追尋自然之律：20世紀物理學革命

　　20世紀是物理學發(fā)展史上最富有成就的世紀，物理學在經(jīng)典物理學的基礎飛速發(fā)展，取得了許多輝煌的成果，對人類社會產(chǎn)生了深刻的影響。在20世紀之前，物理學家對于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認識還只是觀念性的。20世紀前夕的1897年，人類才發(fā)了第一個基本粒子——電子。在那以后，物理學家才真正開始了探索微觀物質(zhì)世界的進程。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。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20年代，矩陣力學、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，為量子力學奠定了基礎。這是20世紀物理學史上一場名副其實的革命。與量子革命幾乎同時，愛因斯坦發(fā)動了20世紀物理學的另一場革命。1905年，他提出了狹義相對論，把自牛頓以來一直根深蒂固的絕對時空觀從物理學中驅(qū)逐出去了。1915年，他又提出了廣義相對論，從而建立起引力的科學理論。相對論和量子理論一起，成為20世紀物理學的兩大基石。40年，量子電動力學誕生，它利用相對論和量子理論對電磁力進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)一理論和量子色動力學相繼提出，標準模型正式形成。標準模型是人類認識微觀世界的進程中一個重要的分水嶺，堪稱20世紀物理學的又一場革命。然而，標準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、弱力和強力統(tǒng)一到一個完整的大統(tǒng)一理論一直是物理學家無法割舍的夢想；另一方面，實驗和觀測所提供的數(shù)據(jù)也提出了許多新的問題。20世紀80年代以來，弦論的蓬勃發(fā)，也許同樣將是一場給物理學帶來巨大影響的革命。上面是《20紀物理學革命》給我們描述的物理學的革命歷程。這本書是上?？萍冀逃霭嫔绯霭娴摹吨Z貝爾獎百年鑒》叢書中的一本。本叢書將20世紀物理學、化學和生命科學三大學科的全部諾貝爾獎按具體獲獎內(nèi)容分為26個領域，每個領域?qū)懗梢徊?萬字左右的小書，每本書內(nèi)容以該領域的進展為脈絡，以相關諾貝爾獎獲獎項目為重點。由此，讀者不但能了解這些諾貝爾獎成果的科學內(nèi)容，更能知道這個領域的發(fā)展歷程。<

　　李新洲，男，1946年生，1968年畢業(yè)于復旦大學數(shù)學系?，F(xiàn)為上海師范大學教授、博士生導師，第七屆中國物理學會理事，第五屆中國引力與相對論天體物理學會理事長。國際專業(yè)雜志《引力與宇宙學》編委。曾任歐洲核子研究中心合作科學家、德國基爾大學客座教授。