4.60年后,有332所高校设置物理系,中科院有10多个研究所与物理有关。
物理学会下已设有8个分会和18个专业委员会,能授予物理学博士,硕士学位或设有研究生院的有81所。
3.中国物理学会正式成立于1932年,当时高校设有物理系的只有20多所,物理研究所5个。
2.20年代初,我国留学的学者开始在国内大学开设正规的物理课。
1.第一位博士:李复基。先赴英国后留学德国,1907年获波恩大学博士学位,天然放射性是他的研究方向,当他戴博士帽回国后,父兄仍留长辫子。
4.发展展望
电子计算机的进一步发展,光学、量子、神经和蛋白质计算机的发展。
总之,计算机的发明,不仅为我们进行信息处理带来了方便,现在人们还用它来“上网”,进行多媒体教学,计算机已成为我们日益难分的朋友。
总之,现代物理学的进展是精彩纷呈,像能源科学的发展,天体物理、生命科学的研究等都在绽放鲜艳之花,它在更深的结构层次和更广阔的时空领域,向人们展示着自然界的瑰丽图景,可以预见,现代物理学必将进一步推动人类的物质文明和精神文明的发展。
第十章 奋起直追的我国物理学
第一节 发展简叙
3.四代电子计算机
尽管电子管开辟了第一代计算机时代,但用于实际问题很多(60年代)。随着微电子学的研究,第二代(70年代)电子计算机采用了晶体管作元件。第三代是集成电路计算机,第四代是大规模和超大规模计算机。而每一代的进步都将计算机体积减小90%,价格下降90%。
1.电子计算机诞生寻踪
1)图灵:1912年生于英国,1936年在剑桥读研究生时,发表《论应用于决定问题的可计算数字》,奠定了人工智能的基础。1945年,到英国国家物理所工作。图灵制造了“巨人”式电子密码译解机,用来进行数据处理。但不幸的是,由于意外的中毒事故,图灵于1954年逝世。为了纪念图灵,美国曾设“图灵奖”,奖励为计算机作出贡献的人们。
2)世界第一台多用途电子计算机--ENIAC
在二战时期,有大量的军事数据需要计算处理,比如算一条弹道,就需要至少20小时的时间。为了绘制弹道表,几百人都忙不过来。
于是美国军械部拨款,有二百多名技术人员参加,由24岁的埃克特担任总工程师,开始了试制工作。并于1946年建成,共使用了1.8万个电子管,重达30吨,高3米,30米长,占地约170平方米。耗电量很大(约150千瓦),需用大量水来冷却,每7分钟就要烧掉一个电子管。但是它计算一条弹道,只需20秒,比炮弹本身还快。它把“π”精确地计算到小数点后2037位,使人们看到了电子计算机的威力。
3)诺依曼:匈牙利人(1903年-1954年)
从小在学习上天赋很高。1945年,诺依曼确定了计算机应由计算器、控制器、存储器、输入装置、输出装置五部分组成。并提出了二进制和程序内存的思想。
诺依曼和埃克特、莫希莱等一起,在美国宾夕法尼亚大学用诺依曼的设想研制出了“离散变量自动电子计算机”。这是计算机发展的一个里程碑。人们将它称为“冯·诺伊曼”机。
1953年因患骨癌去世。
2.PC机的诞生:
PC机即微型电子计算机。1971年美国的英特尔公司制成第一台微处理器,1975年,Altair公司制成第一台PC机。乔布斯在车库中组装出了平民能买得起的苹果机,当时正在美国哈佛大学读法律系的比尔·盖茨为苹果机写了Basic语言。1975年比尔·盖茨与保尔·艾伦创建了微软公司。他们研发的软件与PC机一起,使计算机得以走向大众,走向世界。
4.数字通信
在信息的制作、传输和接收的过程中,有两种方式,模拟方式和数字方式,在数字方式中先将模拟信号转换为数字信号,即编码,在接收到数字信号后,通过译码,再现模拟信号。数字通信抗干扰,不失真,传输快,保密好,例数字电视机,数码相机。
3.卫星通信
利用物理原理研制出的人造卫星,在通信方面也发挥着它的优势。
1957年10月4日,前苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星。
1958年1月31日,美国发射了第一颗卫星。
1970年4月24日,我国发射了第一颗人造卫星“东方红一号”,成为继苏、美、法、日之后第五个拥有卫星的国家。
卫星在通信中具有独特的作用。利用卫星作为中继站,可以很容易的接受和放大信号,只需发射三个地球同步卫星,就可实现全球通讯。但卫星通讯由于使用微波,易被窃听,且卫星造价高,寿命短,也存在着一定的缺点。
1.无线电通讯技术
马可尼(1874-1937) :意大利人,根据赫兹发现的电磁波,应用于无线电通讯,取得了巨大的成功,1901年12月12日实现了越洋通讯,1933年当众表演了环球通讯,经6个大电台传递,回到原处,只用了33秒。
2. 光纤通信
光纤通信中信息的载体是光波,传输媒质是光纤,从而将信息从一端传向另一端。
1)激光通讯:频率越高所能传播的线路越多。
无线电通讯 :3MHz-30MHz 可传100套广播;300MHz-MHz可传套广播。
而激光1014Hz可传108套广播。
由于激光的频率高、频带宽,可以不受无线电波和微波干扰。
激光的传输速率还远远超过电传输速率,达几个数量级。
2)光导纤维:1966年由英籍华人高锟提出创意。
演示光纤
原理: 当入射角时,光在纤芯和包层界面处实现全反射。
1967年,光通过100米的玻璃丝,光能只剩百亿分之一。
1970年美国康宁公司马瑞尔、卡普隆、凯克研制出了第一根实用的光纤。(光传输每千米只损耗20分贝)
1985年,全世界光纤线路已达455.5万公里。北美和欧洲铺设长6500公里海底光缆,可以传输36000路电话。
现正准备花150亿美元,铺设32万公里海底光缆连接125个国家。
可以预见,光纤将逐步取代电缆,发挥其优势。
3)在常温下连续工作的激光光源
只有米粒大小,发出的光极细,频率极高,方向性好,是光纤通信的理想光源,由美国贝尔实验室研制成功。
1979年,又制成了每千米只损耗0.2分贝的光纤。
这样光纤通信就有了进一步发展的良好前景。
20世纪90年代,一对光纤可以同时开通125万路电话。
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