从牛顿定律到现代物理学省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

石兢石兢从牛顿定律到现代物理学从牛顿定律到现代物理学武汉大学物理系武汉大学物理系孝感学院孝感学院 2010MotivationAchievements and Puzzle of Newton Laws Overview on Modern PhysicsPhysics with Science,Technology,CulturePhysics with Education&Career 目目录录Motivation钱学深之问：钱学深之问：为什么自为什么自49年后，我们没有培养出一流的人才年后，我们没有培养出一流的人才?1977年前：政治运动年前：政治运动1978年后：年后：.Motivation中国物理教育之问：中国物理教育之问：Advantage：Disadvantage：知识点深、广，体系完备知识点深、广，体系完备做题能力强做题能力强Formalization 物理学的质朴性、实在性：物理学的质朴性、实在性：起源、过程、图像、结果和目的起源、过程、图像、结果和目的Insight、贯通性（知识点间的关联）、贯通性（知识点间的关联）前沿发展前沿发展动手能力动手能力好奇心、想象力、批判精神好奇心、想象力、批判精神历史、文化、科学综合素养历史、文化、科学综合素养牛顿定理牛顿定理-做题做题Why 3个定律，个定律，3个个定理，二阶导数？定理，二阶导数？We knew the libretto,but I have to learn music I.I.RabiComparing 中国家长中国家长：今天在学校学到什么新东西？今天在学校学到什么新东西？犹太家长：犹太家长：今天在学校问了什么好问题？今天在学校问了什么好问题？New York；Bronx High School of Science-7个个Nobel 奖获得者奖获得者 犹太人：犹太人：Nobel Nobel 奖获得者总共奖获得者总共192192人，占获奖人数人，占获奖人数26%26%，总人口总人口20002000万万中国人中国人：Nobel奖获得者奖获得者8人，人，人口人口13亿亿 在世界通用中学和大学的科技教科书中几乎找不到中国人的名字在世界通用中学和大学的科技教科书中几乎找不到中国人的名字?!-朱邦芬朱邦芬Leon Cooper,Sheldon Glashow,Roy Glauber,Russell Hulse,David Politzer,Melvin Schwartz,and Steven Weinberg(摘自金晓峰报告摘自金晓峰报告)“美国科学只存在未来，并没有今天和过去。在美国科学只存在未来，并没有今天和过去。在我这个位置上的人应该思考的问题是：我们必须做我这个位置上的人应该思考的问题是：我们必须做什么才能够创造出美国的物理学；而不是把电报、什么才能够创造出美国的物理学；而不是把电报、电灯及其它令人方便的产品称之为电灯及其它令人方便的产品称之为“科学科学”。我并。我并不是低估这些时尚产品的价值，整个世界的进步需不是低估这些时尚产品的价值，整个世界的进步需要依靠它们；成功发明这些高技术产品的人应该受要依靠它们；成功发明这些高技术产品的人应该受到世界的尊重。但是，虽然一位厨师发明了餐桌上到世界的尊重。但是，虽然一位厨师发明了餐桌上的一道美味佳肴，使世人享受到口福，但是我们不的一道美味佳肴，使世人享受到口福，但是我们不会尊称他为会尊称他为“化学家化学家”。”美国第一任物理学会会长美国第一任物理学会会长 亨利亨利奥古斯特奥古斯特罗兰罗兰（1883年年8月月15日在美国国家科学促进会的讲话日在美国国家科学促进会的讲话)“我常常被问及这样的问题：纯科学和应用科学我常常被问及这样的问题：纯科学和应用科学究竟哪个对世界更重要？为了应用科学，纯科学本身究竟哪个对世界更重要？为了应用科学，纯科学本身必须存在！必须存在！假如我们停止纯科学的进步而只留意科学假如我们停止纯科学的进步而只留意科学的应用，我们很快就会退化成为中国人那样！多少代的应用，我们很快就会退化成为中国人那样！多少代以来中国人没有什么进步，因为他们只满足于科学的以来中国人没有什么进步，因为他们只满足于科学的应用，却从来没有追问过他们祖先所做事情中的原理。应用，却从来没有追问过他们祖先所做事情中的原理。这些原理就构成了纯科学！中国人很早就知道火药的这些原理就构成了纯科学！中国人很早就知道火药的应用，如果他们能用正确的方法来探索应用，如果他们能用正确的方法来探索“火药应用火药应用”的原理，中国人就能够在实现众多应用的同时还能够的原理，中国人就能够在实现众多应用的同时还能够发展出化学，甚至物理学！因为只满足于火药爆炸的发展出化学，甚至物理学！因为只满足于火药爆炸的事实和应用，而没有寻根问底，中国人已经远远落后事实和应用，而没有寻根问底，中国人已经远远落后于世界进步；以至于我们现在只将世界上所有众多民于世界进步；以至于我们现在只将世界上所有众多民族中这个最古老、人口最多的民族视为野蛮人！族中这个最古老、人口最多的民族视为野蛮人！”What do we feel?What should we do?物理学的质朴性、整体性物理学的质朴性、整体性MotivationAchievements and Puzzle of Newton Laws Overview on Modern PhysicsPhysics with Science,Technology,CulturePhysics with Education&Career 目目录录牛顿定律的成就牛顿定律的成就动力学：动力学：惯性惯性作用力与反作用力作用力与反作用力万有引力：万有引力：The task of deducing Keplers laws from Newtons laws is called the Kepler Problem.Its solution is one of the crowning achievements on Western thought.It is part of our cultural heritage just as Beethovens symphonies or Shakespeares plays or the ceiling of the Sistine Chapel are part of our heritage.牛顿定律的成就牛顿定律的成就 天地合一：天地合一：Why 苹果落地，而月球苹果落地，而月球dont?几乎完满的解决了太阳系内所有天、地间机械运动问题几乎完满的解决了太阳系内所有天、地间机械运动问题 人类历史第一个完整的科学体系人类历史第一个完整的科学体系理清了概念，建立了联系：理清了概念，建立了联系：速度、加速度、质量、动量、动量矩、动能、力、力矩、功、冲量速度、加速度、质量、动量、动量矩、动能、力、力矩、功、冲量 第一次将数学引入，定性第一次将数学引入，定性 定量定量Whats Science?概念及其概念及其相互间的关联！相互间的关联！Whats trueScience?马克思：马克思：一门科学只有当它一门科学只有当它可以用数学描述是才可以用数学描述是才能真正称其为能真正称其为“科学科学”Alexander Pope:Nature,and Natures Laws lay hid in night:God said,let Newton be!And all was light.自然和自然律隐没在黑暗中：自然和自然律隐没在黑暗中：神说，让牛顿去吧！万物遂成光明。神说，让牛顿去吧！万物遂成光明。牛顿定律的牛顿定律的Puzzle质疑：质疑：从从Lorentz 到到 Einstein?Frank Wilczek:2004 Nobel Laureate,a MIT Professor.2004-2005 three Issues:“Whence the force of F=ma?”“When I was a student,the subject that gave me the most trouble was classical mechanics.That always struck me as peculiar.”“Now I think Ive figured it out.It was a case of culture shock.”“An overarching theme of this series has been that the Law F=ma,which is sometimes presented as the epitome of an algorithm describing nature,be actually not an algorithm that can be applied mechanically.It is more like a language in which we can easily express important facts about world”“Another theme has been that F=ma is not in any sense an ultimate truth.We can understand,from modern foundational physics,how it arise as an approximation under wide but limited circumstances.“牛顿定律的牛顿定律的Puzzle牛顿定律的牛顿定律的PuzzleWhats puzzle?m,critique of the Zeroth Law:“Ironically,its the most primitive element of culture of Newton Law-conservation of mass-that bear subtlest relationship to modern physics”Such as fusion:2H+3H 4He+n Only mass+energy conservation:E=mc2牛顿定律的牛顿定律的PuzzleThe culture of In quantum mechanics:bodies dont have definite space position“In quantum field theory,they pop in and out of existence”“In quantum gravity,space is fluctuation and time is hard to define.”wave extending in whole space:牛顿定律的牛顿定律的PuzzleCulture of force:Third Law is not quirt true,for example,they fail for magnetic forces between charged particles.“When most textbooks come to discuss angular momentum,they introduce a fourth law,that forces between bodies are directed along he line that connected them.”“But,its also not true at all for molecular forces.”In fact,the concept of force is conspicuously absent from our modern physics:Schrodingers equation,quantum field theory,quantum gravity.Even in classical analysis mechanics:the force is not necessary.Whats modern physics?它的现状和发展它的现状和发展？Overview on physics Overview on PhysicsConceptContentsDevelopingRelation toPhysics中国中国：“格物致至格物致至”“物含妙理总堪寻物含妙理总堪寻”-四大发明四大发明物理学的起源物理学的起源-西方：古希腊西方：古希腊 only统一的自然哲学统一的自然哲学 学科的分化学科的分化 文艺复兴文艺复兴 物理学肇始物理学肇始 16-17世纪：世纪：伽利略、牛顿伽利略、牛顿自在自在自为！自为！是研究物质的是研究物质的基本结构，基本结构，基本相互作用基本相互作用 基本运动规律基本运动规律 的科学。的科学。物理学物理学ConceptFeynman 名言名言 “物理学家具有这样的习惯，对于任一物理学家具有这样的习惯，对于任一类现象，研究它们的最简单例子，把这称类现象，研究它们的最简单例子，把这称为为物理物理，而把更复杂的情况，看作其，而把更复杂的情况，看作其它领域的事。它领域的事。”R.P.Feynman Overview on PhysicsConceptContentsDevelopingRelation toPhysicsA 结构：结构：物质是由哪些基本单元组成物质是由哪些基本单元组成空间形式空间形式 时间序列时间序列 三三(四）个层次：四）个层次：介观介观（10-7-109m nanoscale)微观微观 h常数常数 宏观宏观 H常数常数 宇观宇观 10-35m 10-6m 10？m 1026m 奇点奇点：10-44秒秒 1017秒秒 (150亿年)？极限：小于此尺度，不存在时空概念。极限：小于此尺度，不存在时空概念。可能：多联通拓扑结构？可能：多联通拓扑结构？宇观宇观：宇宙的整体性，不能由部分之和给出的哪些宇宙整体特征，：宇宙的整体性，不能由部分之和给出的哪些宇宙整体特征，以及与之相关的现象（如：微观背景辐射、磁单极）以及与之相关的现象（如：微观背景辐射、磁单极）作业：作业：不同层次物质不同层次物质(夸克、电子、质子与中子、原子核、原子、分子、头发丝、夸克、电子、质子与中子、原子核、原子、分子、头发丝、地球、太阳系、银河系、宇宙地球、太阳系、银河系、宇宙)特征尺度、特征时间、特征质量。特征尺度、特征时间、特征质量。10-15-10-10 内容内容三要素三要素*基本基本：引力引力摩擦力、弹性力摩擦力、弹性力电磁电磁 派生派生：推力、拉力推力、拉力弱相互作用弱相互作用 范德瓦尔斯力范德瓦尔斯力强相互作用强相互作用相对相对强度强度作用范围作用范围传播子传播子质量质量电荷电荷自旋自旋引力引力10400引力子？引力子？0？0？2？电磁电磁1020光子光子001弱作弱作用用1051013mW 玻色子玻色子Z0玻色子玻色子80GeV91GeV 101强作强作用用11013m胶子胶子001B.相互作用相互作用Comparative：引力引力F1/r2 r F 电荷力电荷力F1/r2 r F 强力强力渐进自由渐进自由 r F David J.GrossH.David PolitzerFrank WilczekThe Nobel Prize in Physics 2004 was awarded jointly to David J.Gross,H.David Politzer and Frank Wilczek for the discovery of asymptotic freedom in the theory of the strong interaction.UC SBCal.Tech.MITAmazedly!C.C.运动规律运动规律宏观机械运动宏观机械运动：F(t,r,p)=dp/dt=md2r/dt2 F(r)=GmM/r2热运动：热运动：T:P(T,V)=0 U:dU=pdV+Tds S:ds 0 T:T 0 微观微观：id(r,t)/dt=H H=-h2 2/2+V(r)电磁运动电磁运动:E=-B/t B=0J+0 0 E/t E=/0 B=0 f=eE+eV BDifferential equations解：解：integral诗意般的对称美诗意般的对称美 马克思：马克思：一门科学只有当它可以用数学描述是才能真正称其为一门科学只有当它可以用数学描述是才能真正称其为“科学科学”宇观：宇观：R=-8 GT-(1/2)g T 各个学科三者的基本特征各个学科三者的基本特征如力学、电磁学（含光学）、量子力学、热学与统计物理学(同学自己思考)结构决定相互作用的形式；结构决定相互作用的形式；相互作用的形式决定运动规律的特征相互作用的形式决定运动规律的特征D.D.三者关系三者关系why 质点、刚体、弹性力学？质点、刚体、弹性力学？chips:元件间限度元件间限度10-810-9m 单电子元件单电子元件 钠米电子学，量子计算，钠米电子学，量子计算，bio-chipsPolymorphisms:CarbonDiamondGraphiteNano Carbon Tube FullereneGraphene!Big news from nano-world of grapheneMeans new life for Moores law 2D:Dirac pionts:Eg=0,Me=0,mme ,小热振动小热振动 near zero nuclear momnentsIdeal materials for spintronics for instant of Si in FET in integrated circuits Graphene!Overview on PhysicsConceptContentsDevelopingRelation toPhysics发展方向之一发展方向之一 纵向纵向：越来越小越来越小粒子物理标准模型粒子物理标准模型三类：三类：14+1种种构成物质世界最构成物质世界最“基本基本”的粒子：的粒子：三代、三类三代、三类udcstbe n nen n n n 电荷电荷+2/3-1/30-1夸克夸克(q)轻子轻子(l)从轻到重从轻到重The relationship of the particles?1963年年,根据大量的实验数据根据大量的实验数据,盖尔盖尔曼等猜测这些粒子具有内部结构曼等猜测这些粒子具有内部结构,并并给出了计算这些粒子质量的公式给出了计算这些粒子质量的公式介子由（介子由（介子由（介子由（q q q q）构成构成构成构成重子由（重子由（重子由（重子由（qqqqqq）构成构成构成构成+(u d)质子质子(uud)M.Gell-Mann1969 Nobel prize强子的结构与组成强子的结构与组成盖尔曼的夸克模型：共有三种夸克盖尔曼的夸克模型：共有三种夸克 u,d,s建立夸克模型的关键实验建立夸克模型的关键实验:1972年电子轰击质子实验年电子轰击质子实验:质子内部分布着大量的点质子内部分布着大量的点电荷电荷,并不是一个几何点。其半径并不是一个几何点。其半径 1010-13-13cmcm，定量分析表明定量分析表明,质子是由三个夸克组成质子是由三个夸克组成1974年丁肇中，年丁肇中，B.Richter 发现发现 J/粒子粒子:(cc),mc 1.5GeV1977年年L.Lederman 发现发现 (9.5GeV):(bb),mb 5GeV1994年年Fermilab.CDF组发现组发现 Top 夸克夸克(t)ee强子强子：直接参与强相互作用的粒子直接参与强相互作用的粒子 自旋自旋重子数重子数个数个数介子介子0，1，2，0173重子重子,3/2,5/2,1147反重子反重子,3/2,5/2,-1147结构：结构：介子介子=2个夸克个夸克 (q q q)q)重子重子=3个夸克个夸克（qqqqqq）分类：分类：+(u d)质子质子(uud)qp:Q=2/3e,s=1/2qn:Q=-1/3e,s=1/2q:Q=-1/3e,s=1/2I:同位旋同位旋Y:超荷超荷(=A+S)A:重荷重荷S:奇异数奇异数粒子物理标准模型粒子物理标准模型M.Gell-Mann1969 Nobel prizeAntimatterAntiparticles:1928:firstly,Dirac predicted the possibility of antielectrons 1933 Nobel Prize 1932:positrons discovered by Carl D.Anderson 1936 Nobel Prize 1929:A complete periodic table of antimatter was envisaged by Charles Janet 1955:The antiproton(uud)was experimentally confirmed by University of California,Berkeley physicists Emilio Segr and Owen Chamberlain,1959 Nobel Prize in Physics 1956,the antineutron was discovered in protonproton collisions at the Bevatron(Lawrence Berkeley National Laboratory)by Bruce Cork and colleagues.Also,other antibaryons 1965,production of nuclei of antideuterium,anti-nuclei consisting of multiple bound antiprotons and antineutrons have been created2010,11,17:欧洲核子研究中心（欧洲核子研究中心（CERN）的科学家成功制造出多个）的科学家成功制造出多个反氢原子反氢原子(positron+antiproton)，并利用磁场使其存在，并利用磁场使其存在了了“较长时间较长时间”0.17s。这是科学家首次成功这是科学家首次成功“抓住抓住”反物质原子。反物质原子。GB Andresen et al.Nature 000,1-4(2010)doi:10.1038/nature09610Distributions of released antihydrogen atoms and antiprotonsAntimatter-antiatoms!强强子子介子介子重子重子反重子反重子质子，中子质子，中子nuclear atomsmolecularFeymann的话：的话：如果在某一次大的如果在某一次大的灾难中，所有的科灾难中，所有的科学知识都将被毁灭，学知识都将被毁灭，只有一句话可以传只有一句话可以传给下一代，那么，给下一代，那么，怎样的说法能够以怎样的说法能够以最少的词汇包含最最少的词汇包含最多的信息呢？多的信息呢？我相信那就是：我相信那就是：原子假说原子假说即：万物都有原子构成，即：万物都有原子构成，原子是一些小粒子，它原子是一些小粒子，它们永不停地四下运动，们永不停地四下运动，当它们分开一个小距离当它们分开一个小距离时彼此吸引，而被挤到时彼此吸引，而被挤到一堆时则相互排斥一堆时则相互排斥多姿多彩的世界多姿多彩的世界威武雄壮的舞台威武雄壮的舞台 Overview on PhysicsConceptContentsDevelopingRelation toPhysics发展方向之二发展方向之二 纵向纵向：越来越小，越来越小，越来越大越来越大两极相通两极相通Four ears and eight stages:earstagematter110-44sUnknown,Plank time and space scale 210-43sPhotons()10-12s basic particles(e,q,Z0,W,g)310-4sBaryons,mesons(q,q),p(qqq),n,(质子，中子)10-2sNuclei(原子核)4105yearsAtoms 108yearsStars and galaxies 109yearsToday,2.7Ktt 10-8s,Whats?t180s,原子，分子原子，分子.T=6000K,R=3.8105 aT=18K，R=109 a 星体、星系星体、星系R=109a1.21010aLife molecular Now:T=2.7K,t1010a,R1026m,V 1078m3高度各向同性高度各向同性T2.728 K光子数密度光子数密度 400 cm-3宇宙曾经非宇宙曾经非 常均匀常均匀微波背景辐射的成功微波背景辐射的成功（19651965）获诺贝尔奖之作获诺贝尔奖之作1965发现发现1978获奖获奖The Nobel Prize in Physics 1978 was divided,one half awarded to Pyotr Leonidovich Kapitsa for his basic inventions and discoveries in the area of low-temperature physics,the other half jointly to Arno Allan Penzias and Robert Woodrow Wilson for their discovery of cosmic microwave background radiation.Early Universe Was a Liquid,Nuclei Collisions at the Large Hadron Collider ShowScienceDaily(Nov.23,2010)In an experiment to collide lead nuclei together at CERNs Large Hadron Collider physicists from the ALICE detector team including researchers from the University of Birmingham have discovered that the very early Universe was not only very hot and dense but behaved like a hot liquid.暗物质的发现暗物质的发现早在早在19371937年，年，F.F.ZwickyZwicky指出，大指出，大星系团中的星系星系团中的星系速度太大，以致速度太大，以致无法将它们通过无法将它们通过引力束缚住，除引力束缚住，除非它们的质量超非它们的质量超过按星系团星系过按星系团星系总质量估算值的总质量估算值的100100倍以上。这是倍以上。这是显示大量暗物质显示大量暗物质存在的首次发现存在的首次发现 =GM(r)/r1/2力学与光学方法测量用力学方法测出的质量往往比用光度方法用力学方法测出的质量往往比用光度方法测出的质量大得多，有量级之差。测出的质量大得多，有量级之差。测量范围越大，差别越大测量范围越大，差别越大存在存在暗物质暗物质（可大（可大1个量级）个量级）:有引力，却不发光有引力，却不发光7 spiral galaxies.The flatness indicates the presence of huge dark halos.(V.J.Martinez,astro-ph/0203377).巨大的暗晕：巨大的暗晕：存在暗物质存在暗物质暗物质存在的其他证据暗物质存在的其他证据宇宙结构（恒星、星系）形成所需的物质远多于宇宙结构（恒星、星系）形成所需的物质远多于宇宙核合成定出的重子物质。宇宙核合成定出的重子物质。如果没有暗物质，就没有足够的时间形成今天宇如果没有暗物质，就没有足够的时间形成今天宇宙的结构。有了暗物质，就可以在复合期前在暗宙的结构。有了暗物质，就可以在复合期前在暗物质中形成增长。物质中形成增长。CMB非各向同性的存在，非各向同性的存在，105。暗物质究竟有多少？暗物质究竟有多少？宇宙加速膨胀的发现宇宙加速膨胀的发现（暗能量的提出）（暗能量的提出）标准烛光与标准烛光与Ia型超新星型超新星宇宙加速膨胀的发现宇宙加速膨胀的发现暗能量的提出：负压强暗能量的提出：负压强 Ia Ia型超新星型超新星 当吸积白矮星的质量达到当吸积白矮星的质量达到Chandrasekha极限极限，白矮星的爆，白矮星的爆燃而导致的超新星爆发。燃而导致的超新星爆发。18个个Ia型型SN的平均峰值绝对的平均峰值绝对星等：星等：MB=-19.33 0.25 （Y.Wang,2000,ApJ.536.531）重要发现：加速膨胀！重要发现：加速膨胀！所有星与星，星系与星系所有星与星，星系与星系间距离都在不断地增加！间距离都在不断地增加！红移！红移！比较引力理论比较引力理论牛顿：牛顿：广义相对论广义相对论：物态：物态：w 0（非相对论）；（非相对论）；1/3（相对论）（相对论）对于一般物质，对于一般物质，P0,w不可能是负不可能是负=M/R3a 0:收缩！收缩！不能膨胀！不能膨胀！距离减小！距离减小！空间空间物质物质 Einstein 场方程场方程Eq.-1：Eq.-0常数项常数项不能给出膨胀！不能给出膨胀！爱因斯坦的宇宙常数爱因斯坦的宇宙常数 Einstein方程：存在 相当于作如下变换：提供了正密度正密度(c2/8G)，负压强负压强(c4/8G)。正密度正密度负压强负压强暗能量暗能量代表一种代表一种“新物质新物质”暗暗 能能 量量Einstein方程显然，物质（显然，物质（）产生引力，导致减速；而）产生引力，导致减速；而 产生斥力，产生斥力，导致加速。导致加速。上面“c2/4G”项实际包括两项，即 “3P/c2”，其中，其中 =c2/8 G，P=c4/8 G。Only 这一这一项才能产生项才能产生正加速度！正加速度！Experimental evidence for Big Ban and dark matter and dark energy The Nobel Prize in Physics 2006 was awarded jointly to John C.Mather and George F.Smoot for their discovery of the blackbody form and anisotropy of the cosmic microwave background radiationThe satellite COBE微波背景辐射的各微波背景辐射的各向异性：向异性：COBE（上）；（上）；WMAP（下）全天图。（下）全天图。WMAP的分辨率的分辨率和灵敏度远高于和灵敏度远高于COBE。Freedman&Turner,2003,astro-ph/0308418哈勃望远镜获取迄今最精确暗物质分布图哈勃望远镜获取迄今最精确暗物质分布图-2010.11.17Detailed Dark Matter Map Yields Clues to Galaxy Cluster GrowthAstronomers using NASAs Hubble Space Telescope took advantage of a giant cosmic magnifying glass to create one of the sharpest and most detailed maps of dark matter in the universeA team led by Dan Coe at NASAs Jet Propulsion Laboratory in Pasadena,Calif.,used Hubbles Advanced Camera for Surveys to chart the invisible matter in the massive galaxy cluster Abell 1689,located 2.2 billion light-years away.By“引力透镜效应引力透镜效应”组组成成运运动动加速膨胀加速膨胀 Overview on PhysicsConceptContentsDevelopingRelation toPhysics3.发展方向发展方向 纵向纵向：越来越小越来越小，越来越大越来越大两极相通两极相通统一！统一！统一的基础：统一的基础：Yang-Mills gauge field:gauge theory based on the SU(N)groupelectromagneticU(1)weakSU(2)Strong(QCD)SU(3)gravity?electroweakSU(2)U(1)Standard modelSU(2)U(1)SU(3)?Yang,C.N.;Mills,R.(1954),Conservation of Isotopic Spin and Isotopic Gauge Invariance,Physical Review 96(1):191195科学家的科学家的“伟大伟大”牛顿牛顿:万有引力万有引力 天地统一天地统一麦克斯韦麦克斯韦:电动力学电动力学 电磁光统一电磁光统一(场、波场、波)波尔兹曼波尔兹曼:统计力学统计力学 宏观与微观关联宏观与微观关联爱因斯坦爱因斯坦:光量子论光量子论波与粒子统一波与粒子统一侠义相对论侠义相对论 时间与空间的统一时间与空间的统一广义相对论广义相对论时间、空间与物质的统一时间、空间与物质的统一E=E=2 2 物质与能量的统一物质与能量的统一四种相互作用的统一四种相互作用的统一 E=mc2 Come from special relativity,after three months:懒惰懒惰=惯性惯性活泼活泼=能量能量物体的惰性就是物体的活泼性的度量！物体的惰性就是物体的活泼性的度量！静止质量静止质量 m0 如果说世界上有哪一条真理能将那样多的哲学沉思、物理洞察和技如果说世界上有哪一条真理能将那样多的哲学沉思、物理洞察和技术应用全部融汇于一身，充分显示出人类智慧的巨大潜力，那么，到目术应用全部融汇于一身，充分显示出人类智慧的巨大潜力，那么，到目前为止，前为止，E=mcE=mc2 2可能就是最好的一个了。可能就是最好的一个了。-方励之（从牛顿定律到爱因斯坦相对论方励之（从牛顿定律到爱因斯坦相对论)核裂变、核聚变核裂变、核聚变General Relativity引力质量引力质量=惯性质量惯性质量物质的物理量物质的物理量=时空几何量时空几何量引力的本性就是引力的本性就是-“没有没有”引力！引力！-In Particle and UniversePuzzle：Standard Model:Higgs,God particle-origin from massBeyond Standard Model?SUSY,Extra-dimensions.Compositeness,below QuarksDetails of SM(EW&QCD):precision test,Confinement,Glueballs?spectroscopy of particlesNeutrino properties:mass,oscillation,magnetic moment Cosmology related problems:antimatter(CP)?Dark matter?Dark energy?Relic-neutrinos,Monopoles?Not only 定定性：性：质子质子(uud)Explain：（m