物理）等離子體物理 （5）凝聚態(tài)物理）凝聚態(tài)物理 （6）聲學(xué)）聲學(xué) （7）光學(xué)）光學(xué) （8）無(wú)線電物理）無(wú)線電物理幾何光學(xué)、物理光學(xué)和量幾何光學(xué)、物理光學(xué)和量子光學(xué)子光學(xué) 研究光的行為和性質(zhì)以及研究光的行為和性質(zhì)以及光和物質(zhì)相互作用的學(xué)科光和物質(zhì)相互作用的學(xué)科 光物理研究在光物理研究在21世紀(jì)將會(huì)世紀(jì)將會(huì)有若干突破性的進(jìn)展有若干突破性的進(jìn)展11一一. 物理學(xué)科的分類(lèi)物理學(xué)科的分類(lèi) 1. 一級(jí)學(xué)科：一級(jí)學(xué)科：物理學(xué)物理學(xué) 2. 二級(jí)學(xué)科：二級(jí)學(xué)科： （1）理論物理）理論物理 （2）粒子物理與原子

8、核物理）粒子物理與原子核物理 （3）原子與分子物理）原子與分子物理 （4）等離子體物理）等離子體物理 （5）凝聚態(tài)物理）凝聚態(tài)物理 （6）聲學(xué)）聲學(xué) （7）光學(xué)）光學(xué) （8）無(wú)線電物理）無(wú)線電物理無(wú)線通訊、無(wú)線通訊、 雷達(dá)與天線技雷達(dá)與天線技術(shù)、廣播與電視、空間全術(shù)、廣播與電視、空間全球遙球遙 感、地球物理能源資感、地球物理能源資源探測(cè)、射電天文等等源探測(cè)、射電天文等等 研究電磁場(chǎng)和波與物質(zhì)相研究電磁場(chǎng)和波與物質(zhì)相互作用和信息傳輸?shù)睦碚摗⒒プ饔煤托畔鬏數(shù)睦碚?、方法及技術(shù)方法及技術(shù)12二二. 幾個(gè)有趣的前沿問(wèn)題幾個(gè)有趣的前沿問(wèn)題 1. 物質(zhì)存在的狀態(tài)：物質(zhì)存在的狀態(tài)：等離子體態(tài)等離子體態(tài)玻色玻

9、色-愛(ài)因斯坦凝聚態(tài)愛(ài)因斯坦凝聚態(tài)費(fèi)米凝聚態(tài)費(fèi)米凝聚態(tài)固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)13絕對(duì)零度下粒子將盡可絕對(duì)零度下粒子將盡可能占據(jù)能量最低狀態(tài)。能占據(jù)能量最低狀態(tài)。對(duì)于玻色子，一個(gè)量子態(tài)所能容納的粒子數(shù)對(duì)于玻色子，一個(gè)量子態(tài)所能容納的粒子數(shù)目不受限制。目不受限制。在絕對(duì)零度下將全部處在絕對(duì)零度下將全部處在能量為零的最低能級(jí)，在能量為零的最低能級(jí)，形成玻色形成玻色-愛(ài)因斯坦凝聚愛(ài)因斯坦凝聚體體(BEC，1995年年)玻色子組成的體系玻色子組成的體系14泡利不相容原理泡利不相容原理費(fèi)米子組成的體系費(fèi)米子組成的體系在極低溫下，金屬中的電子費(fèi)米子會(huì)彼此在極低溫下，金屬中的電子費(fèi)米子會(huì)彼此結(jié)合成對(duì)（

10、庫(kù)柏對(duì)）結(jié)合成對(duì)（庫(kù)柏對(duì)）,表現(xiàn)出玻色子的特性。表現(xiàn)出玻色子的特性。費(fèi)米冷凝體，費(fèi)米冷凝體，2004年年對(duì)常溫超導(dǎo)材料的研究具有重要意義對(duì)常溫超導(dǎo)材料的研究具有重要意義15 2. 新材料：新材料：（1）高溫超導(dǎo)材料）高溫超導(dǎo)材料超導(dǎo)現(xiàn)象，臨界溫度超導(dǎo)現(xiàn)象，臨界溫度優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)體積小體積小 重量輕重量輕 效率高效率高缺點(diǎn)缺點(diǎn)材料？材料？ 溫度？溫度？ 新突破：新突破： 今年年初，一種新型的鐵基超導(dǎo)材料橫空出世，打破了今年年初，一種新型的鐵基超導(dǎo)材料橫空出世，打破了以往傳統(tǒng)意義上銅氧化物材料稱(chēng)霸于世的神話。而出乎西方以往傳統(tǒng)意義上銅氧化物材料稱(chēng)霸于世的神話。而出乎西方人意料之外的是，這次在舞臺(tái)上唱主角

11、的，居然是黃皮膚、人意料之外的是，這次在舞臺(tái)上唱主角的，居然是黃皮膚、黑眼睛的中國(guó)人。黑眼睛的中國(guó)人。 溫162008年年3月月28日，中國(guó)科學(xué)院日，中國(guó)科學(xué)院物理研究所趙忠賢物理研究所趙忠賢氟摻雜鐠氧鐵砷化合物氟摻雜鐠氧鐵砷化合物臨界溫度臨界溫度: 52開(kāi)爾文開(kāi)爾文(零下零下221.15攝氏度攝氏度)。4月月13日該科研小組又有新發(fā)現(xiàn)日該科研小組又有新發(fā)現(xiàn)氟摻雜釤氧鐵砷化合物氟摻雜釤氧鐵砷化合物臨界溫度臨界溫度: 55開(kāi)爾文開(kāi)爾文(零下零下218.15攝氏度攝氏度)。2008年年3月初，中科院物理所聞?；⒖蒲行〗M月初，中科院物理所聞海虎科研小組鍶摻雜鑭氧鐵砷化合物鍶摻雜鑭氧鐵砷化合物臨界溫度

12、臨界溫度: 25開(kāi)爾文開(kāi)爾文(零下零下248.15攝氏度攝氏度)。 17用不了多久，湖北人可以前往隨州坐上用不了多久，湖北人可以前往隨州坐上“ “ 如飛行一般的火車(chē)如飛行一般的火車(chē)”世界首條高溫超導(dǎo)磁懸浮列車(chē)示范線將在隨州市建成。世界首條高溫超導(dǎo)磁懸浮列車(chē)示范線將在隨州市建成。 18（2）磁性材料磁性材料 放在磁場(chǎng)中被磁化后能保持磁性的材料。放在磁場(chǎng)中被磁化后能保持磁性的材料。分為軟磁性材料和硬磁性材料。分為軟磁性材料和硬磁性材料。 由于磁性材料在信息的儲(chǔ)存、能量轉(zhuǎn)換及由于磁性材料在信息的儲(chǔ)存、能量轉(zhuǎn)換及邏輯運(yùn)算等方面的功能，在電子計(jì)算機(jī)、自邏輯運(yùn)算等方面的功能，在電子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制等科學(xué)技

13、術(shù)中有著重要的應(yīng)用。動(dòng)控制等科學(xué)技術(shù)中有著重要的應(yīng)用。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)磁性材料隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)磁性材料的要求越來(lái)越高。特別是記憶儲(chǔ)存的能力方的要求越來(lái)越高。特別是記憶儲(chǔ)存的能力方面。面。19體積越來(lái)越小，體積越來(lái)越小，容量越來(lái)越大容量越來(lái)越大期待期待。 “巨磁電阻巨磁電阻“效應(yīng)效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，使人們的發(fā)現(xiàn)，使人們的這種期待變成的這種期待變成了現(xiàn)實(shí)。了現(xiàn)實(shí)。 “巨磁電阻巨磁電阻”效應(yīng)：磁性材料的電阻率在有外磁效應(yīng)：磁性材料的電阻率在有外磁場(chǎng)作用時(shí)較之無(wú)外磁場(chǎng)作用時(shí)存在巨大變化的場(chǎng)作用時(shí)較之無(wú)外磁場(chǎng)作用時(shí)存在巨大變化的現(xiàn)象。巨磁阻是一種量子力學(xué)效應(yīng)現(xiàn)象。巨磁阻是一種量子力學(xué)效

14、應(yīng) 。常用的移動(dòng)硬盤(pán)常用的移動(dòng)硬盤(pán) 20意義：意義：大幅度提升單位面積介質(zhì)存儲(chǔ)的信息量。目前根據(jù)大幅度提升單位面積介質(zhì)存儲(chǔ)的信息量。目前根據(jù)該效應(yīng)開(kāi)發(fā)的小型大容量硬盤(pán)已得到了廣泛的應(yīng)用。該效應(yīng)開(kāi)發(fā)的小型大容量硬盤(pán)已得到了廣泛的應(yīng)用。 1988年，法國(guó)的費(fèi)爾和年，法國(guó)的費(fèi)爾和德國(guó)的格林貝格爾就各德國(guó)的格林貝格爾就各自獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了這一特殊自獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了這一特殊現(xiàn)象：現(xiàn)象：非常弱小的磁性變化就非常弱小的磁性變化就能導(dǎo)致磁性材料發(fā)生非能導(dǎo)致磁性材料發(fā)生非常顯著的電阻變化。常顯著的電阻變化。 共同獲得共同獲得2007年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 21（3）納米材料）納米材料 納米納米10-9m納米材料納

15、米材料物質(zhì)到納米尺度，物質(zhì)性能物質(zhì)到納米尺度，物質(zhì)性能 就發(fā)生突變。就發(fā)生突變。其特殊性能不同于原來(lái)組成其特殊性能不同于原來(lái)組成的原子、分子，也不同于宏的原子、分子，也不同于宏觀的物質(zhì)。觀的物質(zhì)。 科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)銅、銀等科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)銅、銀等導(dǎo)體做成納米尺度以后，將導(dǎo)體做成納米尺度以后，將失去原來(lái)的性質(zhì)。而磁性材失去原來(lái)的性質(zhì)。而磁性材料的磁性要高料的磁性要高1000倍。倍。 碳納米管碳納米管22最近，科學(xué)家已經(jīng)發(fā)明了納米鏟子、納米勺最近，科學(xué)家已經(jīng)發(fā)明了納米鏟子、納米勺子等，血管機(jī)器人可以在血管里用這些工具子等，血管機(jī)器人可以在血管里用這些工具來(lái)進(jìn)行操作，這就是納米工具。來(lái)進(jìn)行操作，這就

16、是納米工具。 日本科學(xué)家發(fā)明納米剪刀日本科學(xué)家發(fā)明納米剪刀 調(diào)控生物分子調(diào)控生物分子人們經(jīng)常說(shuō)的納人們經(jīng)常說(shuō)的納米洗衣機(jī)、納米米洗衣機(jī)、納米冰箱等，有的有冰箱等，有的有科學(xué)依據(jù)，大多科學(xué)依據(jù)，大多數(shù)純粹是商業(yè)炒數(shù)純粹是商業(yè)炒作！作！納米新材料納米新材料23（4）液晶）液晶1888年，奧地利植物學(xué)家賴(lài)尼澤爾年，奧地利植物學(xué)家賴(lài)尼澤爾膽甾醇苯酸酶晶體膽甾醇苯酸酶晶體 145.5-混濁液體混濁液體 178.5 -清澈透明清澈透明 冷卻冷卻-液體從紫液體從紫橙橙綠各色變化綠各色變化 同年，德國(guó)物理學(xué)家勒曼在偏光顯微鏡同年，德國(guó)物理學(xué)家勒曼在偏光顯微鏡下發(fā)現(xiàn)，這種液體具有與晶體類(lèi)似的雙下發(fā)現(xiàn)，這種液體具

17、有與晶體類(lèi)似的雙折射性質(zhì)并命名為液晶。折射性質(zhì)并命名為液晶。 由于名分之爭(zhēng)沒(méi)有獲得由于名分之爭(zhēng)沒(méi)有獲得Nobel Prize.24液晶的特點(diǎn)：液晶的特點(diǎn)：電場(chǎng)能控制液晶中分子的排列方向，同時(shí)磁場(chǎng)對(duì)電場(chǎng)能控制液晶中分子的排列方向，同時(shí)磁場(chǎng)對(duì)液晶分子排列也有轉(zhuǎn)變效應(yīng)液晶分子排列也有轉(zhuǎn)變效應(yīng) 也能也能在外電場(chǎng)作用在外電場(chǎng)作用下產(chǎn)生熱光、電光或磁光效應(yīng)下產(chǎn)生熱光、電光或磁光效應(yīng)液體的液體的可流動(dòng)性、可流動(dòng)性、 粘滯性粘滯性晶體的晶體的各向異性，各向異性， 發(fā)生雙折射、發(fā)生雙折射、 布拉格反射、布拉格反射、 衍射等衍射等正是基于這種認(rèn)識(shí)，上世紀(jì)七八十年代以來(lái)，才正是基于這種認(rèn)識(shí)，上世紀(jì)七八十年代以來(lái)，才

18、出現(xiàn)了出現(xiàn)了液晶平板彩色電視液晶平板彩色電視 25液晶本身是不會(huì)顯色和發(fā)光的液晶本身是不會(huì)顯色和發(fā)光的只能通過(guò)光源的照射顯示圖像。只能通過(guò)光源的照射顯示圖像。 26是繼液晶顯示器之后的最新顯示技術(shù)之一是繼液晶顯示器之后的最新顯示技術(shù)之一適應(yīng)數(shù)字化時(shí)代的多媒體顯示器適應(yīng)數(shù)字化時(shí)代的多媒體顯示器 發(fā)光原理發(fā)光原理利用氣體放電顯示裝置利用氣體放電顯示裝置等離子體電視：等離子體電視：27顯著特點(diǎn)：顯著特點(diǎn)： (1)亮度、對(duì)比度高亮度、對(duì)比度高 (2)純平面圖像無(wú)扭曲純平面圖像無(wú)扭曲 (3)超薄設(shè)計(jì)、超寬視角超薄設(shè)計(jì)、超寬視角 (4)具有良好的防電磁干擾功能具有良好的防電磁干擾功能 (5)環(huán)保無(wú)輻射環(huán)保

19、無(wú)輻射 (6)散熱性能好，無(wú)噪音困優(yōu)。散熱性能好，無(wú)噪音困優(yōu)。 等離子屏幕等離子屏幕上的等離子上的等離子 顯示單元顯示單元 28另一個(gè)問(wèn)題：另一個(gè)問(wèn)題： 數(shù)字電視和模擬電視數(shù)字電視和模擬電視 模擬電視模擬電視 傳統(tǒng)的手段傳統(tǒng)的手段電視顯示的原理主要是把模擬的信號(hào)轉(zhuǎn)化電視顯示的原理主要是把模擬的信號(hào)轉(zhuǎn)化為圖像，每一個(gè)像素都對(duì)應(yīng)一個(gè)點(diǎn)。為圖像，每一個(gè)像素都對(duì)應(yīng)一個(gè)點(diǎn)。 數(shù)字電視數(shù)字電視 二進(jìn)制數(shù)編碼二進(jìn)制數(shù)編碼掌上數(shù)字電視掌上數(shù)字電視29可以發(fā)現(xiàn)：可以發(fā)現(xiàn)： 數(shù)字電視和模擬電視是按照?qǐng)D象信號(hào)的產(chǎn)數(shù)字電視和模擬電視是按照?qǐng)D象信號(hào)的產(chǎn)生、傳輸、處理到接收機(jī)的復(fù)原等過(guò)程的生、傳輸、處理到接收機(jī)的復(fù)原等過(guò)

20、程的模式來(lái)分的。模式來(lái)分的。而液晶電視和等離子體電視是在終端上信而液晶電視和等離子體電視是在終端上信號(hào)的還原與呈現(xiàn)的載體來(lái)分的。號(hào)的還原與呈現(xiàn)的載體來(lái)分的。 兩種分類(lèi)沒(méi)有必然的聯(lián)系。兩種分類(lèi)沒(méi)有必然的聯(lián)系。 30 3. 新能源：新能源：（2）氫能）氫能 （4）水能）水能 （3）原子能）原子能 都與太陽(yáng)能有密切關(guān)系都與太陽(yáng)能有密切關(guān)系 能源危機(jī)能源危機(jī) （1）太陽(yáng)能）太陽(yáng)能 太陽(yáng)能電池太陽(yáng)能電池 31321/20億到達(dá)地球大氣層億到達(dá)地球大氣層 30%被大氣層反射，被大氣層反射， 23%被大氣層吸收，被大氣層吸收，其余的到達(dá)地球表面，其余的到達(dá)地球表面，其功率為其功率為8105億億kW，太陽(yáng)每秒

21、鐘照射到地球太陽(yáng)每秒鐘照射到地球上的能量就相當(dāng)于燃燒上的能量就相當(dāng)于燃燒500萬(wàn)噸煤釋放的熱量。萬(wàn)噸煤釋放的熱量。 太陽(yáng)能電池：太陽(yáng)能電池：對(duì)光有響應(yīng)并能將光能轉(zhuǎn)換成對(duì)光有響應(yīng)并能將光能轉(zhuǎn)換成 電力的器件，如硅、砷化鎵等電力的器件，如硅、砷化鎵等 原理：光原理：光硅原子硅原子電子躍遷電子躍遷電位差電位差電流電流33其其主要優(yōu)點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)有：有： 燃燒熱值高，每千克氫燃燒后的熱量，約為汽油燃燒熱值高，每千克氫燃燒后的熱量，約為汽油 的的3倍，酒精的倍，酒精的3.9倍，焦炭的倍，焦炭的4.5倍。倍。燃燒的產(chǎn)物是水，是世界上最干凈的能源。燃燒的產(chǎn)物是水，是世界上最干凈的能源。 資源豐富，氫氣可以由水制

22、取資源豐富，氫氣可以由水制取 循環(huán)利用、持續(xù)發(fā)展循環(huán)利用、持續(xù)發(fā)展 氫能在二十一世紀(jì)有可能在世界能源舞臺(tái)上成為一氫能在二十一世紀(jì)有可能在世界能源舞臺(tái)上成為一種舉足輕重的二次能源。種舉足輕重的二次能源。34幾大瓶頸及進(jìn)展：幾大瓶頸及進(jìn)展：制備制備電解水，礦物燃料，生物質(zhì)制氫，電解水，礦物燃料，生物質(zhì)制氫， 化工副產(chǎn)品化工副產(chǎn)品儲(chǔ)存儲(chǔ)存氣態(tài)、低溫儲(chǔ)氫，氣態(tài)、低溫儲(chǔ)氫， 金屬氫化物，儲(chǔ)氫材料的研制金屬氫化物，儲(chǔ)氫材料的研制運(yùn)輸運(yùn)輸象煤氣那樣象煤氣那樣 但有自身問(wèn)題但有自身問(wèn)題 特別輕，特別輕， 易泄漏，易泄漏， 液氫的溫度極低液氫的溫度極低35 4. 激光及其應(yīng)用：激光及其應(yīng)用：激光激光Laser,

23、 鐳射鐳射 特點(diǎn)特點(diǎn)用途用途 軍用高能激光器 36三超激光三超激光超高強(qiáng)度超高強(qiáng)度 1022W/cm2 超短脈沖超短脈沖 fs, as 超短波長(zhǎng)超短波長(zhǎng) 100101nm用途：用途： 激光武器激光武器 跟蹤核振動(dòng)、電子跟蹤核振動(dòng)、電子 研究生物分子研究生物分子激光操控激光操控立體反應(yīng)動(dòng)力學(xué)立體反應(yīng)動(dòng)力學(xué)藥物設(shè)計(jì)藥物設(shè)計(jì)37OPOOSOPOOSR4R338 5. 科學(xué)研究的兩個(gè)相反方向：科學(xué)研究的兩個(gè)相反方向：物理參數(shù)越小越美！物理參數(shù)越小越美！時(shí)間時(shí)間飛秒，阿秒飛秒，阿秒距離距離納米，埃納米，埃溫度溫度納開(kāi)納開(kāi)數(shù)目數(shù)目單分子單分子單分子操控單分子操控光鎳操控?zé)煵菁?xì)胞光鎳操控?zé)煵菁?xì)胞39物理參數(shù)

24、越大越壯觀！物理參數(shù)越大越壯觀！浩瀚的宇宙浩瀚的宇宙“嫦娥飛天嫦娥飛天” 沒(méi)有隱私的地球沒(méi)有隱私的地球40“大爆炸理論大爆炸理論”最近，英國(guó)科學(xué)家霍金用量子理論、引力理論和廣最近，英國(guó)科學(xué)家霍金用量子理論、引力理論和廣義相對(duì)論解釋了宇宙膨脹理論。下一步是找出能進(jìn)義相對(duì)論解釋了宇宙膨脹理論。下一步是找出能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的特殊預(yù)測(cè)結(jié)果。行實(shí)驗(yàn)的特殊預(yù)測(cè)結(jié)果。 41科學(xué)理論的標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)理論的標(biāo)準(zhǔn)能預(yù)測(cè)結(jié)果并為實(shí)驗(yàn)所證實(shí)能預(yù)測(cè)結(jié)果并為實(shí)驗(yàn)所證實(shí)能解釋已有的現(xiàn)象能解釋已有的現(xiàn)象理論本身自洽理論本身自洽近近30年來(lái)，觀測(cè)事實(shí)和天體現(xiàn)象的理論分析表年來(lái)，觀測(cè)事實(shí)和天體現(xiàn)象的理論分析表明，宇宙中普遍存在有暗物質(zhì)明，宇

25、宙中普遍存在有暗物質(zhì)這些暗物質(zhì)是什么，科學(xué)家們提出了多種猜測(cè)，這些暗物質(zhì)是什么，科學(xué)家們提出了多種猜測(cè)，但至今都沒(méi)有為觀測(cè)所證實(shí)。但至今都沒(méi)有為觀測(cè)所證實(shí)。42問(wèn)題：?jiǎn)栴}：Eintein的相對(duì)論是否就是完全正確的相對(duì)論是否就是完全正確的的 理論？理論？對(duì)一種科學(xué)理論的科學(xué)態(tài)度：辨證思想對(duì)一種科學(xué)理論的科學(xué)態(tài)度：辨證思想宇宙之大，宇宙之大，研究理論逐漸完善研究理論逐漸完善天外生命是否存在？天外生命是否存在？UFO到底是怎么回事？到底是怎么回事？太多的未知世界需要科學(xué)家們?nèi)パ芯?！太多的未知世界需要科學(xué)家們?nèi)パ芯浚?3 6. 關(guān)于混沌：關(guān)于混沌：中國(guó)古代所說(shuō)的中國(guó)古代所說(shuō)的“混沌混沌”，一般是指天地

26、合一、陰一般是指天地合一、陰陽(yáng)未分、萬(wàn)物相混的狀態(tài)。陽(yáng)未分、萬(wàn)物相混的狀態(tài)。古代西方認(rèn)為，古代西方認(rèn)為，世界萬(wàn)物都是從混沌中分離出來(lái)的。世界萬(wàn)物都是從混沌中分離出來(lái)的。數(shù)學(xué)中的混沌數(shù)學(xué)中的混沌發(fā)生在確定性系統(tǒng)中發(fā)生在確定性系統(tǒng)中的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)不的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)不可重復(fù)、不可預(yù)測(cè)，可重復(fù)、不可預(yù)測(cè)，這就是混沌現(xiàn)象。這就是混沌現(xiàn)象。44在物理學(xué)中，混沌理論被認(rèn)為是在物理學(xué)中，混沌理論被認(rèn)為是20世紀(jì)與量子力學(xué)世紀(jì)與量子力學(xué)與相對(duì)論并列的一種理論。與相對(duì)論并列的一種理論。兩個(gè)物理的相互作用兩個(gè)物理的相互作用-有精確解有精確解三個(gè)及以上物理的相互作用三個(gè)及以上物理的相互作用-無(wú)精確解無(wú)精確解 混沌狀態(tài)混沌狀態(tài)意義：意義：自然現(xiàn)象，生命，宇宙自然現(xiàn)象，生命，宇宙天氣預(yù)報(bào)天氣預(yù)報(bào)奧運(yùn)天氣奧運(yùn)天氣初始條件的重要性初始條件的重要性有效數(shù)字