有關物理學論文
有關物理學論文
物理學史中，不僅是關于物理現(xiàn)象和規(guī)律的研究，而且在物理學的發(fā)展過程中物理學研究方法所起到的作用也非常值得我們重視。下面是學習啦小編為大家整理的有關物理學論文，供大家參考。
有關物理學論文范文一：安全檢測中的物理學原理探討
【摘要】
近幾年需要安檢的地方越來越多，安檢技術也越來越重要，它對危險品的勘測是預測爆炸恐怖事件的重要環(huán)節(jié)。安全檢測技術中離不開物理學原理，介紹了常用在安全檢測中的物理學原理如X射線原理、太赫茲光譜原理、γ射線原理等，最后介紹了還未成熟但是未來發(fā)展趨勢的人體生物識別方法。
【關鍵詞】
安全檢測;危險品;物理學
安檢技術現(xiàn)已成為科學界的研究熱點之一，在多領域的科學家的努力下，研究出了很多檢測方法，為世界和平做出了很大的貢獻。其中運用了物理學原理的技術應用最廣，性價比也最高，下文中將介紹一些常用原理。
1X射線原理
X射線是由德國物理學家倫琴發(fā)現(xiàn)的，波長為0.01～10nm較短，但能量卻很大，也常用于現(xiàn)在的醫(yī)學成像檢測。它的原理是利用射線穿過物質時發(fā)生的產生光電子及光子散射等物理反應，這時會導致很多入射光子被物質吸收。假設一束初始強度為I0的X射線(或γ射線)穿過厚度為d的均勻物質后，其強度減弱為I=I0e-μd。式中μ是物質的吸收系數，它是物質本身的性質，只在物質的成份、結構及密度等因素變化時隨之變化。比如說一位旅客將其行李包放在安全檢測臺上，用X射線對這個行李包進行照射，根據上式測得衰減后的X射線強度和其他物理量，就會得到包里各物質的吸收系數、密度等信息，經計算機特定算法處理，可以讓行李包的內部情況的圖形反映出來，并將所測得的數據與在此之前預存的危險品有關數據進行比較，就可判斷包中是否含有違禁物品。以上是X射線的透視原理，X射線的反散射探測即康普頓散射效應也可以用于安檢技術。康普頓散射效應指的是低劑量X射線照射在物質上時會碰撞出電子，當照射在低原子數的物質(如人體組織)時反彈回的電子較多，使用在顯示器上會顯示為亮點;而金屬之類(如槍支、刀具等)的物質原子數高，所以照射上以后碰撞出的電子少，會在監(jiān)視器上顯示為暗區(qū)。
2太赫茲光譜原理
太赫茲(Terahertz)是指頻率在0.1至10THz范圍內的電磁波，它的波長是0.03至3mm，在電磁波譜上的位置在毫米波與紅外線之間，太赫茲波檢測的原理因為是通過電磁波照射在物質上發(fā)生比如透射、反射、發(fā)射等等的物理反應，發(fā)射波或折射波可以反映出關于物質的大量信息。而且像爆炸性物質和毒品這類物質基本上都是有機大分子，他們的振動和轉動能級譜都處于太赫茲波段，所以極易用太赫茲波檢查出來。太赫茲的特性也十分突出，其指紋譜性使之能檢測出物質結構的微小變化和差異，可以檢測出物質的特征指紋譜確定物質的結構及種類，非電離性意味著不會使生物分子產生電離，所以應用于人體檢測也比較安全。其最大的優(yōu)點就是強穿透性，它可以穿透甚至是像墻壁這種隱蔽性材料，所以可以對非金屬、非極性材料覆蓋的隱蔽物質進行非接觸式檢測，將在軍事反恐方面發(fā)揮巨大的作用。
3γ射線原理
利用γ射線的基本原理與X射線原理類似，而且由于γ射線的穿透力更強，生成的圖像也更清晰，所以常用于檢測大型貨物，如安裝在港口等地掃描貨車等。γ射線成像探測器的優(yōu)點很多，不僅穿透力強，成像效果好，而且體積小、效率高。
4核磁共振原理
核磁共振在醫(yī)學掃描儀中更為常用，當磁矩不為零的原子核處于外加磁場中時，核磁矩會進動使其軸線描繪出一個圓錐面，進動時的旋轉頻率ωL與外加磁場強度B0有關，即ωL=γB0。式中γ為磁旋比，不同的核有不同的γ值。當核磁矩進動的旋轉頻率與投射在物質上的射頻電磁波的頻率一致時，核磁矩會吸收無線電波的能量而躍遷到激發(fā)狀態(tài)，也就是發(fā)生了核磁共振，而被測物質的有關信息就可以通過核磁共振中有關核磁矩參數的分析得到。核磁共振原理應用到安檢技術中稱為四極共振分析技術，不過這種技術的效率沒有X射線的高，所以沒有X射線檢測技術在安全檢測使用方面那么普及。
5人體生物識別方法
每個人都是獨一無二的，所以每個人的特征也可以進行識別，比如人們說話聲音的頻率各不相同、指紋與掌紋不同、還有眼睛中虹膜的不同也可以進行識別。若要對長相進行掃描，可以用監(jiān)視器拍下目標的面部照片，然后測量面部一些曲線的角度，再數字化關鍵信息與目標的數據比較?，F(xiàn)在影視劇中常出現(xiàn)的視網膜或虹膜安檢技術也已成為現(xiàn)實，其中虹膜辨別更加可靠。虹膜是眼睛瞳孔外圍的那一道彩色圓圈，人在出生一年半以后虹膜就會終生保持不變，結構十分復雜，其中的變量多而且千變萬化，即使是雙胞胎的虹膜也是不同的。但是人體生物識別技術還尚未成熟，因為它的穩(wěn)定性一直得不到技術的保證。比如說人類的聲音頻率會因為生病等特殊情況發(fā)生變化，或故意作假;辨別指紋、掌紋時手要保持潔凈干燥;若用紅外相機掃描人的面部也要注意是否會因為體溫變化使面部熱輻射改變等等。
6結語
檢測技術并非一成不變的，為了適應能夠辨別日新月異的恐怖襲擊手段，安檢方法常常組合使用來加強檢測效果。還有很多準確性與效率極高的技術尚未走出實驗室進行實際應用，物理技術未來的發(fā)展也一定程度上決定了安檢技術的未來。技術的革新也意味著更加和平的未來，希望物理學在安檢技術中能貢獻更多的力量。
參考文獻：
[1]盧樹華.基于太赫茲光譜技術的爆炸物類危險品檢測[J].激光與光電子學進展,2012(04).
[2]翁詩甫.傅里葉變換紅外光譜分析[M].北京:化學工業(yè)出版社,2010.
有關物理學論文范文二：中國粒子物理學術傳統(tǒng)分析
摘要：由上述可見，在幾十年的發(fā)展中，中國粒子物理學家未能形成持續(xù)傳承的研究傳統(tǒng);而隨著時代的進步，我國第一、二代粒子物理學家所形成的一些精神傳統(tǒng)，對于改革開放以后的后輩學者已難以產生顯著重要的影響。
關鍵詞：物理學術;傳統(tǒng)
根據此前對中國粒子物理(高能物理)學科及其學術譜系的歷史討論，本文分別從研究傳統(tǒng)與精神傳統(tǒng)兩個方面討論我國粒子物理學家的學術傳統(tǒng)。學術傳統(tǒng)，或稱之為“科學傳統(tǒng)”，按美國科學哲學家勞丹(L.Laudan)的說法，研究傳統(tǒng)是關于一個研究領域中的實體和過程，以及該領域中研究問題和建構理論的適當方法的普遍假定。“一個研究傳統(tǒng)就是一組本體論和方法論的‘做什么’與‘不做什么’。”而科學傳統(tǒng)，不僅包括研究傳統(tǒng)，還包括科學價值觀和行為規(guī)范(本文稱之為“精神傳統(tǒng)”)。
一、中國粒子物理學家的研究傳統(tǒng)
首先，我們選擇趙忠堯學術譜系與張宗燧學術譜系為代表，分別討論中國高能實驗物理學家與理論粒子物理學家的研究傳統(tǒng)。
1.高能實驗物理學家的研究傳統(tǒng)──以趙忠堯譜系為例與王淦昌、張文裕等高能實驗物理學家相似，趙忠堯的學術譜系難以從中國高能實驗物理學家學術譜系的整體網狀結構中完全分離出來，此處僅舉其典型分支加以闡述。趙忠堯被稱為中國核物理、中子物理、加速器和宇宙線研究的先驅者和奠基人之一，授徒眾多。在1950年代，以其“四大弟子”為代表的年輕學者，大多僅受過大學教育，趙忠堯對他們的教導與訓練幾乎從零開始。在趙忠堯的嫡系弟子中，以葉銘漢──鄭志鵬一支最為突出。葉銘漢1950年加入趙忠堯領導的小組，作為趙忠堯的主要助手參加靜電加速器的研制，后任V2靜電加速器組副組長。他還做了一些基于加速器的實驗研究。深受趙忠堯的言傳身教，葉銘漢積累了靜電加速器的建造、運行以及核實驗的豐富經驗。1975年之后，葉銘漢開始轉向高能物理實驗研究，1984年被任命為高能所所長。其此后的研究工作與趙忠堯鮮再有交集。鄭志鵬于1963年開始在趙忠堯、葉銘漢指導下，利用V2加速器進行核反應實驗研究。““””結束后，鄭志鵬赴歐洲核子中心進行了一年多的研究工作，研究范圍與視野大為開闊?；貒螅嵵均i成為葉銘漢的副手，1986年后全面負責北京譜儀(BES)的研制。尤其突出的是，1992年升任高能所所長后，鄭志鵬領導BES合作組完成的τ輕子質量的精確測量，在國際高能物理界產生了重要的影響。鄭志鵬的弟子讀研時多從事基于北京譜儀的實驗研究工作，陳少敏就是其中較為突出的一位。1994年博士畢業(yè)后，陳少敏在國外研究多年，后到清華大學負責組織中微子物理研究小組，參與日本超級神岡中微子實驗和中國大亞灣核電站反應堆中微子實驗。博士畢業(yè)后，陳少敏與其導師鄭志鵬鮮有學術關聯(lián)，更遑論趙忠堯、葉銘漢等前輩了。從趙忠堯到葉銘漢、鄭志鵬，再到陳少敏，歷經半個世紀，從他們從事實驗研究的領域、方向到設備、方法，都已今非昔比。趙忠堯主攻低能核物理研究與低能加速器研制，葉銘漢完成了從低能核物理研究到高能物理研究的轉型。鄭志鵬則更進一步，在改革開放之前就參與了國際高能物理合作研究，此后在高能實驗方面取得了舉世矚目的成就。陳少敏則已是我國高能物理學科發(fā)展成熟之后所培養(yǎng)出的具有國際視野的新一代高能物理學家，其研究工作與國際同行相比已處于同一起點。在研究對象與工具、研究方向與方法等諸多方面，從第四代物理學家身上已找不出其學術“先祖”的特征與印記。以趙忠堯為代表的老一輩高能實驗物理學家對后代弟子的學術影響，因客觀環(huán)境、條件的發(fā)展而逐漸淡化，唯有一些精神層面的感召力常存于世。
2.理論粒子物理學家的研究傳統(tǒng)──以張宗燧譜系為例張宗燧步入量子場論研究領域，主要受到玻爾(N.Bohr)的影響。從兩人的通信中，可以看出張宗燧對理論研究的偏好。而在理論研究中，張宗燧又有明顯的數學傾向。其研究特點為：數學技巧強，善于應用數學解析物理理論問題。在物理研究中，他主張多做群論和對稱性的工作。其研究成果中數學計算和表達都相當“清楚、干脆、可靠”，結論簡明準確。僅就量子場論領域而言，張宗燧的弟子數量相對有限，以戴元本和侯伯宇為代表。他們分別以中科院數學研究所(后轉到理論物理研究所)與西北大學為根據地，形成了兩支較有影響的研究隊伍(如圖1)。在數學研究所主持理論物理研究室工作期間，張宗燧未曾與他所領導的室成員有過量子場論方面的合作。張宗燧的大弟子戴元本多與朱洪元合作。受兩位前輩學術思想的影響，因而戴元本能兼收并蓄。他與朱洪元合作及獨立研究的方向，與他此前的研究興趣基本一致，而與其導師張宗燧的研究方向則顯著有別。他“重視對熱點問題作深入的了解，但不人云亦云。……形成了自己的研究風格。”
戴元本對同室的師弟與年輕研究人員的科研工作也發(fā)揮了積極的引領作用。用朱重遠的話說“：名份上他是我的師兄，實際上亦師亦友。”侯伯宇所從事的數學物理研究與其師有相近之處，但其課題為個人選定，非由張宗燧相傳。在讀研期間，他基本上是一個獨行者，僅見其在一篇文章的結尾對導師的指導與支持表示了感謝，而對導師的學術論著并無參照與引用。在張宗燧學術譜系的第三代中，黃朝商與其導師戴元本類似，其學術活動有兼收并蓄的特點。其研究范圍廣泛，未局限于其導師的研究領域。除了與戴元本合作的研究論文之外，在黃朝商的其它論文中，鮮有對其師工作的引用，除非他本人曾參與該工作。正如戴元本所言：“黃朝商跟我還有些不同，……他后來在我沒有工作過的一些方面也做了一些工作。”①在侯伯宇的門下弟子中，石康杰的地位與黃朝商在戴元本門下相當。侯伯宇的幾位重要弟子都是與石康杰共同指導。在科研生命力旺盛的導師身邊，石康杰這位優(yōu)秀的“海歸”在教學、科研方面發(fā)揮了重要的輔助作用。黃朝商與石康杰在““””結束后皆已人到中年，比他們的“師叔”朱重遠還要年長。而他們的老師學術生命依然旺盛，在我國學位制度健全之后又培養(yǎng)了多位年輕的弟子，并從關注國際粒子物理學的發(fā)展及國際同行的工作而重新起步，由跟蹤研究開始，力圖趕超。第三代學者更是如此，與其說他們是第二代學者的學術傳人，勿寧說他們是在第二代學者的帶領下，向國際同行學習的追蹤者。黃朝商的弟子李田軍，碩士畢業(yè)后赴美從事粒子物理學習與研究，達10年之久，之后回國任理論物理研究所研究員。雖然其研究領域與其前輩有部分交叉、重疊之處，但從研究的方向、風格與興趣而言，已關聯(lián)不大。他近年所著研究論文及指導研究生所作學位論文與其學術“先祖”已相去甚遠。在侯伯宇與石康杰共同指導的多位研究生中，岳瑞宏是比較突出的一位。獲得博士學位后，岳瑞宏曾先后于國內外多個學術機構作博士后與訪問學者達7年之久。其研究范圍比起其老師已有所拓展。根據“中國期刊全文數據庫”與“Google學術搜索”的檢索結果，自李田軍與岳瑞宏回國后，以他們?yōu)榈谝蛔髡叩恼撐闹絮r有對其導師工作的引用。名師出高徒，科學大師、著名科學家往往會對弟子產生較為深遠的影響。但據上述，我們可以看出，這種影響未必就表現(xiàn)為研究方向、技能與方法的傳承。張宗燧的學術成就在老一輩粒子物理學家中有口皆碑。其弟子、再傳弟子中也人才輩出。但就研究領域、風格與特點來說，幾代相傳，張宗燧譜系的研究傳統(tǒng)已顯模糊。雖大體可以戴元本與侯伯宇為兩種研究風格的代表，但第四、五代的研究工作與其先輩已相去甚遠?？梢哉f，基于張宗燧的學術譜系，并未形成一個持續(xù)傳承的研究傳統(tǒng)。個中緣由，既有學科發(fā)展的影響，也有研究興趣的轉移，更重要的應當是學術交流的日益廣泛與深入所致。
二、中國粒子物理學家的精神傳統(tǒng)
以下從共性與個性兩個方面分別討論中國粒子物理學家的精神傳統(tǒng)。
1.共性精神傳統(tǒng)中國粒子物理學科從萌芽到興盛，在幾十年的學術傳承中，形成了一些有中國特色的，有些是階段性的精神傳統(tǒng)。我們將之總結為以下幾個方面：因陋就簡，白手起家的拼搏精神。早在民國時期，中國亞原子物理學家就開始因陋就簡地從事零星的研究工作。新中國成立之后，研究機構、隊伍以及各種物質條件得到了改觀，但與前沿高能物理研究的實驗需要還相距甚遠，我國第一代高能物理學家艱苦樸素的精神依然沒有改變，而且在他們的言傳身教之下，第二代高能物理學家繼承了這種精神。這種因陋就簡，在艱難困苦中仍能頑強拼搏，從事科研活動的精神，是在我國高能加速器建造成功之前，支撐高能物理實驗研究穩(wěn)步發(fā)展的主要動力之一。量力而為，封閉中求發(fā)展的自強意志。科研基礎薄弱，對外交流困難，理論研究不能與高能實驗研究有機結合，限制了我國粒子物理學科的早期發(fā)展。自新中國成立至“改革開放”的30年，我國長期處于“與世隔絕”的封閉狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，中國第一、二代粒子物理學家自強不息，在艱難的條件下發(fā)憤圖強，立足于國內，努力做出一些有意義的研究工作，并形成了一定的傳統(tǒng)。從而才使得我國的粒子物理研究不掉隊、不斷線，在改革開放后不久即融入了國際學術潮流之中。精誠協(xié)作，后來者求居上的團結奮斗精神。新中國的粒子物理研究，長期落后于西方。但處于全面追趕階段的中國粒子物理學家從不甘人后，他們團結合作，以一種后來者居上的奮斗精神，在不利的條件下仍不斷做出一些出色的工作。在粒子物理學萌芽之際，由于中國在該領域的研究者稀如鳳毛麟角，采取合作研究，互相取長補短，是他們開展科研的有效方式。這種合作研究的方式在一定范圍內長期存在，高能加速器建設[10]、層子模型[11]與規(guī)范場理論研究就是其中的典型代表。積極交流，海納百川的開放精神。我國學者一直都有著對外交流的強烈需求與渴望。在有限的國際交流中，他們把握機遇，著力創(chuàng)新，在交流中做出了驕人的成績。早于1956年在蘇聯(lián)杜布納聯(lián)合原子核研究所，王淦昌、周光召等人就在交流中取得了舉世矚目的成就。我國學者切實地在國際交流合作中得到了訓練，開闊了視野。北京正負電子撞機就是在對外交流的過程中，在國外專家的建議與幫助下確定能量指標并最終建成的。借助外國同行的技術與經驗支持，是我國粒子物理后來獲得蓬勃發(fā)展的一個重要因素。積極交流，海納百川，這是中國老一輩粒子物理學家們所形成的一個得到最有效傳承的學術傳統(tǒng)，在后世不斷得到發(fā)揚光大。
2.個性精神傳統(tǒng)──以朱洪元譜系為例在中國理論粒子物理學界，朱洪元學術譜系既具有代表性，又具有其特殊性。除了具有前述精神傳統(tǒng)外，該譜系還自朱洪元而下，在特定的階段形成了獨具特色的精神傳統(tǒng)。“三嚴”作風。朱洪元的“嚴”在理論粒子物理學界是公認的。何祚庥就“強烈地感受到朱洪元先生在學術問題上一絲不茍的‘嚴格、嚴密、嚴謹’的學風。”戴元本也稱“他對自己的工作非常嚴謹，……他也不能容忍別人工作中的錯誤，有時近于嚴肅。”朱洪元所著《量子場論》一書成為中國粒子物理學界幾代人的教科書、參考書。其弟子黃濤“后來幾次想提筆寫一本新的量子場論參考書，總感到要寫出一本包含最新量子場論發(fā)展的像朱先生那樣結構嚴謹、邏輯嚴密、推導嚴格的書是很不容易的。”“以勤補拙”。“以勤補拙”本是朱洪元的弟子張肇西的自謙語，反映出了朱洪元培養(yǎng)弟子及其對科學研究的另類嚴格。黃濤與張肇西都對此印象尤深。1960年代，在弟子們入門之初，朱洪元會安排他們閱讀經典著作及論文。一段時間后要學生匯報其對所學習、閱讀經典文獻的理解與體會，隨時提出問題，常使得報告人“難以招架”，朱洪元就會毫不客氣地當頭棒喝，逼著弟子再埋頭苦干，直到完全掌握為止。張肇西在這種反復的“閱讀──報告”中感受到了老師施于其身的認真、負責的精心教導，“以勤補拙”，從而不斷地在學術上取得進步。他還有意識地按老師培養(yǎng)自己的這種方法來培養(yǎng)自己的學生，從而使這種嚴格的學術訓練在后代弟子中得到了傳承。“直接上前沿”。對于入門不久的學生，在“時間緊、任務急”的情況下，朱洪元會安排學生以“拿來主義”的態(tài)度，在前人研究的基礎上，直接開展前沿研究，而跳過系統(tǒng)學習預備知識的階段。在追求數學形式的“漂亮”和追求物理實質的關系上，更注重后者。張肇西認為，正是在老師這樣“手把手”指導和“壓迫”下，他才完成了自己的第一次完整的科學研究過程。從那之后，才真正開始了研究理論物理的人生道路。
朱洪元的另一弟子杜東生也對此印象深刻。后來他自己做了導師，用同樣的方法帶他的學生，也“取得了良好的效果”。朱洪元在科學研究和人才培養(yǎng)中所引領的精神傳統(tǒng)，無疑是其傳授給弟子們的最寶貴的財富。正如杜東生所言：“他的嚴謹的學風、做研究的方法會一代一代永遠傳下去，并被后輩發(fā)揚光大。”但客觀地說，“三嚴”只是朱洪元的一個優(yōu)秀學術作風，超常而非獨具。即便其弟子們將該作風“一代一代永遠傳下去”，這種超常的“三嚴”作風也會逐漸淡化，“泯然眾人矣”。至于“以勤補拙”的反復“閱讀──報告”訓練和只爭朝夕的“直接上前沿”的科學研究與人才培養(yǎng)方法，至今仍然適用。但在研究生培養(yǎng)制度日益完善的情況下，系統(tǒng)學習基本上已成為踏入科研的必要前提。這些方法所能適用的時機與范圍也并不廣泛。由此可知，由朱洪元所確立，并在兩代弟子之間傳承的這種精神傳統(tǒng)如今仍能在一定范圍內得以傳承，但傳至久遠，則不免式微。再論中國粒子物理學家的共性精神傳統(tǒng)。我們應該注意到，時過境遷，其存在、傳承的一些前提條件、基礎已不復存在。學術研究的封閉環(huán)境已一去不返，相比過去的量力而為，現(xiàn)在大可以“甩開膀子”跟國際同行競爭了。精誠協(xié)作當然還是必要的，但在過去那種特定環(huán)境中形成的“同仇敵愾”的研究氣氛已為“攜手共進”所取代。盡管先輩是“后來者”，但幾代之后的晚輩卻已成為國際同行的“并行者”。努力攀登，跨越高峰，是大家共同的信念。不拘國內、國際，從事粒子物理研究者的精神面貌已無甚本質不同。至于積極交流的傳統(tǒng)，過去存在，當今仍存在，但早已不似過去那般渴望，無需過去那般艱辛。如今國際同行之間的學術交流幾乎已是從事前沿學術研究者的“家常便飯”，依然珍視，卻少了諾多企盼。
三、中日學術傳統(tǒng)對比
同處東亞，中國與日本包括粒子物理在內的近代科學無不移植自西方。作為科學后發(fā)國家，二者在粒子物理學科的建立與發(fā)展、學術譜系的成長與發(fā)育、學術傳統(tǒng)的形成與演變等方面具有一定程度的可比性。日本的物理學家學術譜系中，最耀眼的無疑是長岡半太郎—仁科芳雄譜系(如圖2)。長岡半太郎(NagaokaHantaro)1887年開始攻讀研究生時，所研究課題就是英籍教師諾特(C.G.Knott)之前研究課題的繼續(xù)。1893年，獲得博士學位的長岡赴德國留學，期間得到發(fā)現(xiàn)X射線的消息，立刻將其介紹到日本國內，使日本開展起研究。1900年得到居里夫婦關于鐳的放射性實驗研究成功的消息，長岡很受啟發(fā)，于1903年提出原子結構的“土星型原子模型”。1918年，在長岡的勸導下，仁科芳雄(NishinaYoshio)立志師從于他從事物理學研究。研究生畢業(yè)后，仁科赴歐美留學，師從(E.Rutherford)盧瑟福、玻爾等科學大師。回到日本后，仁科成為長岡之后日本現(xiàn)代物理學研究的領袖。同時，他也將哥本哈根精神帶到了日本，注重理論與實驗相結合，提倡學術上的自由、民主。他還先后邀請狄拉克(P.A.M.Dirac)、海森堡(W.Heisenberg)、玻爾訪日，與國際同行保持密切的聯(lián)系。在仁科的培養(yǎng)與熏陶下，湯川秀樹(HidekiYukawa)、朝永振一郎(Sin-ItiroTomonaga)、坂田昌一(S.Sakata)等第三代物理學家很快就脫穎而出。在引進西方科學技術之前，中國與日本走過了一段相似的發(fā)展道路，從閉關鎖國，到被西方列強以武力叩開大門。意識到落后的封建王朝決心改革，開始學習、引進西方科學技術。但不同的是，日本在學習西方科技知識的同時，全方位地借鑒、吸收了西方科學、教育的體制、機制，實現(xiàn)了“華麗轉身”，從此高速發(fā)展，很快成為世界強國之一。而長期受封建傳統(tǒng)桎梏的中國卻放不開老祖宗的遺訓，“中學為體，西學為用”，只片面地學習與引進西方的工程技術，“師夷長技”，卻不知夷技何長，故而不能制夷，卻仍為夷制。甲午戰(zhàn)爭的勝敗結局，宣告了日本明治維新的成功和中國洋務運動的破產。
勝敗之分，也反映在中日物理學家學術譜系的發(fā)源。長崗于1893年獲得博士學位時，中國第一位物理學博士李復幾時年12歲，還在接受家塾教育。長崗歸國后即帶領團隊開展起物理學研究，而李復幾歸國后則一直在工業(yè)部門從事技術工作，從此告別了物理學。撇開未形成學術譜系的李復幾不論，與之同為中國第一代物理學家的胡剛復、饒毓泰在20歲前后赴美留學時，還沒有接受過系統(tǒng)的大學教育。他們都在美國渡過了約10年的光陰才獲得博士學位?；貒?，他們?yōu)橹袊锢韺W的發(fā)展培養(yǎng)了大批人才。尤其使我們感興趣的是，在南京高等師范學校與南開大學，胡剛復與饒毓泰分別啟蒙了一位學生：吳有訓與吳大猷。此“二吳”是中國第一代粒子物理學家的物理啟蒙老師。在日本，從長崗到仁科，再到湯川、朝永，由原子分子物理研究，到原子核物理、粒子物理研究，歷經三代，已開始接連做出諾貝爾獎級的成就。而在中國，從胡剛復、饒毓泰到吳有訓、吳大猷，再到張宗燧、彭桓武、胡寧等人，也是由原子分子物理研究，到原子核物理、粒子物理研究，同樣歷經三代，卻只是使粒子物理學科在中國建立，學術譜系開始形成，在原子物理、核物理發(fā)展的關鍵時期，日本人就較早地參與了前沿物理學研究。尤其重要的是，以長崗為代表的日本第一代物理學家的輻射作用在開明的社會體制下得到了較好地發(fā)揮。需要指出的是，長崗對仁科的培養(yǎng)是研究生階段的教育與訓練。這與胡剛復、饒毓泰對吳有訓、吳大猷的培養(yǎng)截然不同，后者只是大學階段的基礎教育。據吳大猷回憶，他在南開大學讀書時物理系的畢業(yè)生僅他一人，教授也僅有兩人，所有物理方面的課程全由饒毓泰一人講授。
如此簡陋的物理系，自然難以對學生進行全方位的培養(yǎng)。而軍閥混戰(zhàn)的社會環(huán)境，也根本不可能為科學教育提供有益的土壤。仁科于1920年代赴歐洲留學時，正值量子力學創(chuàng)建與發(fā)展的重要時期。經過劍橋大學卡文迪什實驗室、哥廷根大學、玻爾研究所幾個世界著名的物理研究中心的培養(yǎng)、訓練與熏陶，仁科回到日本不久就建立了自己的研究團隊。幾個歐洲物理重鎮(zhèn)的科學傳統(tǒng)也隨之浸透了仁科研究室。理論與實驗并重，注重團隊精神，仁科實驗室很快領日本物理學研究風氣之先，并成為新的輻射中心，進而培養(yǎng)了朝永、湯川與坂田等世界一流的粒子物理學家。吳有訓、吳大猷回國后，除了像他們的老師一樣，在為數不多的幾個學術機構教書育人之外，他們也已試圖培養(yǎng)、訓練學生參與物理研究實踐。在戰(zhàn)亂中還零星開展了研究生教育。但在這一時期，他們還難能在本土培養(yǎng)出優(yōu)秀的物理學家。受到他們物理啟蒙的中國粒子物理的幾位拓荒者赴海外留學時才掘得其粒子物理研究的“第一桶金”。
經過兩代人的積淀，在仁科的培養(yǎng)下，或者說在仁科研究室優(yōu)秀科研傳統(tǒng)的熏陶下，日本第三代物理學家朝永、湯川與坂田立足于日本國內，做出了世界一流的粒子物理研究成果。而中國第三代物理學家張宗燧、彭桓武、胡寧、朱洪元赴歐美留學時已是1930-1940年代。入門較晚倒不是他們的最大問題，問題在于他們回國之后進入了一個幾乎完全封閉甚至混亂的環(huán)境。信息閉塞，使他們難以了解西方粒子物理發(fā)展的前沿;國內研究基礎薄弱，也使他們一時難以跟上國際同行前進的步伐。落后在先，基礎薄弱，自然難能在以他們?yōu)樵搭^建立的學術譜系基礎之上形成引領潮流的研究傳統(tǒng)。虛心、務實的學習、引進，使得日本在科學領域“全盤西化”，造就了肥沃的科學土壤。在粒子物理發(fā)展的黃金時期即加入世界科學競爭的行列，日本物理學家因而得以在國際同行中嶄露頭角。從引入西方科學，長岡─仁科譜系僅歷三代即取得了諾貝爾獎級的成就，且后代弟子克紹箕裘，踵事增華，傳襲優(yōu)秀的學術譜系，也形成了優(yōu)良的學術傳統(tǒng)，從而人才輩出、成果頻涌，奠定了日本粒子物理學的百年基業(yè)。而中國粒子物理學家已歷經五代，雖前赴后繼，發(fā)奮圖強，已在國際粒子物理學界擁有了一席之地，但與引領世界潮流的科學“領頭羊”尚有差距。究其原由，則不一而足?；A薄弱、起步較晚、未能趕上粒子物理發(fā)展的高潮期也許只能算作借口，科學與教育體制的僵化則是深層次的因由，而經世致用的傳統(tǒng)與現(xiàn)代科學精神的悖離可能才是最根本的致命毒瘤。
四、結語
由上述可見，在幾十年的發(fā)展中，中國粒子物理學家未能形成持續(xù)傳承的研究傳統(tǒng);而隨著時代的進步，我國第一、二代粒子物理學家所形成的一些精神傳統(tǒng)，對于改革開放以后的后輩學者已難以產生顯著重要的影響。研究傳統(tǒng)闕如，精神傳統(tǒng)淡化。這是通過對中國粒子物理學家學術譜系的考察而得出的一個自然而然的結論。高能實驗物理如此，理論粒子物理更甚。在新的歷史條件下，交流頻仍，則特色無多，“地球村”中已鮮有特立獨行者。對于當代中國粒子物理學家而言，這是走向世界的時代，但也是傳統(tǒng)缺失的時代。
參考文獻
1、道德的心理物理學:現(xiàn)象、機制與意義彭凱平; 喻豐中國社會科學2012-12-10
2、固體地球物理學與板塊大地構造學的交匯楊文采地學前緣2014-01-15
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