物理学前沿简介
物理学前沿知识
《九年义务教育三年制初级中学教师教学用书第二册物理》试用修订版上海科学技术出版社华东地区初中物理教材编写协作组编2002年8月第一版第一次印刷参考资料P3461、物理学——前沿科学的支柱自然界是无限广阔庭丰富多彩的。
物理学是自然科学中最基本的科学，它研究物质运动的形式和规律，物质的结构及其相互作用，以及如何应用这些规律去改造自然界。
因此，物理学又是许多科学技术领域的理论基础。
从本世纪开始，物理学经历了极其深刻的革命，从对宏观现象的研究发展到对微观现象的研究，从研究低速运动发展到研究高速运动，由此诞生了相对论和量子力学，并在许多科技领域中引发了深刻的变革。
物理学在认识、改造物质世界方面不断取得伟大成就，不断揭示物质世界内部的秘密；而社会的发展又对物理学提出无穷无尽的研究课题。
例如，原子能的利用，使人类掌握了武器和新能源；激光技术的出现，焕发了经典光学物理的青春，使许多以往光学技术办不到的事情，现还能办到了；半导体科学技术的发展，导致了计算技术、无线电通信和自动控制的革命；超导电性、纳米固体材料和非晶态材料的出现，如金属物理、半导体物理、电介质物理、非晶态物理、表面与界面物理、高压物理、低温物理等。
此外，物理学与其他学科之间的渗透，又产生了许多边缘交叉学科，如天体物理、大气物理、生物物理、地球物理、化学物理和最近发展起来的考古物理等。
我们可以说，物理现象存在于人类生活和每个角落，发生在宇宙的每一地方，物理学是推动科学技术发展的重要支柱，它是自然科学中应用广泛、影响深刻、发展迅速的一门基础科学和带头科学。
2、“无限大”和“无限小”系统物理学“无限大”和“无限小”系统物理学是当今物理学发展一个非常活跃的领域之一。
天体物理学和宇宙物理学就属于“无限大”系统物理学的范畴，它从早期对太阳系的研究，逐步发展到银河系，直至对整个宇宙的研究。
热大爆炸宇宙模型作为20世纪后半叶自然科学中四大成就之一是当之无愧的。
利用该模型可以成功地解释宇宙观测的最新结果，如宇宙膨胀、宇宙年龄下限、宇宙物质的层次结构、宇宙在大尺度范围内是各向同性的等重要结果。
理论物理学的发展历程及前沿领域
理论物理学的发展历程及前沿领域理论物理学是物理学中最基础也是最深奥的学科之一，它是探究自然界规律的核心领域之一，具有极高的学术价值和研究意义。
自经典物理学时期开始，理论物理学就一直是科学界的热门话题，不断涌现出一批又一批的理论物理学家，无论是在经典物理学到量子物理学的整个过程中，都推动着理论物理学不断发展。
本文将从历史发展的角度探究理论物理学经历了怎样的发展历程、有哪些重要学派和理论贡献，介绍一些当前理论物理学的前沿研究领域。
一、经典物理理论阶段在经典物理理论时期，牛顿力学和电磁学是学界研究的两大重要领域。
牛顿力学通过描述物体在受力作用下的运动规律，建立了自然界的因果关系，对现代物理学具有深刻的影响。
而电磁学的发展则是在麦克斯韦方程体系的基础上，通过验证电磁波的存在性而进一步完善。
二、近代理论物理学阶段随着科学技术不断进步，理论物理学正不断演进，在近代物理学中，狭义相对论和量子力学的发展被认为是最重要的学派和理论贡献。
狭义相对论中的光速不变性和时间和空间的相对性引起了人们对“光速极限”和“时间和空间的相对性”等问题的深入探讨，对之后的宏观理论有着重要影响。
而量子力学则是一种描述微观物理现象的理论系统，它对物理学的发展有着极其重大的贡献。
三、现代理论物理学阶段现代理论物理学是一系列涉及微观和宏观领域的理论，其中包括广义相对论、宇宙学、超弦理论、粒子物理学等等。
广义相对论揭示了引力相互作用的巨大力量，改变了当时整个物理学中人们对引力的认知，成为现代崭新的思维范式。
而宇宙学和微扰理论则被广泛用于解释宇宙的形成和演化。
超弦理论是理论物理学中的新生力量，通过将弦子作为基本粒子，试图将所有基本粒子和力统一于一个数学模型之中。
四、理论物理学前沿领域当前，在理论物理学领域，常常出现开拓新领域或者推动现有领域深入的思想引领者。
理论物理学前沿研究领域，包括黑洞物理学、宇宙学、夸克物理学等。
黑洞物理学则是研究大质量物体的引力效应，与广义相对论联系密切。
物理学领域的前沿研究和应用
物理学领域的前沿研究和应用物理学是自然科学中最古老、最基本、最深奥、最具有前沿性的一门学科，它的研究范围包括物质的结构、性质、运动、相互作用等方面。
在现代科学技术的发展中，物理学在各个领域都起着至关重要的作用。
本文将着重介绍物理学领域的前沿研究和应用。
一、量子计算量子计算是近年来物理学领域的一个热门研究方向。
传统的计算机使用的是经典比特，量子计算则使用量子比特，可以通过量子纠缠等量子现象进行快速计算，解决经典计算机不能解决的复杂问题。
目前，各国政府和科学机构已经投入大量人力、物力和财力来研究量子计算的理论和实践问题，并取得了一些重要进展。
在量子计算的研究中，制备和操控量子比特是一个关键问题。
利用超导材料制备的固态量子比特有望在量子计算领域发挥重要作用。
此外，利用光学和原子物理技术制备的离子量子比特以及超冷原子间的量子纠缠也是研究的热点之一。
量子计算将会在安全通信、密码学、化学计算等领域产生重要的影响。
例如，在高效模拟微观粒子的动力学过程、分子合成反应的机制、制药过程等方面，量子计算都将能够得到广泛应用。
二、宇宙学宇宙学是研究宇宙的起源、演化及其性质的一门学科。
随着现代天文观测技术的发展，宇宙学已成为物理学领域的前沿研究方向之一。
宇宙学的研究将帮助我们更深入地了解宇宙，并为宇宙中各种现象的出现和演化提供科学依据。
宇宙学的研究涉及到宇宙的大尺度结构、宇宙演化史、宇宙中的物质和能量分布等方面。
其中，暗物质和暗能量的研究备受关注。
暗物质是指在宇宙中占主导地位的物质，它不发光也不通过电磁波与普通物质相互作用，但通过引力影响着宇宙的演化。
暗能量是指在宇宙中占据主导地位的一种物质，它的存在是为了解释宇宙膨胀加速的现象。
随着大型科学项目的推进，珂朵莉天空巡天、天琴计划等将会有更多重大发现。
这些项目将为我们提供更全面和深刻的宇宙观测数据，有助于推动宇宙学研究向更深入的方向发展。
三、新材料新材料研究是物理学领域的常青课题。
物理学的前沿研究与进展
物理学的前沿研究与进展物理学是自然科学中的一门基础学科，是研究宇宙、物质和物理现象的学科。
伴随着科技的不断发展，物理学也在不断发展和进步。
本文将介绍物理学的前沿研究和进展，包括量子计算、天体物理学、物理学与工业生产的结合等。
量子计算量子计算是近年来物理学研究的前沿领域之一。
量子计算的基础是量子力学的基本原理，即粒子可以同时处于多个状态中。
与传统的二进制位只能存储0和1不同，量子位（Qubit）可以同时存储多个状态，这使得量子计算机能够在相同时间内进行更多的运算，从而大大提高了计算速度。
在量子计算方面，Google最近在一篇论文中宣布，他们已经设计出了一台能够执行特定量子计算任务的计算机，这一计算机采用了53个量子位并实现了量子霸权状态，即比任何现有的经典计算机都更强大。
另一项研究发现，量子计算机在处理分子的计算时比经典计算机更快，因为量子计算机可以将一个分子拆分为多个量子位，并将其同时处理。
这一技术有望为制药、材料科学和能源领域带来新的突破。
天体物理学天体物理学也是现代物理学的重要领域。
天文学家们致力于研究宇宙、行星、恒星和星系、黑洞等等天体现象。
这些研究有助于我们更好地了解宇宙，并提供了许多突破性的发现。
例如，科学家最近通过用光学望远镜研究银河系内的恒星，发现了一种新型的恒星荒漠。
恒星荒漠是一种在银河系中极度缺失的恒星区域。
这项研究对于探索恒星形成和演化具有重要的作用。
另一个例子是黑洞和引力波的研究。
通过使用激光干涉仪探测引力波，科学家发现了一对黑洞相撞的事件，这是人类首次通过探测引力波来证实黑洞存在。
这项发现对于了解宇宙起源和演化具有重要价值。
物理学与工业生产的结合除了前两个领域，物理学在其他领域也有很多突破性的进展。
其中之一是在工业生产领域的应用。
例如，一些最新技术在汽车制造领域广泛应用。
这些技术利用了光学、计算机模拟和机器学习等物理学工具，改善了汽车的性能和节能率。
物理学还在能源领域发挥着重要作用。
前沿物理学技术及应用研究综述
前沿物理学技术及应用研究综述在当今科技高速发展的时代，物理学技术及其应用研究正以一种前所未有的速度发展着。
从量子计算到粒子加速器，从原子力显微镜到光学成像，这些技术的突破和发展正在改变我们对世界的看法，并不断推动现代科技的发展。
本文将综述几种前沿的物理学技术及其应用研究，展现它们的巨大潜力以及未来可能产生的变革。
一、量子计算量子计算是当今物理学界最受瞩目的技术之一，它利用量子力学原理，将计算单位从传统的比特（二进制）转换为量子比特，能做到比传统计算能力更强大。
此项技术的优势在于能够大量并行计算，能够快速解决许多传统计算机所无法承担的问题。
例如，量子计算可用于高效地破解机密信息，同时也可以被应用于模拟大型量子系统，从而提高我们对化学，物理和生物学的理解。
虽然量子计算的基础理论和实验技术已经发展了近三十年，但是还面临着许多挑战，如如量子误差抑制和量子编码的实现。
然而，这项技术正在迅速发展，并逐渐成为一项革命性的技术。
在未来，量子计算有望成为革命性的技术，其能够解决许多重大的工业和社会问题，拓展人类认知边界。
二、粒子加速器粒子加速器是当今最庞大最复杂的机器之一，它利用电磁场加速带电粒子，使其加速到极高速度，最终对粒子进行探测。
粒子加速器已被广泛应用于多个领域，如天体物理学，生物医学和能源产业等。
例如，加速器在高速行星热辐射的研究中具有重要作用，它可以帮助天文学家确定外太阳系中的行星表面温度和化学成分。
另一个应用粒子加速器的领域是医疗领域。
加速器可用于放射治疗，即用高能粒子来摧毁肿瘤细胞，但不会损害周围健康的组织。
加速器在医疗设备领域中也可用于进行成像和诊断，如电子束计算机断层成像（CT）和正电子发射断层成像（PET）。
由于粒子加速器的成本和复杂性极高，因此它们只能被配置在最大的研究中心中。
但与其他物理学技术不同的是，粒子加速器本身就是一个非常重要的前沿物理学研究问题。
例如，高能粒子的碰撞可以产生许多未知的基本粒子，这些粒子本身就是物理学家的研究对象。
当代物理学六大前沿理论
一、修正引力理论。
引力是我们都很熟悉的一个概念，广义相对论是已知最精确的一个引力理论，而在弱在太阳系的范围内，以及黑洞合并辐射出的引力波中，广义相对论都有着非常出色的表现。
但是在宇宙尺度下，广义相对论依然适用吗？如果我们选择相信它，那么为了解释星系和星系团的高速自转，就必须发明一种全新的物质形态：暗物质。
同样地，为了解释宇宙正在加速膨胀，我们也必须提出另一种神秘的力量——暗能量。
（注：物理学家为了维护广义相对论成立建立了 暗物质和暗能量假说 ）但我们真的需要暗物质和暗能量吗？或许它们根本就不存在？只是我们需要重新思考什么是引力。
其实在爱因斯坦发表广义相对论不久后，爱丁顿、外尔、克鲁扎和克莱因等人就已经开始寻找其它的替代理论。
广义相对论的替代理论被统称为“修正引力理论”（ModifiedGravity）。
近一个世纪以来，物理学家已经提出了许多相关理论，下面这张图表列出了大部分的修正引力理论：修正引力理论的一些途径编后言：暗物质、暗能量假说，修正引力理论假说都是为了合理解释观测现象与当前理论不符而引进的“新思想”、“新假设”。
虽然，它们在一定程度上弥补原来理论的缺陷，看似合理解释了观测现象。
然而，在没有确切实验观测证实之前它仍然是一个“假说”理论。
或许，用来解释宇宙的物理理论从根本上就存在缺陷（需要彻底改变原来思路，从根本建立一套新理论），这种修正、弥补思想只是对现有问题的表面缝合，难以解决根本问题。
二、超对称理论。
基本粒子按照自旋的不同可以分为两大类： 自旋为整数的粒子被称为玻色子， 自旋为半整数的粒子被称为费米子，超对称理论认为费米子和玻色子之间存在一种对称性，该对称性至今在自然界中尚未被观测到。
物理学家认为这种对称性是自发破缺的。
超对称理论便是将这两类粒子联系起来的唯一的对称性的一种理论。
左边为标准模型粒子，右边为超对称粒子在超对称理论中，所有已知的费米子（比如夸克和轻子）都有个未知的玻色子超对称伙伴（比如超夸克和超轻子），以及所有已知的玻色子（比如光子和胶子）都有个未知超对称理论可以解决三个当代物理难题：1、微调问题：解释了为什么希格斯玻色子的质量这么低；2、力的统一：计算表明，当能量越来越高的时候，电磁力、弱核力、强核力会在高能下统一；3、暗物质：最轻的超对称粒子——中性微子，是暗物质的天然候选者。
物理科学前沿简介
物理科学前沿简介一、20世纪物理学发展的历史回顾在19世纪末叶，有一个叫开尔文的物理学家，他当时有一个很有名的话，就是“19世纪的物理学，已经把所有的问题都解决了，好像是一片晴朗的天空，但是在晴朗的天空上还有两朵乌云”。
这两朵乌云指什么呢，一个是指当时对以太的存在性，光速跟以太有没有关系的疑问；另外一个是关于黑体辐射的，谱形没有得到很好的解释。
这两个理论问题都没有很好的解决，所以说在晴朗的天空上还留有两朵乌云。
这是19世纪物理学家说的话，没有想到这就成为了20世纪物理学发展的序幕。
第一朵乌云的驱散，导致了狭义相对论的诞生，另外一朵乌云的澄清。
导致了量子力学诞生。
这两朵乌云一澄清以后，物理学就有飞速发展。
我可以简要叙述一下狭义相对论的特点。
狭义相对论之所以提出来，是针对光速测量产生的。
当时有好多实验，有的证明了以太是静止不动的，还有的证明了以太是随着物质的运动而运动的，也有一些证明是以太是随着物质的运动而部分地带运动的。
所以这个以太就成为了一个“谜”。
爱因斯坦就深入分析了这个问题，从一个科学实验事实出发，实验说光的速度和发光物质的运动状态无关，也就是说光不论在什么地方发射，光源的速度是多少，观察者，包括运动中的观察者，永远看到的是光的速度，大概是每秒30万公里在运行。
根据这样一个奇怪的事情，再加上了空间是均匀的，各向同性的假定，爱因斯坦就提出了狭义相对论，这是人们对事件空间的观念的一个转变。
在狭义相对论中发现，牛顿力学需要有修正。
牛顿力学中的力等于动量对时间的微分，其中动量就是质量乘以速度，而相对论就是对这个动量作了修正，结果就是就是物体在低速运动的时候仍然符合牛顿力学的规律，而在速度很大，接近光速的时候，运动规律就有很大的修改。
同时爱因斯坦的相对论还有一些很特殊性质的发现，比如钟慢尺缩。
20世纪另外一个重大的发现是量子力学，量子力学的发现是由于黑体辐射问题很难得到一个统一的解决而产生出的问题。
这一件事情，当时有开尔文，英国物理学家麦克斯韦,J.C.,英国物理学家,在经典电磁学方面贡献突出。
理论物理学的前沿领域与研究现状
理论物理学的前沿领域与研究现状理论物理学是当今科技领域中最重要的学科之一。
它探索了宇宙中一些最基本和深奥的问题，例如物质结构、宇宙起源、宇宙加速膨胀、黑洞、引力波等。
在过去的几十年中，理论物理学经历了前所未有的变革，新的理论和概念不断涌现，颠覆了人们对物理学的认识。
本文将通过几个重要的领域来介绍理论物理学的前沿。
一、量子场论量子场论是描述基本粒子相互作用和它们之间相互转化的有力工具。
它以量子力学、相对论和场论为基础，从根本上改变了我们对自然界的认识。
要理解量子场论，需要先理解量子力学的基本原理。
在量子力学中，物体并不像我们传统的想象那样，是确定位置和速度的粒子。
相反，它们表现出一种奇特的统计行为，在它们处于相应的状态时，只会以固定比例出现在不同的位置上，并在特定时刻发生说明性的逆转变化。
这就是著名的量子纠缠。
而海森堡不确定性原理则更加突出了我们无法确知粒子的速度和位置。
基于这些原理，量子场论可以更好地描述基本粒子的相互作用。
粒子和相互作用的介质被描述为量子场。
最近的一次重要变革是基于超对称对物理模型的重新解释，尤其是在理解基本粒子之间的关系方面提供了新的视角。
二、弦理论弦理论，又称为第二代量子场论，旨在统一所有基本力量——包括引力——以及所有基本粒子。
它的基本假设是：粒子不是点状物体，而是弦。
这一假设推翻了传统物理学的认知，即粒子是点状微小物体的基本粒子概念。
而弦子是一维的线状物体，它不仅可以在空间中移动，还可以振动。
弦理论也是一种量子理论，这意味着在它的构成中有粒子生和死，包括质能守恒。
弦理论还有一个重要的理论后果：如果这是正确的，那么弯曲、膨胀、收缩等的细节，可能在精度有限的我们眼中，不是看不到的。
但没有证据显示弦子存在，我们还需要更多的理论物理学家来推进这个研究领域。
三、暗物质暗物质是与电磁相互作用很弱或完全不相互作用的物质，它与普通物质的存在和演化密切相关。
例如，暗物质可能占据宇宙的大部分，并影响宇宙加速膨胀的速度。
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放射物理与防护绪论物理学是自然科学中基本的学科，是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科。
在尺寸标度上涉及从基本粒子到整个宇宙，在时间标度上从飞秒级的短寿命到宇宙纪元。
物理学确立的新概念和理论，已经成为人类对周围世界认识的不可分割的部分，直接影响到社会生产和生活，对社会发展起着推动作用。
一、物理学的发展纵观物理学的发展史，根据它不同阶段的特点，大致可以分为物理学萌芽时期、经典物理学时期和现代物理学时期三个发展阶段。
(一)物理学萌芽时期在古代，由于生产水平的低下，人们对自然界的认识主要依靠不充分的观察，和在此基础上进行的直觉的、思辨性猜测，来把握自然现象的一般性质，因而自然科学的知识基本上是属于现象的描述、经验的总结和思辨的猜测。
那时，物理学知识是包括在统一的自然哲学之中的。
在这个时期，首先得到较大发展的是与生产实践密切相关的力学，如静力学中的简单机械、杠杆原理、浮力定律等。
在《墨经》中，有力的概念(“力，形之所以奋也”)的记述；光学方面，积累了关于光的直进、折射、反射、小孔成像、凹凸面镜等的知识。
《墨经》上关于光学知识的记载就有八条。
在古希腊的欧几里德(公元前450-380)等的著作中也有光的直线传播和反射定律的论述，并且对光的折射现象也作了一定的研究。
电磁学方面，发现了摩擦起电、磁石吸铁等现象，并在此基础上发明了指南针。
声学方面，由于音乐的发展和乐器的创造，积累了不少乐律、共鸣方面的知识。
物质结构和相互作用方面，提出了原子论、元气论、阴阳五行说、以太等假设。
在这个时期，观察和思辨虽然是人们认识自然的主要手段和方法，但也出现了一些类似于用实验来研究物理现象的方法。
例如，我国宋代沈括在《梦溪笔谈》中的声共振实验和利用天然磁石进行人工磁化的实验，以及赵友钦在《革象新书》中的大型光学实验等就是典型的事例。
总之，从远古直到中世纪(欧洲通常把五世纪到十五世纪叫做中世纪)末，由于生产的发展，虽然积累了不少物理知识，也为实验科学的产生准备了一些条件并做了一些实验，但是这些都还称不上系统的自然科学研究。
在这个时期，物理学尚处在萌芽阶段。
此阶段著名物理学家：亚里士多德：亚里士多德反对原子论；不承认有真空存在；他还认为物体只有在外力推动下才运动，外力停止，运动也就停止；还认为作自由落体运动的物体重的比轻的落得快。
(二)经典物理学时期十五世纪末叶，资本主义生产关系的产生，促进了生产和技术的大发展；席卷西欧的文艺复兴运动，解放了人们的思想，激发起人们的探索精神。
近代自然科学就在这种物质的和思想的历史条件下诞生了。
系统的观察实验和严密的数学演绎相结合的研究方法被引进物理学中，导致了十七世纪主要在天文学和力学领域中的“科学革命”。
牛顿力学体系的建立，标志着近代物理学的诞生。
整个十八世纪，物理学处在消化、积累、准备的渐进阶段。
新的科学思想、方法和理论，得到了传播、完善和扩展。
牛顿力学完成了解析化工作，建立了分析力学；光学、热学和静电学也完成了奠基性工作，成为物理学的几门基础学科。
人们以力学的模型去认识各种物理现象，使机械论的自然观成为十八世纪物理学的统治思想。
到了十九世纪，物理学获得了迅速和重要的发展，各个自然领域之间的联系和转化被普遍发现，新数学方法被广泛引进物理学，相继建立了波动光学、热力学和分子运动论、经典电磁场理论等完整的、解析式的理论体系，使经典物理学臻于完善。
由物理学的巨大成就所深刻揭示的自然界的统一性，为辨证唯物主义的自然观提供了重要的科学依据。
此阶段著名物理学家：牛顿：数学：牛顿与莱布尼茨独立发展出了微积分学，并为之创造了各自独特的符号。
根据牛顿周围的人所述，牛顿要比莱布尼茨早几年得出他的方法，但在1693年以前他几乎没有发表任何内容，并直至1704年他才给出了其完整的叙述。
其间，莱布尼茨已在1684年发表了他的方法的完整叙述。
光学：牛顿认为光是由粒子或微粒组成的。
力学：牛顿三大定律、万有引力定律等。
晚年：晚年的牛顿在伦敦过着堂皇的生活，1705年他被安妮女王封为贵族。
此时的牛顿非常富有，被普遍认为是生存着的最伟大的科学家。
他担任英国皇家学会会长，在他任职的二十四年时间里，他以铁拳统治着学会。
没有他的同意，任何人都不能被选举。
晚年的牛顿开始致力于对神学的研究，他否定哲学的指导作用，虔诚地相信上帝，埋头于写以神学为题材的著作。
当他遇到难以解释的天体运动时，提出了“神的第一推动力”的理论。
他说“上帝统治万物，我们是他的仆人而敬畏他、崇拜他”。
1727年3月31日，伟大艾萨克·牛顿逝世。
同其他很多杰出的英国人一样，他被埋葬在了威斯敏斯特教堂。
他的墓碑上镌刻着：“让人们欢呼这样一位多么伟大的人类荣耀曾经在世界上存在”(三)现代物理学时期十九世纪末叶物理学上一系列重大发现，使经典物理学理论体系本身遇到了不可克服的危机，从而引起了现代物理学革命。
由于生产技术的发展，精密、大型仪器的创制以及物理学思想的变革，这一时期的物理学理论呈现出高速发展的状况。
研究对象由低速到高速，由宏观到微观，深入到广垠的宇宙深处和物质结构的内部，对宏观世界的结构、运动规律和微观物质的运动规律的认识，产生了重大的变革。
在19世纪末叶，有一个叫开尔文的物理学家，他当时有一个很有名的话，就是“19世纪的物理学，已经把所有的问题都解决了，好像是一片晴朗的天空，但是在晴朗的天空上还有两朵乌云”。
这两朵乌云指什么呢，一个是指当时对以太的存在性，光速跟以太有没有关系的疑问；另外一个是关于黑体辐射的，谱形没有得到很好的解释。
相对论和量子力学的建立，克服了经典物理学的危机，完成了从经典物理学到现代物理学的转变，使物理学的理论基础发生了质的飞跃，改变了人们的物理世界图景。
这是19世纪物理学家说的话，没有想到这就成为了20世纪物理学发展的序幕。
第一朵乌云的驱散，导致了狭义相对论的诞生，另外一朵乌云的澄清。
导致了量子力学诞生。
这两朵乌云一澄清以后，物理学就有飞速发展。
我可以简要叙述一下狭义相对论的特点。
狭义相对论之所以提出来，是针对光速测量产生的。
当时有好多实验，有的证明了以太是静止不动的，还有的证明了以太是随着物质的运动而运动的，也有一些证明是以太是随着物质的运动而部分地带运动的。
所以这个以太就成为了一个“谜”。
爱因斯坦就深入分析了这个问题，从一个科学实验事实出发，实验说光的速度和发光物质的运动状态无关，也就是说光不论在什么地方发射，光源的速度是多少，观察者，包括运动中的观察者，永远看到的是光的速度，大概是每秒30万公里在运行。
根据这样一个奇怪的事情，再加上了空间是均匀的，各向同性的假定，爱因斯坦就提出了狭义相对论，这是人们对事件空间的观念的一个转变。
在狭义相对论中发现，牛顿力学需要有修正。
牛顿力学中的力等于动量对时间的微分，其中动量就是质量乘以速度，而相对论就是对这个动量作了修正，结果就是就是物体在低速运动的时候仍然符合牛顿力学的规律，而在速度很大，接近光速的时候，运动规律就有很大的修改。
同时爱因斯坦的相对论还有一些很特殊性质的发现，比如钟慢尺缩。
20世纪另外一个重大的发现是量子力学，量子力学的发现是由于黑体辐射问题很难得到一个统一的解决而产生出的问题。
这一件事情，当时有一个大物理学家叫做普朗克，他在1900年12月14日发表了一篇很重要的文章来解释黑体辐射。
普朗克引进了一个假说，也就是光的能量的传播，不是连续的释放和吸收，而是以一个一个光量子的形态来出现，这个光量子形态也就是普朗克常数乘以光的频率。
这个假说很好的解释了黑体辐射问题。
这是物理学中第一次引进了光能的吸收和释放是不连续的概念。
爱因斯坦进一步用普朗克假说解释了光电效应，进一步爱因斯坦又提出光子除了具有能量之外，还具有动量，这个动量就是普朗克常数h乘以振动频率再除以光速c。
光子就不再简单看作电磁波的振动，也看作是粒子，这个粒子既有能量又有动量。
后来康普顿和吴有训先生在实验上证明了这样一个光子打到电子以后，光子运动的频率和运动方向都会发生改变，而这样一个改变的后果就象是光子作为一个具有确定动量的小球，打在一个静止的电子上面，然后光子再通过弹性散射到另外一个方位上去，这样的改变完全遵守牛顿力学中的弹性碰撞定律，这样就让人们看得很清楚，就是光子既是波，又是粒子，这就是波粒二象性。
进一步，法国人德布洛意提出波粒二象性不仅是光子具有的，而是任何一种粒子都具有的。
也就是光子看起来是波，其实也是粒子；而普通称为粒子的电子，中子，质子，甚至分子，原子，这些看起来是粒子的也有波动性，因此他把光子的波粒二象性扩展成粒子的波粒二象性。
这就是德布洛意波假说。
进一步，到了薛定鄂、海森堡就把德布洛意的观念更加普遍化，变成量子力学。
量子力学出来以后，引起了人们对微观世界认识的一场大革命。
此阶段著名物理学家简介爱因斯坦（1879—1955），1879年3月14日诞生在德国乌尔姆的一个犹太人家中。
1894年举家迁居意大利米兰。
1900年毕业于瑞士苏黎世工业大学。
1901年入瑞士国籍；1914年任柏林大学教授，1933年因受纳粹迫害而移居美国，1940年入美国国籍，1955年4月18日逝世。
爱因斯坦被认为是最富于创造力的科学家，他不但创立了相对论，还提出了光量子的概念，得出了光电效应的基本定律，并揭示了光的波粒二重性本质，为量子力学的建立奠定了基础。
为此荣获1921年度的诺贝尔物理学奖。
同时，他还证明了热的分子运动论，提出了测定分子大小的新方法。
然而就是这样一位光彩夺目的人物，爱因斯坦年幼时也未显出智力超群，相反，到了四岁多还不会说话，家里人甚至担心他是个低能儿。
在整个中小学时代却常常被斥为“生性孤僻、智力迟钝”，“心不在焉，想入非非”。
中学毕业前夕，校方甚至断言他未来将“一事无成”，勒令他退了学。
16岁那年，他以同等学历报考大学，尽管物理。
数学成绩很好，但由于需要死记硬背的科目考砸了锅，只得名落孙山。
第二年进入大学后，他擅自“刷掉了”很多课程，只以“极大的兴趣”去听某些课和在家里自学。
曾被数学教授称为“懒狗”，曾因做实验出事故受到处分，还曾被物理教授认为不适宜学物理而应当改行。
大学毕业时几位同窗好友都留校当了助教，他却因得不到教授们的赏识而遭到了“毕业即失业”的命运。
这种种亲身经历，使爱因斯坦对教育的总体印象一直不佳。
正因为如此，成名后的爱因斯坦通过自身的体验和长期的观察，形成了一种与众不同的教育观点。
“知识是死的；而学校却要为活人服务。
”这是爱因斯坦对于学校教育的基本看法。
他反对把学校仅仅看做是传授知识的工具，更反对把学生“当作死的工具来对待”。
他认为：“学校的目的始终应当是：青年人在离开学校时，是作为一个和谐的人，而不是作为一个专家。
”1955年4月18日因主动脉瘤破裂逝世于普林斯顿。