三百年來物理的發展史 陳 國 鎮 東吳大學 物理學系

經 典 力 學 的 發 展 落 體 定 律 力學思想基礎 運動三定律 實驗與推理 萬有引力定律 狹義相對論(1905) 槓桿螺旋滑輪斜面天體時空 伽利略(1564-1642) 牛頓(1642-1727) 生活產業航海戰爭 落 體 定 律 力學思想基礎 實驗與推理 運動三定律 萬有引力定律 狹義相對論(1905) 廣義相對論(1915) 理論力學 D.伯努力(1700-1782) 拉格朗日(1736-1813) 達朗貝爾(1717-1873) 哈密頓(1805-1865) 愛因斯坦(1879-1955) 光 學

狹 義 相 對 論 牛 頓 力 學 功 物性坐標運動 能 動能 能 函 數L = T - V 勢能 力 力場 局 勢 萬有引力 H = piqi - L 力 力場 局 勢 萬有引力 狹 義 相 對 論 時間受運動狀態的影響 描述物體高速運動的狀態 質能互換 牛 頓 力 學 時間是絕對量,與物體運動無關 描述物體低速運動的狀態

宏 觀 熱 力 學 的 發 展 熱 能 熱平衡 熱傳導 能量轉化 第一定律 熱質溫度 低溫物理 第三定律 總熵增加 超導體/超流體 倫福德(1753-1814)戴 維(1778-1829)傅立業(1768-1830) 梅爾(1814-1878) 焦耳(1818-1889) 赫姆霍爾茲(1821-1894) 布萊克(1728-1799) 熱 能 熱平衡 熱傳導 能量轉化 第一定律 能量守恆 熱質溫度 自然現象為不可逆過程第 二 定 律 總熵增加 低溫物理 超導體/超流體 第三定律 能斯特(1864-1941) 西蒙(1893-1956) 昂內斯(1853-1926)卡皮查(1894- ? )蘭 道(1908-1968) 卡諾(1796-1832) 凱爾文(1824-1907) 克勞修斯(1822-1888) 普郎克(1858-1947)

溫 度 熱 質 熱 能 熱 傳 能量轉化 能量守恆 熱力學第一定律 自然現象的趨向 熱力學第二定律 絕對溫度零度不可能到達 熱力學第三定律

微觀熱力學的發展—統計物理學 物質 微粒說 氣體動力論 氣體狀態方程 氣體分子運動論 統計物理學 固態物理 化 學 天文物理 賀曼(1678-1733) 歐拉( ) D.伯努力(1700-1782) 克勞修斯(1822-1888) 范德瓦爾斯(1837-1923) 德莫克立特(AD 460-371) 物質 微粒說 氣體動力論 氣體狀態方程 氣體分子運動論 統計物理學 氣體分子速率分布 玻茲曼分布S=klnW 勢 能 /系 綜 固態物理 化 學 天文物理 馬克斯威爾(1831-1879) 玻茲曼(1844-1906) 吉布士(1839-1903)

物質皆微粒構成 微粒呈無規則彈性碰撞 微粒呈統計分布玻茲曼因子 熵增即亂度增大S = k lnW 狀態集(系綜)的分布

電 磁 學 的 發 展 靜電 動物電電 堆 動電生磁(1820) 庫侖定律(1785) 靜磁 磁極作用力(1750) 動磁生電(1845) 奧斯德(1777-1851)安 培(1775-1836)歐 姆(1784-1854) 伽伐尼(1737-1798)伏特(1745-1827) 庫侖(1736-1806) 靜電 動物電電 堆 動電生磁(1820) 庫侖定律(1785) 靜磁 磁極作用力(1750) 動磁生電(1845) 法拉第(1791-1867)楞 次(1804-1865)紐 曼(1798-1895) 米切爾(1724-1793) 安培(1775-1836)紐曼(1798-1895)韋伯(1804-1891) 電磁波 光是電磁波 電 磁 場 電磁理論 法拉第(1791-1867) 黎 曼(1826-1866) W.湯姆生(1824-1907) 馬克斯威爾(1831-1879) 馬克斯威爾(1831-1879)赫茲(1857-1894）

電荷 磁極 電力 磁力 靜電場 靜磁場 磁勢 磁勢能 電勢能 電勢 動電磁場相生 位移電流 光 紅外線 微 波 電 磁 波 X, Gama射線 通 訊 同 步 輻 射

光 學 的 發 展 折射 光的色散 紅外線 紫外線 陽光譜線 繞射雙折射 光速(1676) 幾何光學 反射 光電現象 光粒子說 繞射的 光 學 的 發 展 斯涅爾(1580-1626)笛卡兒( )費 馬(1601-1665) 牛頓(1642-1727) 赫謝爾(1838-1922) 羅邁(1644-1710) 折射 光的色散 紅外線 紫外線 陽光譜線 繞射雙折射 光速(1676) 幾何光學 反射 格里馬迪(1618-1663)巴塞鄰那斯 里特(1776-1810) 夫朗霍費(1787-1826) 赫茲(1857-1894) 愛因斯坦(1879-1955) 光電現象 光粒子說 牛頓(1642-1727) 繞射的 波動解釋 光波偏振光是橫波 狹縫干涉 光波動說 楊氏(1773-1829) 笛卡兒( ) 虎克(1635-1703) 惠更斯(1629-1695) 菲涅爾(1788-1827) 馬呂斯(1775-1812)楊 氏(1773-1829)菲涅爾(1788-1827)

反射 折射 干涉 繞射 偏振 色散 雙折射 幾何光學(直線行進) 光 是 波 動 光是運動粒子束 黑體輻射光電效應光 子 電 磁 波 最小光程原理 干涉 繞射 偏振 色散 雙折射 幾何光學(直線行進) 光 是 波 動 光是運動粒子束 黑體輻射光電效應光 子 電 磁 波 全相照相術 波 粒 二 象 性

量 子 力 學 的 發 展 統計物理 黑體輻射 光譜規則 波粒二象性(1924) 量子論 量子力學 光電現象 相 對 論 固體比熱 海森堡(1901-1976)薛丁格(1887-1961)玻 恩(1882-1970)狄拉克( ) 黑體輻射 普郎克(1858-1947) 愛因斯坦(1879-1955) 玻爾(1885-1962) 德布羅意(1892-1987) 光譜規則 波粒二象性(1924) 量子論 量子力學 光電現象 相 對 論 固體比熱 量子電動力學 原子模型 狄拉克( )海森堡(1901-1976)泡 利(1900-1958)費因曼(1918-1988)施溫格( ) 朝永振一郎( )

測不準原理uncertainty principle 電磁輻射(波)具有粒子性 運動粒子呈現波動性 位相波=機率波=物質波 波粒二象性 測不準原理uncertainty principle 微觀現象呈機率分布 廣域互動性non-locality

廣域互動性(non-locality) 1.超導體(superconductor)-----無電阻 2.超流體(superfluid) -----無黏滯力 3.孿生光子互聯(twin-photon correlation) -----相對狀態的恆定