追尋自然之律：20世紀(jì)物理學(xué)革命

　　20世紀(jì)是物理學(xué)發(fā)展史上最富有成就的世紀(jì)，物理學(xué)在經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)飛速發(fā)展，取得了許多輝煌的成果，對(duì)人類社會(huì)產(chǎn)生了深刻的影響。在20世紀(jì)之前，物理學(xué)家對(duì)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)還只是觀念性的。20世紀(jì)前夕的1897年，人類才發(fā)了第一個(gè)基本粒子——電子。在那以后，物理學(xué)家才真正開始了探索微觀物質(zhì)世界的進(jìn)程。1900年，普朗克提出量子假說，量子論就此誕生。其后，愛因斯坦用光量子理論解了光電效應(yīng)。1913年，玻爾提出了原子光譜理論，建立了現(xiàn)代意義上的原子模型。在20世紀(jì)20年代，矩陣力學(xué)、薛定諤方程、泡利不相容原理、海森伯不確定原理和狄拉克電子方程相繼提出，為量子力學(xué)奠定了基礎(chǔ)。這是20世紀(jì)物理學(xué)史上一場名副其實(shí)的革命。與量子革命幾乎同時(shí)，愛因斯坦發(fā)動(dòng)了20世紀(jì)物理學(xué)的另一場革命。1905年，他提出了狹義相對(duì)論，把自牛頓以來一直根深蒂固的絕對(duì)時(shí)空觀從物理學(xué)中驅(qū)逐出去了。1915年，他又提出了廣義相對(duì)論，從而建立起引力的科學(xué)理論。相對(duì)論和量子理論一起，成為20世紀(jì)物理學(xué)的兩大基石。40年，量子電動(dòng)力學(xué)誕生，它利用相對(duì)論和量子理論對(duì)電磁力進(jìn)行了極為深入的闡述。50年代，發(fā)現(xiàn)了弱相互作用的宇稱不守恒現(xiàn)象。60年代，夸克模成功建立。60年代末到70年代初，電弱統(tǒng)一理論和量子色動(dòng)力學(xué)相繼提出，標(biāo)準(zhǔn)模型正式形成。標(biāo)準(zhǔn)模型是人類認(rèn)識(shí)微觀世界的進(jìn)程中一個(gè)重要的分水嶺，堪稱20世紀(jì)物理學(xué)的又一場革命。然而，標(biāo)準(zhǔn)模型并不意味著人類探索自然的腳步就此停止。一方面，將引力與電磁力、弱力和強(qiáng)力統(tǒng)一到一個(gè)完整的大統(tǒng)一理論一直是物理學(xué)家無法割舍的夢想；另一方面，實(shí)驗(yàn)和觀測所提供的數(shù)據(jù)也提出了許多新的問題。20世紀(jì)80年代以來，弦論的蓬勃發(fā)，也許同樣將是一場給物理學(xué)帶來巨大影響的革命。上面是《20紀(jì)物理學(xué)革命》給我們描述的物理學(xué)的革命歷程。這本書是上?？萍冀逃霭嫔绯霭娴摹吨Z貝爾獎(jiǎng)百年鑒》叢書中的一本。本叢書將20世紀(jì)物理學(xué)、化學(xué)和生命科學(xué)三大學(xué)科的全部諾貝爾獎(jiǎng)按具體獲獎(jiǎng)內(nèi)容分為26個(gè)領(lǐng)域，每個(gè)領(lǐng)域?qū)懗梢徊?萬字左右的小書，每本書內(nèi)容以該領(lǐng)域的進(jìn)展為脈絡(luò)，以相關(guān)諾貝爾獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目為重點(diǎn)。由此，讀者不但能了解這些諾貝爾獎(jiǎng)成果的科學(xué)內(nèi)容，更能知道這個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展歷程。<

　　李新洲，男，1946年生，1968年畢業(yè)于復(fù)旦大學(xué)數(shù)學(xué)系。現(xiàn)為上海師范大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，第七屆中國物理學(xué)會(huì)理事，第五屆中國引力與相對(duì)論天體物理學(xué)會(huì)理事長。國際專業(yè)雜志《引力與宇宙學(xué)》編委。曾任歐洲核子研究中心合作科學(xué)家、德國基爾大學(xué)客座教授。