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物理学与世界的变化
發布時間：2025/3/15
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豆豆
改變世界與物理
一、技術革命
1. 牛頓力學與熱力學
（蒸汽機與熱機）
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機械代替手工
機械、紡織、造船、冶金工業 -
汽火車飛機衛星
火箭太空（熱做功）- 英國
2. 電磁學與電磁感應
（電動機與發電機）
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電力的廣泛應用與無線電通信
鐵路、煤炭、鋼材、艦艇制造等-
電汽時代、電磁波通信（衛星/電視/基站）
家用電器（電磁/微波爐/空調/冰箱）- 美德
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3. 量子力學與相對論
（固體電子理論與半導體）
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原子能的開發與電子計算機發明
物理學是現代物質文明的基礎- 集成電路與電子計算機（ 芯片與計算設備 ）
- 歐洲核子研究中心與萬維網（共享數據）
- 量子通信與量子計算
- 相對論探索宇宙與衛星導航
- 質能方程與核能（核武器/核電站）
二、新材料與硬件賦能
1. 半導體材料
- 電子工業革命與硅
- 激光器與光纖通信
2. 納米材料
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按人類意愿安排一個原子或分子—理查德·費曼
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納米材料與隱性戰斗機
- 高強度與韌性（石墨烯）
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掃描隧道顯微鏡（工具）
- 納米機器人
3. 超導材料
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低溫超導、高溫超導
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零電阻、完全抗磁性
- 無焦耳熱與能量損失
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遠距離輸電
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磁懸浮與核磁共振
- 高精度磁檢測儀
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4. 磁性材料
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電磁器件
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電磁脈沖炮
- 指南針與考古
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三、新光源與微觀世界
1. 受激輻射與激光
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激光導致現代光學革命
- 光電效應與光子
2. 光子與光通信（光纖）
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光存儲（光盤）
- 光計算（光子計算機）
3. 激光加工/檢測/醫學手術刀
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全息照相與投影（3維信息）
- 激光防偽與超市收銀
4. 微觀世界的序幕
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倫琴與X射線
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居里夫人與放射性
- 湯姆遜與電子的發現
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5. 物質的本源與還原論
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原子電子云模型
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中子的發現與核反應
- 強子與夸克模型
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6. 微觀世界的眼睛
- 電子顯微鏡與原子力顯微鏡
四、信息時代與計算機
1. 信息存儲
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磁存儲
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磁滯現象與磁盤
- 巨磁電阻與U盤
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光存儲
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激光束與光盤
- 三維存儲與體全息存儲
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2. 信息處理
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光學信息處理與透鏡傅里葉變換與反變換
- 衍射與信息
3. 網絡通信與量子通信
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光纖通信與大氣激光通信
- 光通信替代電通信電信變光信
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通信安全與單光子量子通信
- 量子檢測與量子雷達(F22等隱性飛機的克星/引力波探測)
4. 集成電路與電子計算機
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三極管與PN結晶體管
- 晶體管–>大規模集成電路–>電子芯片
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曼哈頓計劃與卡片計算機
- 兩篇碩士論文：圖靈與圖靈機/香農與基于繼電器的圖靈機實現
- 馮諾依曼到超級計算機
5. 光子計算機
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摩爾定律失效與電子計算機放緩光子替代電子
- 運算速度高，功耗低，未來臺式機的潛在替代者
6. 量子計算機
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遵循量子力學，處理量子信息，運行量子算法
- 可逆計算與低能耗到量子計算
- 多量子比特糾纏與并行
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理查德費曼的猜想：用量子系統構成的計算機來模擬量子現象
- 從量子質因子分解算法提出
- 到實驗室/跨國公司(IBM/Google)的熱潮
五、物理與生命（熵與生物學）
1. 熱力學第二定律與熵增、熵減
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非線性科學與復雜性科學
- 圣塔菲研究所
- 普利高津學派
2. 能量守恒與卡諾熱機的矛盾
- 統計物理與克勞修斯的孤立系統自發過程的熵增
3. 熵與能量品質
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能源危機與能量守恒的矛盾
- 不可逆過程導致能量品質降低不能做功利用
4. 熵與生命
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耗散結構開放系統與生命
- 通過食物獲負熵流維持生命活動與生命的有序性與非平衡狀態
- 管理生命與管理熵
5. 熵與信息
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布朗運動與麥克斯韋的妖思想實驗
- 孤立系統的熵減是由于麥克斯韋妖獲取信息而引起的
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依靠外界熵增獲取信息完成實驗
- 香農將熵引入信息論，奠定信息時代理論基礎
6. 熵與社會經濟學
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經濟學家尼古拉斯《熵定律與經濟過程》
- 經濟社會學家杰里米《熵：一種新的世界觀》
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號稱研究經濟學的物理學家（普利高津的學生）陳平
- 運用復雜性科學研究社會經濟活動的學派
7. 物理與生命
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生命活動幫助發現能量守恒定律
- 顯微鏡幫助生物學看到了微觀世界
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波爾的光與生命
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薛定諤的生命是什么 What is Life ?
- 從熱力學與量子力學解釋生命的本質
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薛定諤并提出三個觀點與猜想：
1、遺傳物質是有機大分子
2、生命以負熵為生
3、生命存在量子躍遷現象 -
導致三個新的理論或學科誕生：
1、理論分子生物學 (發現DNA)
2、耗散結構理論（普利高津）
3、量子生物學 (量子躍遷與生命變異)
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總結
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