世纪之交物理学面临的机遇

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1、世纪之交物理学面临的机遇与挑战主讲:陶才德教授世纪之交物理学面临的机遇与挑战二十世纪物理学的成就物理学面临的困难新世纪物理学的发展方向一、二十世纪物理学的成就1.量子力学、相对论——现代物理学和现代科学技术的基础2.两个标准模型理论的建立微观领域的大统一理论：（弱电统一理论+量子色动力学）宇观领域的大爆炸宇宙学3.六种夸克和六种轻子通过四种相互作用（电磁、弱、强和引力）构成自然界的万事万物。夸克轻子二十世纪是物理学的世纪！二、物理学面临的困难微观领域1.对称性破缺的本质是什么？在标准模型中，对称性破缺的机制是Higgs机制（真空

2、对称性自发破缺）Higgs粒子存在？由这个机制给出的基本粒子：轻子和夸克的质量谱差别太大（差别量级），轻子和夸克是不是最基本的？是否可能还有更深层次的结构？2.夸克囚禁的理论解释21世纪物理学的任务：在理论上进一步揭示物理真空的本质。在实验上建造超高能量和高精度的加速器，如LHC和RHIC等。宇观领域3.暗物质是什么？不是重子可能是中微子，WIMP或轴子！4.类星体是什么？产能的物理机制？这两个问题的解决也需要粒子物理学家和天体物理学家（宇宙学家）的共同努力！传统物理学领域5.时间方向性佯谬6.物理学在复杂系统中的困难经典力学的

3、机械决定论量子力学的统计决定论在复杂系统中的决定论和因果律均受到了挑战！21世纪物理学发展的方向之一复杂性科学（非线性物理学）新物理学方法的特点：复杂（混沌）系统与简单（理想）系统并存。机遇（概率）与必然（决定论）同在。线性（不可逆）时间与循环（可逆）时间相容。简并论（还原论）与层创论互补！类似于三、新世纪物理学的发展方向1.物理学本身的理论和实验朝着克服上面各个困难的方向发展。2.深入到其它科学技术领域（扫描隧道显微镜和扫描探针技术）发展中的量子技术；建造新材料；了解复杂系统；统一自然界的保种相互作用力；揭示宇宙的奥秘；将物理

4、学应用到生物学。