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物理学(自然科学学科)

物理学(physics)是研究物质最一般的运动规律和物质基本结构的学科。作为自然科学的带头学科,物理学研究大至宇宙,小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和规律,因此成为其他各自然科学学科的研究基础。

物理学起始于伽利略和牛顿的年代,它已经成为一门有众多分支的基础科学。物理学是一门实验科学,也是一门崇尚理性、重视逻辑推理的科学。物理学充分用数学作为自己的工作语言,它是当今最精密的一门自然科学学科。 

物理学是一门自然科学,注重于研究物质、能量、空间、时间,尤其是它们各自的性质与彼此之间的相互关系。物理学是关于大自然规律的知识;更广义地说,物理学探索并分析大自然所发生的现象,以了解其规则。

物理学(physics)的研究对象:物理现象、物质结构、物质相互作用、物质运动规律。

物理学研究的尺度——物质世界的层次和数量级

空间尺度:

原子、原子核、基本粒子、DNA长度、最小的细胞、星系团、银河系、恒星的距离、太阳系、超星系团,哈勃半径等。人蛇吞尾图形象地表示了物质空间料寒驼尺寸的层次。

微观粒子(microscopic):质子

介观物质(mesoscopic)

宏观物质(macroscopic)

宇观物质(cosmological)类星体

基本粒子寿命 10s

宇宙寿命 10s

按空间尺度划分:量子力学、经典物理学、宇宙物理学。

按速率大小划分: 相对论物理学、非相对论物理学。

按客体大小划分:微观、介观、宏观、宇观。

按运动速度划分:低速、中速、高速。

按研究方法划分祝趋喇:实验物理学、理论物理学、计算物理学。

●牛顿力学(Newtonian mechanics)与分析力学(analytical mechanics)研究物体机械运动的基本规律及关于时空相对性的规律。

●电磁学(electromagnetism)与电动力学(electrodynamics)研究电磁现象、物质的电磁运动规律及电磁辐射等规律您端誉击。

●热力学(thermodynamics)与统计力学(statistical mechanics)研究物质热运动的统计规律及其宏观表现。

●狭义相对论(special relativity)研究物体的高速运动效应以及相关的动力学规律。

●广义相对论(general relativity)研究在大质量物兆妹体附近,物体在强引力场下的动力学行为。

●量子力学(quantum mechanics)研究微观物质的运动现象以及基本运动规律。

此外,还有:

粒子物理学、原子核物理学、原子与分子物理学、固体物理学、凝聚态物理学、激光物理学、等离子体物理学、地球物理学、生物物理学、天体物理学等。

物理学研究的领域可分为下列四大方面:

1. 凝聚态物理——研究物质宏观性质,这些物相内包含极大数目的组元,且组元间相互作用极强。最熟悉的凝聚态相是固体和液体,它们由原子间的糠拔连键和电磁力所形成。更多的凝聚态相包括超流和玻色-爱因斯坦凝聚态(在十分低温时,某些原子系统内发现);某些材料中导电电子呈现的超导相;原子点阵中出现的铁磁和反铁磁相。凝聚态物理一直是最大的的研究领域。历史上,它由固体物理生长出来。1967年由菲立普·安德森最早提出,采用此名。

2. 原子、分子和光学物理——研究原子尺寸或几个原子结构范围内,物质-物质和光-物质的相互作用。这三个领域是密切相关的。因为它们使用类似的方法和有关的能量标度。它们都包括经典和量子的处理方法;从微观的角度处理问题。原子物理处理原子的壳层,集中在原子和离子的量子控制;冷却和诱捕;低温碰撞动力学;准确测量基本常数;电子在结构动力学方面的集体效应。原子物理受核的影晌。但如核分裂、核合成等核内部现象则属高能物理。 分子物理集中在多原子结构以及它们,内外部和物质及光的相互作用,这里的光学物理只研究光的基本特性及光与物质在微观领域的相互作用。

3. 高能/粒子物理——粒子物理研究物质和能量的基本组元及它们间的相互作用付兰仔验;也可称为高能物理。因为许多基本粒子在自然界原本并不存在,只在粒子加速器中与其它粒子高能碰撞下才出现。据基本粒子的相互作用标准模型描述,有12种已知物质的基本粒子模型(夸克和轻粒子)。它们通过强、弱和电磁基本力相互作用。标准模型还预言一种希格斯-玻色粒子存在。现正寻找中。

4. 天体物理——天体物理和现代天文学是将物理的理论和方法应用于研究星体的结构和演变、太阳系的起源,以及宇宙的相关问题。因为天体物理的范围宽,它利用了物理的许多原理,包括力学、电磁学、统汗几旋计力学、热力学和量子力学。1931年,卡尔发现了天体发出的无线电讯号,开始了无线电天文学。天文学的前沿已被空间探索所扩展。地球大气的干扰使观察空间需要用到红外、超紫外、伽玛射线和X射线。物理宇宙论研究在宇宙的大范围内宇宙的形成和演变。爱因斯坦的相对论在现代宇宙理论中起了中心的作用。20世纪早期哈勃从图中发现了宇宙在膨胀,促进了宇宙的稳定状态论和大爆炸之间的讨论。1964年宇宙微波背景的发现,证明了大爆炸理论可能是正确的。大爆炸模型建立在二个理论框架上:爱因斯坦的广义相对论和宇宙论原理。宇宙论已建立了ACDM宇宙演变模型,它包括宇宙的膨胀、暗能量和暗物质。 从费米伽玛-射线望远镜的新数据和现有宇宙模型的改进,可期待出现许多可能性和发现。尤其是今后数年内,围绕暗物质方面可能有许多发现。

●伽利略·伽利雷(1564~1642),人类现代物理学的创始人,奠定了人类现代物理科学的发展基础。

● 1900~1926年 建立了量子力学。

● 1926年 建立了费米-狄拉克统计。

● 1927年 建立了布洛赫波的理论。

● 1928年 索末菲提出能带的猜想。

● 1929年 派尔斯提出禁带、空穴的概念,同年贝特提出了费米面的概念。

● 1947年 贝尔实验室的巴丁、布拉顿和肖克莱发明了晶体管,标志着信息时代的开始。

● 1957年 皮帕得测量了第一个费米面超晶格材料纳米材料光子。

● 1958年 杰克·基尔比发明了集成电路。

● 20世纪70年代出现了大规模集成电路。

物理与物理技术的关系:

● 热机的发明和使用,提供了第一种模式:技术 —— 物理 —— 技术

● 电气化的进程,提供了第二种模式:物理 —— 技术 —— 物理

当今物理学和科学技术的关系两种模式并存,相互交叉,相互促进。“没有昨日的基础科学,就没有今日的技术革命”。例如:核能的利用、激光器的产生、层析成像技术(CT)、超导电子技术、粒子散射实验、X 射线的发现、受激辐射理论、低温超导微观理论、电子计算机的诞生。几乎所有的重大新(高)技术领域的创立,事先都在物理学中经过长期的酝酿。

物理学的方法和科学态度:提出命题 → 理论解释 → 理论预言 → 实验验证 → 修改理论。

现代物理学是一门理论和实验高度结合的精确科学,它的产生过程如下:

物理命题一般是从新的观测事实或实验事实中提炼出来,或从已有原理中推演出来;

首先尝试用已知理论对命题作解释、逻辑推理和数学演算。如现有理论不能完美解释,需修改原有模型或提出全新的理论模型;

新理论模型必须提出预言,并且预言能够为实验所证实;

一切物理理论最终都要以观测或实验事实为准则,当一个理论与实验事实不符时,它就面临着被修改或被推翻。

● 怎样学习物理学?

著名物理学家费曼说:“科学是一种方法。它教导人们:一些事物是怎样被了解的,什么事情是已知的,了解到了什么程度,如何对待疑问和不确定性,证据服从什么法则;如何思考事物,做出判断,如何区别真伪和表面现象?”著名物理学家爱因斯坦说:“发展独立思考和独立判断的一般能力,应当始终放在首位,而不应当把专业知识放在首位。如果一个人掌握了他的学科的基础理论,并且学会了独立思考和工作,他必定会找到自己的道路,而且比起那种主要以获得细节知识为其培训内容的人来,他一定会更好地适应进步和变化。”

● 学习的观点:从整体上逻辑地、协调地学习物理学,了解物理学中各个分支之间的相互联系。

● 物理学的本质:物理学并不研究自然界现象的终极机制(或者根本不能研究),我们只能在某些现象中感受自然界的规则,并试图以这些规则来解释自然界所发生任何的事情。我们有限的智力总试图在理解自然,并试图改变自然,这是物理学,甚至是所有自然科学共同追求的目标。

以物理学为基础的相关科学有:化学、材料科学、天文学、自然地理学等。

物理学是人们对自然界中物质的运动和转变的知识做出规律性的总结,这种运动和转变应有两种。一是早期人们通过感官视觉的延伸;二是近代人们通过发明创造供观察测量用的科学仪器,实验得出的结果,间接认识物质内部组成建立在的基础上。物理学从研究角度及观点不同,可大致分为微观与宏观两部分:宏观物理学不分析微粒群中的单个作用效果而直接考虑整体效果,是最早期就已经出现的;微观物理学的诞生,起源于宏观物理学无法很好地解释黑体辐射、光电效应、原子光谱等新的实验现象。它是宏观物理学的一个修正,并随着实验技术与理论物理的发展而逐渐完善。

其次,物理又是一种智能。

诚如诺贝尔物理学奖得主、德国科学家玻恩所言:“如其说是因为我发表的工作里包含了一个自然现象的发现,倒不如说是因为那里包含了一个关于自然现象的科学思想方法基础。”物理学之所以被人们公认为一门重要的科学,不仅仅在于它对客观世界的规律作出了深刻的揭示,还因为它在发展、成长的过程中,形成了一整套独特而卓有成效的思想方法体系。正因为如此,使得物理学当之无愧地成了人类智能的结晶,文明的瑰宝。

大量事实表明,物理思想与方法不仅对物理学本身有价值,而且对整个自然科学,乃至社会科学的发展都有着重要的贡献。有人统计过,自20世纪中叶以来,在诺贝尔化学奖、生物及医学奖,甚至经济学奖的获奖者中,有一半以上的人具有物理学的背景——这意味着他们从物理学中汲取了智能,转而在非物理领域里获得了成功。反过来,却从未发现有非物理专业出身的科学家问鼎诺贝尔物理学奖的事例。这就是物理智能的力量。难怪国外有专家十分尖锐地指出:没有物理修养的民族是愚蠢的民族!

总之,物理学是对自然界概括规律性的总结,是概括经验科学性的理论认识。

1. 真理性:物理学的理论和实验揭示了自然界的奥秘,反映出物质运动的客观规律。

3. 简洁性:物理规律的数学语言,体现了物理的简洁特性。例如:牛顿第二定律、爱因斯坦的质能方程、法拉第电磁感应定律。

4. 对称性:对称一般指物体形状的对称性,深层次的对称表现为事物发展变化或客观规律的对称性。例如:物理学中各种晶体的空间点阵结构具有高度的对称性。竖直上抛运动、简谐运动、波动镜像对称、磁电对称、作用力与反作用力对称、正粒子和反粒子、正物质和反物质、正电和负电等。

5. 预测性:正确的物理理论,不仅能解释当时已发现的物理现象,更能预测当时无法探测到的物理现象。例如:麦克斯韦电磁理论预测电磁波存在、卢瑟福预言中子的存在、菲涅尔的衍射理论预言圆盘衍射中央有泊松亮斑、狄拉克预言电子的存在。

6. 精巧性:物理实验具有精巧性。设计方法的巧妙,使得物理现象更加明显。

历届诺贝尔物理学奖获得者:

1901年

威尔姆·康拉德·伦琴(德国人)

发现X射线

1902年

亨德瑞克·安图恩·洛伦兹、P. 塞曼(荷兰人)

研究磁场对辐射的影响

1903年

安东尼·亨利·贝克勒尔(法国人)

发现物质的放射性

皮埃尔·居里(法国人)、玛丽·居里(波兰人)

从事镭元素的研究

1904年

J. W. 瑞利(英国人)

从事气体密度的研究并发现氩元素

1905年

P. E. A. 雷纳尔德(德国人)

从事阴极线的研究

1906年

约瑟夫·约翰·汤姆生(英国人)

对气体放电理论和实验研究作出重要贡献

1907年

A. A. 迈克尔逊(美国人)

发明了光学干涉仪并且借助这些仪器进行光谱学和度量学的研究

1908年

加布里埃尔·李普曼(法国人)

发明了彩色照相干涉法(即李普曼干涉定律)

1909年

伽利尔摩·马可尼(意大利人)、K. F. 布劳恩(德国人)

开发了无线电通信,研究发现理查森定律

1910年

翰尼斯·迪德里克·范德华(荷兰人)

从事气态和液态议程式方面的研究

1911年

W. 维恩(德国人)

发现热辐射定律

1912年

N. G. 达伦(瑞典人)

发明了可以和燃点航标、浮标气体蓄电池联合使用的自动节装置

1913年

H·卡末林-昂内斯(荷兰人)

从事液体氦的超导研究

1914年

马克斯·凡·劳厄(德国人)

发现晶体中的X射线衍射现象

1915年

威廉·亨利·布拉格、威廉·劳伦斯·布拉格(英国人)

借助X射线,对晶体结构进行分析

1916年 未颁奖

1917年

C. G. 巴克拉(英国人)

发现元素的次级X辐射的特征

1918年

马克斯·卡尔·欧内斯特·路德维希·普朗克(德国人)

对确立量子理论作出巨大贡献

1919年

J. 斯塔克(德国人)

发现极隧射线的多普勒效应以及电场作用下光谱线的分裂现象

1920年

C. E. 纪尧姆(瑞士人)

发现镍钢合金的反常现象及其在精密物理学中的重要性

1921年

阿尔伯特·爱因斯坦(美籍犹太人)

发现了光电效应定律等

1922年

尼尔斯·亨利克·大卫·玻尔(丹麦人)

从事原子结构和原子辐射的研究

1923年

R. A. 米利肯(美国人)

从事基本电荷和光电效应的研究

1924年

K. M. G. 西格巴恩(瑞典人)

发现了X射线中的光谱线

1925年

詹姆斯·弗兰克、G. 赫兹(德国人)

发现原子和电子的碰撞规律

1926年

J. B. 佩兰(法国人)

研究物质不连续结构和发现沉积平衡

1927年

阿瑟·霍利·康普顿(美国人)

发现康普顿效应(也称康普顿散射)

C. T. R. 威尔逊(英国人)

发明了云雾室,能显示出电子穿过水蒸气的径迹

1928年

O. W. 理查森(英国人)

从事热离子现象的研究,特别是发现理查森定律

1929年

路易斯·维克多·德布罗意(法国人)

发现物质波

1930年

C. V. 拉曼(印度人)

从事光散方面的研究,发现拉曼效应

1931年 未颁奖

1932年

维尔纳·K·海森伯(德国人)

创建了量子力学

1933年

(1934年未颁奖)

埃尔温·薛定谔(奥地利人)、P. A. M. 狄拉克(英国人)

发现原子理论新的有效形式

1935年

J. 查德威克(英国人)

发现中子

1936年

V. F. 赫斯(奥地利人)

发现宇宙射线

C. D. 安德森(美国人)

发现正电子

1937年

C. J. 戴维森(美国人)、G. P. 汤姆森(英国人)

发现晶体对电子的衍射现象

1938年

E. 费米(意大利人)

发现中子轰击产生的新放射性元素并发现用慢中子实现核反应

1939年

(1940年~1942年未颁奖)

E. O. 劳伦斯(美国人)

发明和发展了回旋加速器并以此取得了有关人工放射性等成果

1943年

O. 斯特恩(美国人)

开发了分子束方法以及质子磁矩的测量

1944年

I. I. 拉比(美国人)

发明了著名气核磁共振法

1945年

沃尔夫冈·E·泡利(奥地利人)

发现不相容原理

1946年

P. W. 布里奇曼(美国人)

发明了超高压装置,并在高压物理学方面取得成就

1947年

E. V. 阿普尔顿(英国人)

证实了电离层的存在

1948年

P. M. S. 布莱克特(英国人)

改进了威尔逊云雾室方法,并由此导致系列发现

1949年

汤川秀树(日本人)

提出核子的介子理论,并预言介子的存在

1950年

C. F. 鲍威尔(英国人)

开发了用以研究核破坏过程的照相乳胶记录法并发现各种介子

1951年

J. D. 科克罗夫特(英国人)、E. T. S. 沃尔顿(爱尔兰人)

通过人工加速的粒子轰击原子,促使其产生核反应(嬗变)

1952年

F. 布洛赫、E. M. 珀塞尔(美国人)

从事物质核磁共振现象的研究并创立原子核磁力测量法

1953年

F. 泽尔尼克(荷兰人)

发明了相衬显微镜

1954年

马克斯·玻恩

在量子力学和波函数的统计解释及研究方面作出贡献

W. 博特(德国人)

发明了符合计数法,用以研究原子核反应和γ射线

1955年

W. E. 拉姆(美国人)

发明了微波技术,进而研究氢原子的精细结构

P. 库什(美国人)

用射频束技术精确地测定出电子磁矩,创新了核理论

1956年

W. H. 布拉顿、J. 巴丁、W. B. 肖克利(美国人)

从事半导体研究并发现了晶体管效应

1957年

李政道、杨振宁(美籍华人)

对宇称定律作了深入研究

1958年

P. A. 切伦科夫、I. E. 塔姆、I. M. 弗兰克(俄国人)

发现并解释了切伦科夫效应

1959年

E .G. 塞格雷、O. 张伯伦(美国人)

发现反质子

1960年

D. A. 格拉塞(美国人)

发明气泡室,取代了威尔逊的云雾室

1961年

R. 霍夫斯塔特(美国人)

利用直线加速器从事高能电子散射研究并发现核子

R. L. 穆斯保尔(德国人)

从事γ射线的共振吸收现象研究并发现了穆斯保尔效应

1962年

列夫·达维多维奇·朗道(俄国人)

开创了凝集态物质特别是液氦理论

1963年

E. P. 威格纳(美国人)

发现基本粒子的对称性以及原子核中支配质子与中子相互作用的原理

M. G. 迈耶(美国人)、J. H. D. 延森(德国人)

从事原子核壳层模型理论的研究

1964年

C. H. 汤斯(美国人)、N. G. 巴索夫、A. M. 普罗霍罗夫(俄国人)

发明微波射器和激光器,并从事量子电子学方面的基础研究

1965年

朝永振一郎(日本)、J. S. 施温格、R.P.费曼(美国人)

在量子电动力学方面进行对基本粒子物理学具有深刻影响的基础研究

1966年

A. 卡斯特勒(法国人)

发现和开发了把光的共振和磁的共振合起来,使光束与射频电磁发生双共振的双共振法

1967年

H. A. 贝蒂(美国人)

以核反应理论作出贡献,特别是发现了星球中的能源

1968年

L. W. 阿尔瓦雷斯(美国人)

通过发展液态氢气泡和数据分析技术,从而发现许多共振态

1969年

M. 盖尔曼(美国人)

发现基本粒子的分类和相互作用

1970年

L. 内尔(法国人)

从事铁磁和反铁磁方面的研究

H. 阿尔文(瑞典人)

从事磁流体力学方面的基础研究

1971年

D. 加博尔(英国人)

发明并发展了全息摄影法

1972年

J. 巴丁、L. N. 库柏、J. R. 施里弗(美国人)

从理论上解释了超导现象

1973年

江崎玲于奈(日本人)、I. 贾埃弗(美国人)

通过实验发现半导体中的“隧道效应”和超导物质

B. D. 约瑟夫森(英国人)

发现超导电流通过隧道阻挡层的约瑟夫森效应

1974年

M. 赖尔、A. 赫威斯(英国人)

从事射电天文学方面的开拓性研究

1975年

A. N. 玻尔、B. R. 莫特尔森(丹麦人)、J. 雷恩沃特(美国人)

从事原子核内部结构方面的研究

1976年

B. 里克特(美国人)、丁肇中(美籍华人)

发现很重的中性介子 —— J/φ粒子

1977年

P. W. 安德林、J. H. 范弗莱克(美国人)、N. F. 莫特(英国人)

从事磁性和无序系统电子结构的基础研究

1978年

P. 卡尔察(俄国人)

从事低温学方面的研究

A. A. 彭齐亚斯、R. W. 威尔逊(美国人)

发现宇宙微波背景辐射

1979年

谢尔登·李·格拉肖、史蒂文·温伯格(美国人)、A. 萨拉姆(巴基斯坦)

预言存在弱中性流,并对基本粒子之间的弱作用和电磁作用的统一理论作出贡献

1980年

J. W. 克罗宁、V. L. 菲奇(美国人)

发现中性K介子衰变中的宇称(CP)不守恒

1981年

K. M. 西格巴恩(瑞典人)

开发出高分辨率测量仪器

N. 布洛姆伯根、A. 肖洛(美国人)

对发展激光光谱学和高分辨率电子光谱做出贡献

1982年

K. G. 威尔逊(美国人)

提出与相变有关的临界现象理论

1983年

S. 昌德拉塞卡、W. A. 福勒(美国人)

从事星体进化的物理过程的研究

1984年

C. 鲁比亚(意大利人)、S.

范德梅尔(荷兰人)

对导致发现弱相互作用的传递者场粒子W±和Z_0的大型工程作出了决定性贡献

1985年

K·冯·克里津(德国人)

发现量了霍耳效应并开发了测定物理常数的技术

1986年

E. 鲁斯卡(德国人)

在电光学领域做了大量基础研究,开发了第一架电子显微镜

G. 比尼格(德国人)、H. 罗雷尔(瑞士人)

设计并研制了新型电子显微镜——扫描隧道显微镜

1987年

J. G. 贝德诺尔斯(德国人)、K. A. 米勒(瑞士人)

发现氧化物高温超导体

1988年

L. 莱德曼、M. 施瓦茨、J. 斯坦伯格(美国人)

发现μ子型中微子,从而揭示了轻子的内部结构

1989年

W. 保罗(德国人)、H. G. 德默尔特、N. F. 拉姆齐(美国人)

创造了世界上最准确的时间计测方法——原子钟,为物理学测量作出杰出贡献

1990年

J. I. 弗里德曼、H. W. 肯德尔(美国人)、理查德·E·泰勒(加拿大人)

通过实验首次证明了夸克的存在

1991年

皮埃尔-吉勒·德·热纳(法国人)

从事对液晶、聚合物的理论研究

时间

人物

得奖原因

1992年

G. 夏帕克(法国人)

开发了多丝正比计数管

1993年

R. A. 赫尔斯、J. H. 泰勒(美国人)

发现一对脉冲双星,为有关引力的研究提供了新的机会

1994年

B. N. 布罗克豪斯(加拿大人)、C. G. 沙尔(美国人)

在凝聚态物质的研究中发展了中子散射技术

1995年

M. L. 佩尔、F. 莱因斯(美国人)

发现了自然界中的亚原子粒子:Υ轻子、中微子

1996年

D. M. 李(美国人)、D. D. 奥谢罗夫(美国人)、理查德·C·理查森(美国人)

发现在低温状态下可以无摩擦流动的氦- 3

1997年

朱棣文(美籍华人)、W. D. 菲利普斯(美国人)、C. 科昂-塔努吉(法国人)

发明了用激光冷却和俘获原子的方法

1998年

劳克林(美国)、斯特默(美国)、崔琦(美籍华人)

发现了分数量子霍尔效应

1999年

H. 霍夫特(荷兰)、M. 韦尔特曼(荷兰)

阐明了物理中电镀弱交互作用的定量结构。

2000年

阿尔费罗夫(俄罗斯人)、基尔比(美国人)、克雷默(美国人)

因其研究具有开拓性,奠定资讯技术的基础,诺贝尔物理奖。

2001年

克特勒(德国)、康奈尔(美国)和维曼(美国)

在“碱性原子稀薄气体的玻色-爱因斯坦凝聚态”以及“凝聚态物质性质早期基础性研究”方面取得成就。

2002年

雷蒙德·戴维斯(美)、小柴昌俊(日)、里卡尔多·贾科尼(美)

在天体物理学领域做出的先驱性贡献,打开了人类观测宇宙的两个新“窗口”。

2003年

阿列克谢·阿布里科索夫(美俄双重国籍)、维塔利·金茨堡(俄)、安东尼·莱格特(英美双重国籍)

在超导体和超流体理论上作出的开创性贡献。

2004年

戴维·格罗斯、戴维·波利泽、弗兰克·维尔泽克(均为美国人)

这三位科学家对夸克的研究使科学更接近于实现它为“所有的事情构建理论”的梦想。

2005年

美国科罗拉多大学的约翰·L·霍尔、哈佛大学的罗伊·J·格劳贝尔,以及德国路德维希·马克西米利安大学的特奥多尔·亨施

研究成果可改进GPS技术

2006年

约翰·马瑟、乔治·斯穆特(均为美国人)

发现了黑体形态和宇宙微波背景辐射的扰动现象

2007年

阿尔贝·费尔(法)、彼得·格林贝格尔(德)

先后独立发现了“巨磁电阻”效应。这项技术被认为是“前途广阔的纳米技术领域的首批实际应用之一”。

2008年

小林诚、益川敏、南部阳一郎(日)

发现了次原子物理的对称性自发破缺机制

2009年

英国籍华裔物理学家高锟

“在光学通信领域中光的传输的开创性成就”

美国物理学家韦拉德·博伊尔(Willard S. Boyle)和乔治·史密斯(George E. Smith)

“发明了成像半导体电路——电荷藕合器件图像传感器CCD”

2010年

英国曼彻斯特大学科学家安德烈·盖姆(俄)与康斯坦丁·诺沃肖洛夫(俄)

在二维空间材料石墨烯的突破性实验

2011年

美国加州大学伯克利分校天体物理学家萨尔·波尔马特、美国/澳大利亚布莱恩·施密特以及美国科学家亚当·里斯

因发现宇宙加速膨胀最终能够可能变成冰

2012年

法国科学家沙吉·哈罗彻(Serge Haroche)  与美国科学家大卫·温兰德(David J. Winland) 

实现对单个量子系统的操作和测量而不改变其量子力学属性


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