物理學發展

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物理學發展
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事件敘述

543年 日心說 哥白尼 地球不是宇宙的中心，地球和其他行星一樣，都在繞著以太陽為中心的圓形軌道而運動。

1584年 「論無限、宇宙及世界」 布魯諾 宇宙是無邊無際的，所以沒有中心，太陽是太陽系的中心不是宇宙的中心，宇宙存在著無數個太陽系一樣的天體。地球只不過是無限宇宙中的一粒塵埃而已。

1609年 「新天文學」 開普勒 (Kepler) 行星運動第一定律：太陽系行星運動軌跡是橢圓形，太陽位於這些橢圓軌道的一個焦點上。行星運動第二定律：行星繞太陽的速率不是固定的，單位時間內行星的向徑所掃過的面積相等（等面積定律）。


1610 年 「星際使者」、「與太陽黑紫的通訊」 伽利略
(Galileo Galilei) 行星的自轉及盈虧，利用太陽黑子週期運動提出太陽自轉。

1619年 「宇宙的和諧」 開普勒 (Kepler)
行星運動第三定律：任何兩個太陽系內的行星公轉週期的平方與這兩行星軌道長半徑的立方成正比。

1621年 折射定律 斯涅耳 (Snell) 當光線從空氣進入某介質時，入射角的正弦與折射角的正弦之比稱為該介質的折射率

1622年 光程極值原理 費爾馬 包括折射、反射定律

1665 年 牛頓環 牛頓 (Isaac Newton,1642-1727)

1687 年 萬有引力定律。運動三大定律。 牛頓 (Isaac Newton,1642-1727)

1690 年 光的波動說 惠更斯(Christian Huygen,1629-1695)

1714 年 華氏溫度 勒奧默

1742 年 攝氏溫度 攝爾修斯

1742 年 比熱 布萊克

1742 年 比熱公式 拉瓦錫

1752 年 摩擦的電與閃電相同 富蘭克林

1755 年 「宇宙發展史概論」 康德 太陽系空間原有多種多樣、極稀薄且不停運動的不均勻微粒，因萬有引力的作用逐漸形成許多團塊。較小的團塊形成衛星系統。

1785年 庫侖定律 庫侖(Coulomb) 電量、電力與距離平方成反比

1796年 星雲假說 拉普拉斯 太陽系起源於一個巨大、灼熱且緩慢轉動的原始星雲氣團因冷卻而收縮轉動加快，在引力、離心力作用下壓扁，且從邊緣星雲分出一個個小的器湍還成為衛星系統。

1800 年 電解水 尼柯爾森 電可以產生化學變化

1800 年 電池 伏特 (Volt)

1801 年 干涉 楊氏 (Thomas Young, 1773-1829) 波動說並解釋牛頓環

1817 年 橫波 楊氏 (Thomas Young, 1773-1829) 糾正惠更斯光是縱波的觀念

1818 年 干涉實驗 菲涅爾 衍射的數學證明

1820年 電生磁 奧斯特 電可以轉化為磁

1821 年 溫差電偶 賽貝克 熱可以轉化為電

1823 年 安培右手定則 安培 (Ampere)

1826 年 歐姆定律 歐姆 (Ohm) V = I R (R 是一個常數)

1831年 磁可以轉化為電 法拉第 (Faraday)

1831 年 電磁感應定律 法拉第 (Faraday)

1833年 法拉地電解定律 法拉第 (Faraday)

1833年 楞次定律 楞次 (Lenz)

1843 年 電的熱化學定律 焦耳 (Joule) 熱是能量

1853 年 熱力學第一定律的數學式 凱爾文 能量守恆

1853 年 熱力學第二定律的數學式 凱爾文

1855年 電磁場理論 邁克斯威爾 (Janes Clerk Maxwell, 1831-1879) 光的波動本質

1857 年 分子運動論 克勞修斯 利用理想氣體模型

1862年 電、磁、光的統一理論 邁克斯威爾 邁克斯威爾 (Janes Clerk Maxwell,

1831-1879) 用數學推算出電磁波的傳遞速度等於光速

1876 年 「陰極射線」 克魯克斯（W.Crookes，1832-1919） 開始一系列實驗研究陰極射線。

1880 年 發現「光電效應」 赫玆（H.Hertz，德國，1857-1894） 作電磁波實驗，證實馬克士威的電磁場理論。同年，赫玆發現光電效應，光照在金屬上會有電子逸出。

1893年 黑體輻射 維因（W.Wien，德國，1864-1928） 導出黑體輻射強度分布與溫度之關係（維因位移定律）。

1895 年 發現「X 射線」 倫琴（W.K.Rontgen，德國，1845-1923） 在陰極射線管附近產生一種有許多不同於陰極射線的特殊射線，不被磁場偏轉且穿透力極強。並轟動整個世界。
1896 年 「鈾」的發現 貝克勒耳(Becquerel) 發現第一個具有天然放射性得化學元素。

1897 年 放射線及元素 居里夫婦（P.Curie，法國；M.S.Curie，法國（波蘭裔），1867-1934） 投入放射線及其元素的研究，並發現放射性元素鐳和釙。與放射線的定量研究，在十分簡陋的條件下，歷時45各月，從30多噸瀝青煤礦中提煉出0.12克純氯化鐳，居里夫物為科學現身的精神為後人所景仰。

1897 年 電子 湯姆遜 陰極射線是帶負電的微粒，並測知其核質比，且接受斯托尼建議命名為電子。

1899 年 α、β、γ射線 盧瑟福(Rutherford) 將放射線分為α、β、γ三種，並測得其為氦原子核、電子、中性例子所組成。且元素於輻射後會變成另一原子量更小的元素。

1901年 第一屆諾貝爾物理獎 侖琴（W.K.Rontgen，德國，1845-1923 第一屆諾貝爾物理獎頒發給侖琴，表彰他發現X射線的貢獻。

1902 年 「光電效應」 勒那德 逸出電子速度與光的頻率相關，與光強度無關，頻率小於某一值時不產生電子。

1904 年 「原子模型」 湯姆遜 半徑10-8 cm的小球，球內均勻分佈質量很大，且帶正電中嵌著質量很小帶負電的電子。

1905 年 「論動體的電動力學」 愛因斯坦
(Albert Einstein，德裔瑞士人，1879-1955） 發表布朗運動的理論，並發表光量子論，解釋了光電效應等現象。
光量子論：光是不連續的，是由一個個的粒子（光子）所組成，每一光子具有的能量關係：E = h f 。

1905年 質能互換公式 愛因斯坦
(Albert Einstein) 愛因斯坦發表論運動體的電動力學一文，首次提出狹義相對論的基本原理，發現質能互換公式 E = mc2。

1908 年 「狹義相對論的四維時空表示法」 閔可夫斯機 對愛因斯坦的思想作了全新的數學歸納，提出狹義相對論的四維時空表示法，把狹義相對論已最完美最簡潔的數學形式表示出來。

1910 年 「原子模型」 盧瑟福 (Rutherford) 用α粒子撞擊金屬薄片，大部分α粒子順利穿過薄片少數的α粒子發生大角度的散射，原子結構類比為太陽系的結構（行星模型），原子中心是質量很大的正電--太陽，繞著原子核旋轉的是質量很小的電子--行星。

1913 年 「原子結構量子化軌道理論」 波爾 (Bohr) 用普朗克量子化概念引入其老師盧瑟福 (Rutherford)原子模型：原子只能在特定的軌道上運動，當軌道改變時會放出或吸收相應的特定能量。成功解釋原子的穩定性，和氫原子光普的規律性。

1916 年 將黎曼幾何運用至廣義相對論 愛因斯坦
(Albert Einstein)

1916 年 「廣義相對論的基礎」 愛因斯坦
(Albert Einstein) 在數學家格羅斯曼的幫助下把物理學定律表達成相同的數學形式，並根據等校園裡和引力表現為空間彎曲，建立了引力理論，得到廣義協便引力方程式和物體運動方程式，完成了廣義相對論。揭示出現實物質純在的空間不是平坦的，而是彎曲的，彎曲程度取決於物質質量及其分佈狀況，空間曲度體現於引力場強度。

1917 年 「廣義相對論的宇宙學考察」 愛因斯坦
(Albert Einstein) 提出第一個宇宙模型：對宇宙而言單個恆星的運動可以忽略不計，宇宙中的物質分佈是均勻各相同性的，宇宙空間是一閉合的三維球面空間，它的體積是有限的，但是卻無邊際。

1917 年 「宇宙模型」 德西特提 認為宇宙不斷的膨脹，是一個有運動而無物質的空虛宇宙模型。

1919 年 「質子」 盧瑟福 (Rutherford) 用α粒子撞擊氮核產生

1919 年 「原子核--質子點子模型」 居里夫婦 (Curie) 能解釋質子數及β蛻變

1919 年 「超導現象」 卡曼林。昂尼斯 當汞的溫度降到零下269℉時，電阻突然消失，對電流流動突然沒有阻力的現象的現象稱為超導現象。產生超導現象時的溫度稱為超導零界溫度。

1920 年 「中子假說」 盧瑟福 (Rutherford) 原子核中質子與電子相互結合成一勞不可破的微粒--中子

1922 年 「宇宙模型」 弗里德曼 得出愛因斯坦方程式的一般宇宙學說，按照空間曲率K為正、負、零三種情況，分別建立閉合的、開放得和平直的三中宇宙模型。

1923 年 「物質波」 德布羅依 能再自由空間運動的粒子都有一個物質波，各項關係為：E=h×ν P=h/λ。成功解釋波爾原子模型不足之處，並預言電子衍射現象。

1925年 「量子力學的矩陣形式」 海森堡 拋棄電子軌道概念及有關不可觀察的經典運動學的量，以可觀察的輻射頻率和強度這些光學量取代，由此建立一套新力學理論的數學形式，經與老師波恩及助手約爾旦的協助最後完成了量子力學的矩陣形式。

1925 年 「量子力學的基本方程式」 狄拉克 真正瞭解量子力學的不對應性是新力學理論的最重要特徵，因此將泊松刮號推展到量子泊松刮號，很快就將經典力學方程式改為量子力學方程式。比矩陣力學更簡潔、優美，更具概括性，受到所有物理學家的推崇。

1925 年 「量子力學波動方程式」 薛丁格 物質既然存在波動性，及應以波動方式描述力學，在數學家偉爾的幫助下建立圍觀粒子的波動方程式。其地位相當於經典力學中的牛頓方程式。1926年後薛丁格等人發現矩陣力學與波動力學術學形式可相互轉換，視同一理論，通稱為量子力學。但波動方程式比較方便，而成為量子力學的通用形式。

1926 年 光速 邁克遜 光速 c = 299796 km/s

1926 年 光在空氣、水、真空的速度 佛科

1926 年 「機率波」 波恩 波函數的物理意義為波函數絕對值的平方與單位體積現粒子的機率成正比。統一了波粒二象性

1927 年 「電子的物質波」 戴維遜 實驗證明電子經過小孔時產生衍射現象。

1927 年 「測不準原理」 海森堡 人們無法同時準確測知一各粒子的位置與動量，是係騰與裡子交互作用的結果。發展到最後，測不準關係反應了波粒二象性的本質。

1927 年 「互補原理」 波爾 (Bohr) 波粒二象性是輻射與實物都具有的內在的和不可避免的性質，波與粒的概念是互相矛盾的蛋每一概念都有一有限的適用範圍，都不能對一個粒子（波）所引起的所有量子現象握全面的解釋，把波與粒二個概念結合是對粒子（波）完全描述所必須的。

1928 年 「電子運動方程式」 狄拉克 將量子力學和相對論統一起來，建立了「相對論性」的電子運動方程式，此方程式包含了負能解，假設負能解處已被負能態電子填滿，正能態電子不能落入，當負能態電子獲得足夠能量要遷到正能態，在那裡留下一個空穴，空穴性質就像一個粒子，練量與電子相等但符號相反，後來將此「空穴」稱為「正電子」。

1932 年 「正電子」 安德森 用雲霧是拍攝的照片證實宇宙線中，存在狄拉克預言的「正電子」。證明了自然界中存在「物質」--「反物質」。

1932 年 「宇宙演化說」 勒梅特 整個宇宙的物質最初聚集在「原始原子」裡，後來發生劇烈的爆炸，碎片向四面八方散開，形成今天的宇宙。

1933 年 「絕緣體、半導體、導體」 威爾 利用固體能帶理論區分出絕緣體、半導體、導體的微觀判據。

1935 年 「強作用力」 湯川秀樹 原子核內的作用力，作用範圍只有10-13cm強度很大，為電磁作用的百倍，在核內合力是通過交換一中媒介粒子而發生作用，此粒子質量約為電子的200倍，介於質子和電子之間，故稱為「介子」。

1935 年 「μ介子」 安德森 在宇宙現中發現的粒子，質量為電子的270倍。

1947 年 「π介子」 包威爾 利用原子核乳膠發現湯川預言的粒子。

1948 年 「大爆炸宇宙論」 伽莫夫 將核物理與宇宙膨脹理論結合，推廣勒梅特的理論，提出大爆炸理論，認為約100多億年前，宇宙開始於「原始火球」的一次大爆炸，初期達到熱平衡，溫度為150億度，物質處於高密度狀態，只有質子、中子、π介紫、電子、光子等基本粒子，因整個宇宙膨脹溫度與密度下降，物質也相應發生變化，溫度達100億度左右時，中子開始衰變成質子與電子，中子與質子開始聚成氘、氚、氦等元素，溫度降至100萬度後，形成化學元素的過程結塑，溫度再降至數千度時，氣態物質逐漸形成星雲，後又凝聚成億萬顆恆星，

1950 年 「三極管」 校克萊、斯柏克斯、蒂爾 用單鍺經體制成N-P-N結晶體三極管。

1950 年 「超導理論」 弗茹里赫、巴丁 超導電性是電子與晶格振動相互作用而產生。

1956 年 「θ--π之謎」 李政道、楊振寧 宇稱守恆如在弱相互作用中不成立，宇稱概念就不能用在θ和π粒子的衰變過程中，因此可以認為θ和π粒子是同一粒子。

1958 年 「超導量子理論」 巴丁、庫柏、斯里弗 使超導理論進入微觀領域，並完整了超導理論。超導金屬中的電子以晶格波為媒介，相互吸引成為電子對，無數電子對相互重疊，又常互換搭配對象行程一整體，此整體的流動便產生超導現象。

1979 年 「膠子」 丁肇中 夸克之間的超強相互作用的來源為夸克色荷，色荷間超強相互作用的場被稱為「膠子場」，這種場的量子稱為「膠子」，丁肇中領導的小組找到膠子存在的證據。適量子色動力學的有力支持。

1988 年 「高溫超導」 中國科學院 臨界溫度120K以鉈鋇鈣銅氧為材料的超導體，其零界溫度為世界之冠。