20世纪理论物理发展史及本世纪最新进展研究
摘要： 20世纪这一百年是人类社会发展和科学技术发展最迅速的一个百年,也是物理学发展最迅速的一个百年.在这一百年中发生了物理学革命,建立了相对论和量子力学,完成了从经典物理学到现代物理学的转变.在20 世纪二三十年代以后,现代物理学在深度和广度上有了蓬勃的发展,产生了一系列的新学科、交叉学科和边缘学科,人类对物质世界的规律有了更深刻的认识,物理学理论达到了一个新高度. 回顾上一个世纪之交物理学发展的情况,思考其发展规律,对我们今天的教育,特别是科学教育具有重要意义.
关键词：研究物理学发展史的意义； 相对论；量子力学；物理学最新进展
- 文献综述
19 世纪末20 世纪初，经典物理学的各个分支学科均发展到了完善、成熟的阶段，随着热力学和统计力学的建立以及麦克斯韦电磁场理论的建立，经典物理学达到了它的顶峰，当时人们以系统的形式描绘出一幅物理世界的清晰、完整的图画,几乎能完美地解释所有已经观察到的物理现象。由于经典物理学的巨大成就，当时不少物理学家产生了这样一种思想： 认为物理学的大厦已经建成，物理学的发展基本上已经完成，人们对物理世界的解释已经达到了终点。物理学的一些基本的、原则的问题都已解决，剩下来的只是进一步精确化的问题，即在一些细节上作一些补充和修正，使已知公式中的各个常数测得更精确一些。
然而,在19 世纪末20 世纪初，正当物理学家在庆贺物理学大厦落成之际，科学实验却发现了许多经典物理学无法解释的事实。 首先是世纪之交物理学的三大发现：电子、X 射线和放射性现象的发现。其次是经典物理学的万里晴空中出现了两朵“乌云”“以太漂移”的“零结果”和黑体辐射的“紫外灾难”。 这些实验结果与经典物理学的基本概念及基本理论有尖锐的矛盾，经典物理学的传统观念受到巨大的冲击，经典物理发生了“严重的危机”. 由此引起了物理学的一场伟大的革命。
一、相对论的建立和发展
相对论是现代物理学的重要基石。它的建立是20 世纪自然科学最伟大的发现之一，对物理学、天文学乃至哲学思想都有深远影响。 相对论是科学技术发展到一定阶段的必然产物，是电磁理论合乎逻辑的继续和发展，是物理学各有关分支又一次综合的结果。
- 狭义相对论的建立
19 世纪后半叶，光速的精确测定为光速的不变性提供了实验依据。 与此同时，电磁理论也为光速的不变性提供了理论依据。1865 年麦克斯韦在《电磁场的动力学理论》一文中，就从波动方程得出了电磁波的传播速度。并且证明，电磁波的传播速度只取决于传播介质的性质。
1890 年赫兹把麦克斯韦电磁场方程改造得更为简洁。 他明确指出,电磁波的波速(即光速) C ，与波源的运动速度无关。 可见，从电磁理论出发，光速的不变性是很自然的结论。然而这个结论却与力学中的伽利略变换抵触。
为了解决这些矛盾,洛仑兹在1892 年一方面提出了长度收缩假说,用以解释以太漂移的零结果. 他假设以太是绝对静止的,从他的电磁理论推出了菲涅耳曳引系数. 随后,又在1895 年与1904 年先后建立一阶与二阶变换理论,他力图使电磁场方程适用于不同的惯性坐标系. 然而尽管他的理论能够解释一些现象,但却是在保留以太的前提下,采取修补的办法,人为了解决这些矛盾，洛仑兹在1892 年一方面提出了长度收缩假说，用以解释以太漂移的零结果。 他假设以太是绝对静止的，从他的电磁理论推出了菲涅耳曳引系数。 随后，又在1895 年与1904 年先后建立一阶与二阶变换理论，他力图使电磁场方程适用于不同的惯性坐标系。 然而尽管他的理论能够解释一些现象，但却是在保留以太的前提下，采取修补的办法，人为地引入了大量假设,致使概念繁琐，理论庞杂，缺乏逻辑的完备性和体系的严密性。
