物理讲义nobelprize拓展与应用

1、物理拓展与应用北京邮电大学理学院王 川10月13日第一讲The Nobel Prize in Physics 2009for groundbreaking achievements concerning the transmission of light in fibers for optical communicationfor the invention of an imaging semiconductor circuit the CCD sensorPhoto: Richard EpworthCopyright National Academy of EngineeringPhoto:

2、 National Inventors Hall of Fame Foundation/SCANPIXCharles K. KaoWillard S. BoyleGeorge E. Smith1/2 of the prize1/4 of the prize1/4 of the prizeStandard munication Laboratories Harlow, United Kingdom; Chinese University of Hong Kong Hong Kong, ChinaBell Laboratories Murray Hill, NJ, USABell Laborato

3、ries Murray Hill, NJ, USAb. 1933(in Shanghai, China)b. 1924(in Amherst, NS, Canada)b. 1930The CCD image sensor is at the heart of a solid state video camera. A flat chip of oxidized silicon covered with a complicated array of metal electrodes is the image sensor at the heart of the solid state video

4、 camera built by Bell Lab engineers.Photo: Alcatel-Lucent/Bell LabsThe Royal Swedish Academy of Sciences is responsible for the selection of the Nobel Laureates in Physics. The Academy has 350 Swedish and 164 foreign members. Membership in the Academy constitutes exclusive recognition of successful

5、research achievements. The Academy appoints members of the Nobel Committee, the working body, for a three-year term. 诺贝尔物理学奖（170人，分属于16个国家） 1.美国75人（其中有6位华裔，他们分别是：杨振宁，李政道，丁肇中，崔琦，朱棣文，高锟） 2.德国22人 3.英国19人 4.法国13人 5.俄国8人 荷兰8人 6.日本6人7.瑞典4人 8.意大利-3人 奥地利-3人 丹麦3人9.加拿大-2人 瑞士2人 获奖华人Roger Y. Tsien1/3 of the pri

6、zeUSAUniversity of California San Diego, CA, USA; Howard Hughes Medical Institute b. 1952Daniel C. Tsui1/3 of the prizeUSAPrinceton University Princeton, NJ, USAb. 1939(in Henan, China)Steven Chu1/3 of the prizeUSAStanford University Stanford, CA, USAb. 1948Samuel Chao Chung Ting1/2 of the prizeUSAM

7、assachusetts Institute of Technology (MIT) Cambridge, MA, USAb. 1936Chen Ning YangTsung-Dao Lee1/2 of the prize1/2 of the prizeChinaChinaInstitute for Advanced Study Princeton, NJ, USAColumbia University New York, NY, USAb. 1922b. 1926Yuan T. Lee1/3 of the prizeUSAUniversity of California Berkeley,

8、CA, USAb. 1936(in Hsinchu, Taiwan)Charles K. Kao1/2 of the prizeStandard munication Laboratories Harlow, United Kingdom; Chinese University of Hong Kong Hong Kong, Chinab. 1933(in Shanghai, China)亚洲各国获奖Russia的诺贝尔奖伊巴甫洛夫（18491936）著名生理学家，早期主要从事血液循环生理学研究，后转向消化生理学领域，开创了慢性实验外科法。1904年因在血液循环与消化生理学方面的经典著作被授予

9、诺贝尔医学与生理学奖。伊梅契尼柯夫（18451916）著名生物学家与病理学家，比较病理学、进化胎生学、微生物和免疫学的奠基人之一，1888年发现吞噬现象，在传染病的免疫问题著作中阐述了免疫的吞噬理论，创立了多细胞生物起源学说，1908年与德国科学家欧利希共获诺贝尔生理和医学奖。尼谢苗诺夫（18961986）著名化学物理学家，开辟了有关燃烧、爆炸、火焰传播的独立研究领域，1934年创建了链反应的数量通论，研究了混合气体的热爆炸理论，著有化学反应速度与链锁反应与化学反应论，1956年共获诺贝尔化学奖。巴切连科夫（19041958）物理学家，1934年在苏联科学院物理研究所作研究生时发现了“切连科夫

10、效应”。所谓切连科夫效应是指当带电粒子在某些透明介质中以大于光在介质中的速度传播时，这种带电粒子就会发出一种特殊的波。切连科夫于1958年与苏联物理学家塔姆、弗兰克分享了诺贝尔物理学奖。伊弗兰克（19081990）物理学家，1937年与塔姆一起，对切连科夫效应提出了理论解释，三人因此同获1958年度诺贝尔物理学奖。伊塔姆（18951971）理论物理学家，主要创立了快速电子的作用和各种物质发光现象的理论，撰写了有关可控热核聚变问题的著作，1958年与弗兰克、切连科夫共获诺贝尔物理学奖。列朗道（19081968）杰出理论物理学家，一生主要从事固体理论、低温物理学、原子核物理学及量子动力学等方面的研

11、究，为物理学发展作出了巨大贡献。他还创立了第二种相变理论，阐明了相变和物体对称性之间的深刻联系。朗道对物理凝聚态理论、特别是液态氦的研究有卓越贡献，因而获得1962年的诺贝尔物理学奖。尼巴索夫（19222001）物理学家，量子电子学的奠基人之一，长期从事量子电子学方面的研究，为激光物理学的创立作出了不可磨灭的贡献。由于激光光束的振荡器和激光器的研制成功，1964年与美国汤斯教授及前苏联普罗霍罗夫教授共同获得诺贝尔物理学奖。亚普罗霍罗夫（19162002）物理学家，与巴索夫是量子电子学的奠基人之一，他们的研究成果对发展量子电子学作出了杰出贡献，因在量子电子学方面的基础研究导致了微波激射器和激光器

12、的发展，获1964年度诺贝尔物理学奖。1)量子力学中的密度矩阵和统计物理学(1927年)； 2)自由电子抗磁性的理论(1930年)； 3)二级相变的研究(1936-1937年)； 4)铁磁性的磁畴理论和反铁磁性的理论解释(1935年)； 5)超导体的混合态理论(1934年)； 6)原子核的几率理论(1937年)； 7)氦超流性的量子理论(1940-1941年)； 8)基本粒子的电荷约束理论(1954年)； 9)费米液体的量子理论(1956年)； 10)弱相互作用的CP不变性(1957年)。 列康托罗维奇（19121986）著名数学家和经济学家，现代计算数学理论的创始人之一。1975年因资源配置

13、理论研究与美国经济学家库普曼共获诺贝尔经济学奖。彼卡皮察（18941984）物理学家，低温物理学和强磁场物理学奠基人之一，其科学成就主要集中在低温物理的基础研究方面，享有“低温物理之父”的美誉。因在低温物理的基础研究方面的重大贡献，1978年被授予诺贝尔物理学奖。鲍帕斯捷尔纳克（18901960）著名诗人、小说家、翻译家。帕斯捷尔纳克在学生时代就开始发表诗作，1922年出版抒情诗集生活，我的姊妹，1932年发表长诗重生。因长篇小说日瓦戈医生一度被开除出前苏联作家协会，后又恢复。1958年因“对现代抒情诗及俄国文学传统有卓越贡献”而被授予诺贝尔文学奖。米肖洛霍夫（19051984）著名作家，出生

14、于顿河地区一个磨坊主家庭，长篇小说静静的顿河名震世界，1941年获前苏联国家奖。长篇小说被开垦的处女地是他的又一部重要作品，于1960年获列宁文学奖。1965年，肖洛霍夫被授予诺贝尔文学奖，。亚索尔仁尼琴（1918）小说家，1956年开始文学创作，1962年因发表处女作伊万杰尼索维奇的一天一举成名。1965年勃列日涅夫政权开始时，他的作品遭禁，1974年被赶出前苏联。描绘莫斯科附近一所特殊监狱故事的第一圈及根据作者亲身经历写出的癌病楼等两部长篇小说在西方出版，1970年获诺贝尔文学奖。若阿尔费罗夫（1930）物理学家，主要从事半导体、半导体仪器、微电子材料方面的研究。2000年因在“信息技术方

15、面的基础性工作”与美国的赫伯特克勒默和杰克基尔比共同被授予诺贝尔物理学奖。维金兹堡（1916）理论物理学家，研究工作涉及超导体和超流体、无线电传播、天体物理学、宇宙射线的产生、等离子体、晶体光学等领域。年轻时曾参与前苏联的氢弹研制，因提出锂氚化合物燃料为前苏联氢弹成功爆炸作出重大贡献，2003年他与阿列克谢阿布里科索夫、美国科学家安东尼莱格特一起获得诺贝尔物理学奖。日本Sony，东芝，NEC，三菱，JVC。藤子不二雄，车田正美，宫崎骏，鸟山明，井上雄彦，手冢治虫，臼井义人。Murray Gell-MannUSACalifornia Institute of Technology (Caltec

16、h) Pasadena, CA, USAb. 1929 (1969)David J. GrossH. David PolitzerFrank Wilczek1/3 of the prize1/3 of the prize1/3 of the prizeUSAUSAUSAUniversity of California, Kavli Institute for Theoretical Physics Santa Barbara, CA, USACalifornia Institute of Technology (Caltech) Pasadena, CA, USAMassachusetts I

17、nstitute of Technology (MIT) Cambridge, MA, USAb. 1941b. 1949b. 1951Photo: University of Chicago The Nobel Foundation Photo: U. Montan The Nobel Foundation Photo: U. MontanYoichiro NambuMakoto KobayashiToshihide Maskawa1/2 of the prize1/4 of the prize1/4 of the prizeUSAJapanJapanEnrico Fermi Institu

18、te, University of Chicago Chicago, IL, USAHigh Energy Accelerator Research Organization (KEK) Tsukuba, JapanKyoto Sangyo University; Yukawa Institute for Theoretical Physics (YITP), Kyoto University Kyoto, Japanb. 1921(in Tokyo, Japan)b. 1944b. 1940日本的Nobel奖下村修印度罗宾德拉纳特泰戈尔 吉檀枷利-饥饿石头 获得文学奖 (1913) 钱德拉塞

19、卡拉曼 因研究光散射并发现“拉曼效应” 获得物理学奖（1930） 特雷莎 修女 慈善工作 获得和平奖（1979） 生于马其顿1950年成为印度公民 阿马蒂亚森 因福利经济研究 获得经济学奖（1998） 巴基斯坦萨拉姆，1979年获奖。他是1984年成立的第三世界科学院的主要发起者，该学术机构的首任院长，著名的核物理学家）诺贝尔和平奖获得者 2000年 金大中(韩国)谈谈邻居POSCO（浦项制铁）于1986年成立浦项工业大学后，到目前为止共投入了1.17万亿韩元。如今的浦项工大已经成为世界名牌大学，在亚洲更是屈指可数的名门。NEC研究所，东芝研究所。贝尔实验室（Bell Laboratories

20、） 贝尔实验室原名贝尔电话实验室，始建于1925年，总部在美国纽约（后迁至新泽西州的墨里黑尔）。它是一个在全球享有极高声誉的研究开发机构，主要宗旨是进行通讯科学的研究，有研究人员20000人，下属6个研究部，共14个分部，56个实验室，每年经费达22亿美元，其中10用于基础研究。除了无线电电子学以外，在固体物理学（其中包括磁学、半导体、表面物理学）、天体物理学、量子物理学和核物理学等方面都有很高水平。贝尔实验室自成立以来，共获专利26000多项（平均每天一项），其中重大科研成果50多项，如有声电影、晶体管、信息论、激光理论、3K宇宙背景辐射、可视电话、磁泡器件、光通信、数字计算机等，对我们的生

21、活产生了重要的影响。在这里每年都要发表上千篇学术论文，造就了一大批优秀科学家。几十年来获得诺贝尔物理奖的先后有：发明电子衍射的戴维森，发明晶体管的肖克利、巴丁和布拉坦，发明激光器的汤斯和肖洛，理论物理学家安德逊，射电天文学家彭齐亚斯和威尔逊。今年的CCD发明人鲍耶尔和史密斯。IBM研究实验室（IBM Research） IBM是International Business Machines Corporation（美国国际商用机器公司）的简称，创建于1911年，现已发展成为跨国公司，在计算机生产与革新中居世界领先地位。 IBM研究实验室也共有研究人员3500人，研究部下属四个研究中心： （1）

22、位于美国纽约的Thomas J.Watson研究中心。 （2）位于美国加州的Almaden研究中心。除了计算机科学以外，还进行高温超导、等离子体、扫描隧道显微镜和同步辐射等研究。 （3）瑞士Zurich研究中心。重点是激光科学与技术，特别是半导体激光器、光学储存、光电材料、分子束外延、高温超导、超显微技术等方面，还进行信息处理等计算机科学研究。 （4）日本东京研究中心。内分计算机科学研究所、新技术研究所和东京科学中心，主要是结合计算机生产和革新进行研究。进入80年代，IBM研究中心成绩斐然，两届诺贝尔物理奖都被它的成员夺得：一是因发明扫描隧道显微镜，宾尼格（G. K. Ginnig）与罗勒尔（

23、H. Rohrer）共获1986年诺贝尔物理奖的一半，二是因发现金属氧化物的高温超导电性，柏诺兹（J. G. Bednorz）和缪勒（K. A. Mller）共获1987年奖。1999年，毋国光、陈佳洱、杨福家和朱清时四位院士一起提出“中国需要诺贝尔奖”，紧接着经济学家何炼成就此也谈了自己的意见。如今，“中国需要诺贝尔奖”成了中国人共同的呼声。 任重道远中国的Nobel之路据1996年统计数据，中国科研开发经费只占GNP的05，相对于发达国家（美国是245，日本是29），中国2007年的科研经费只有3664亿元，仅占GDP的1.49%。而韩国则占GDP的3%，印度占GDP的2.5%以上，美国、

24、日本的科研投入也达GDP的2.8%以上，美国每年的科研投入相当于人民币27792亿元，日本则也高达10892亿元。衡量标准：论文，专利。诺贝尔奖与人类发展基础研究超前于工业应用： 1887年，Hertz的电磁波实验； 爱因斯坦的自发辐射理论和光电效应；军事应用为先： 计算机的发明；基础理论研究1996年诺贝尔物理学奖 发现氦-3中的超流动性1997年诺贝尔物理学奖 激光冷却和陷俘原子1998年诺贝尔物理学奖 分数量子霍耳效应的发现1999年诺贝尔物理学奖 亚原子粒子之间电弱相互作用的量子结构2001年诺贝尔物理学奖 玻色爱因斯坦冷凝态的研究2002年诺贝尔物理学奖 天体物理学领域的卓越贡献2003年诺贝尔物理学奖 超导和超流理论2004年诺贝尔物理学奖 渐进自由2005年