物理百年（中），本文主要内容关键词为：物理论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
突飞猛进（1945—1954）
在美国，二次世界大战的胜利激发了人们的乐观与自信，大萧条的结束更加深了这种情绪。重新恢复的繁荣使美国能够慷慨地帮助那些在战争中受到创伤的国家。不论是“冷战”还是1951年突然爆发的朝鲜战争都没有使这种情绪低落。科学家们带着在战争中积累起来的种种新想法回到了大学和工业实验室，满怀热情地从事自己的事业。各种武器实验室没有关闭，而是发展成致力于军用和民用研究的永久性的国家研究中心。联邦政府第一次对基础研究给予系统性的支持。
从奥本海默“统治”的新墨西哥平顶山上下来的理论物理学方面的代表人物是纽约人理查德·费曼，三年前他刚通过博士论文答辩。他聪明、骄傲而且雄心勃勃，不迷信权威，坚持按照自己的方式考虑问题。他的特殊才能是他的直观想象力。例如，他研究出一套利用简单的图表表达复杂方程式的巧妙规则。这使他能在物理直觉的指引下，迅速准确地求得许多数学计算的解。费曼把他的这个非传统的方法用于解决当时理论物理学的主要问题：光量子力学。人们认识光子已经有半个世纪了，但是还不能详细了解电子是怎样发射和吸收这些光子的。费曼与他的美国同事和在战争时期也从事这方面研究、但无法与西方联系的日本物理学家合作，通过创建量子电动力学（Quantum Electrodynamics，QED）解决了这个问题。量子电动力学的精确性和应用范围达到了前所未有的程度，因而确立了一个优秀标准，以后的基本粒子的基础理论都对照它进行衡量。
量子电动力学是研究原子的电子层。但是，对原子核的理论描述当时还很粗糙。甚至于加速器产生的基本粒子的数目达到了几百个，理论也扩充了，但是在数学上却没有一个令人满意的解释。不论是像威纳·海森伯这样年长的巨人，或是像费曼这样年轻的天才都不知道该怎么办。量子电动力学的成功只能使他们更加苦恼。
广泛应用（1955—1964）
20世纪中期，新的物理学在广泛的应用中开始得到了报偿。可以说，它的范围从小到难以设想的原子核内部扩展到了广阔无垠的宇宙空间。与此同时，物理学还通过新的仪器影响到其它科学分支和技术。
在生物学方面，物理学的方法带来了引人注目的结果。DNA 分子的双螺旋结构的发现——它是晶体化DNA的X射线衍射图像显示出来的——引发了遗传学的革命。自此以后人们可以根据有形的物质来了解遗传机制，最终还可能控制它。当美国核物理学家罗莎琳·萨斯曼·耶洛发明一种方法，利用放射性来检测人体内从烟碱到病毒等许许多多不同种类的微量物质时，医学便获得了一种叫做放射免疫测定（radioimmunoassay）的重要技术。虽然这一技术的名称读起来绕口，它的原理却很简单。如果你在一个坛子里数到6只红眼果蝇， 而且你知道红眼的发生率是千分之一的话，那你就可以得出坛子里有6千只果蝇的结论，而不必费劲地一个个数。放射免疫测定数的是分子，而不是果蝇；测量的是放射性，而不是眼睛的颜色。
利用核磁共振，化学也获得了一种极有用的诊断工具。雷达的研究导致产生了一种利用原子核吸收微波的方式鉴别原子核的仪器。对于研究原子的电子云的化学家来说，深入到原子核的研究给他们带来了新的机会。核磁共振以后发展成磁共振成像（选用这个名称是为了避免含有‘核’字）。地质学也采用了以20世纪的物理学为基础的设备。根据1962年发现的一种特殊量子效应研制的超导量子干涉仪（SuperconductingQuantum Interference Device,SQUID）能够检测出用其它方法无法检测到的因矿藏感应而产生的磁场变化。
通过这些方式和无数其它方式，物理学开始刺激它的姊妹学科的研究。然而，50年代影响最大的成就还是激光器的发明和晶体管的研制。这两种器件都是量子力学的直接应用结果，它们将改造科学，并衍生出应用这些新技术的所有工业门类。
“自圆其说”（1965—1974）
正当越南战争使美国社会分化，甲壳虫乐队征服世界和宇航员首次登上月球的时候，美国东西海岸出现的两个彼此互不相关的成就打开了物理学史的新篇章。
在新泽西州贝尔电话实验室的阿尔诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊被他们的那台敏感的微波接收器里的无休止的“咝咝”噪声弄得心烦。不管他们用什么办法，都不能消除它；于是他们便追踪这“声音”，直到发现了它那令人惊讶的来源：宇宙的背景辐射。大爆炸后宇宙的温度逐渐降到了绝对温度3度。 这个惊人的观察结果使以广义相对论为基础的宇宙学研究，又重新蓬勃发展起来。
四年以后，在加州的斯坦福直线加速器中心工作的杰罗姆·弗里德曼、亨利·肯德尔和里查德·泰勒发现了60年代初期根据理论预测提出“夸克”存在假说的第一个实验证据。现在看来，质子和中子并不是像光子和电子那样的基本粒子，它们是由夸克组成的。核物理学这时终于有理由希望有朝一日将建立起像量子电动力学一样令人信服的基础理论了。
从表面看，宇宙背景辐射和夸克的发现似乎发生在空间尺度上的两个极端。的确，可观测的宇宙是夸克的10[45]倍。然而，这两个领域却是密切相关的。 宇宙背景辐射提供了在宇宙扩大到现在这么大之前约10[10]年以前的情况。大爆炸后的一瞬间，夸克被压挤在一个比原子还小的空间里，所以它们遵守量子力学原理。而且，宇宙还一度不是由原子组成，而是由夸克组成的。这样，宇宙学就把这个研究对象极大的物理学和研究对象极小的物理学联系起来了。
现代物理学的适用范围可以用一个圆圈来表示：它从夸克开始，经过原子、分子和砾石，又经过行星、恒星和星云一直伸展到宇宙，然后，通过大爆炸又再返回到基本粒子。宇宙学还研究宇宙是怎样演变的。当这个故事和星体演化及地球的地质历史、生物的进化及文明的进步，并最终与有文字记载的人类历史相结合的时候，一个史诗般的、各个部分和谐地融成一体的演义就出现了。这个故事当然还有许多空白和令人困惑不解的地方——其中包括生命的起源，但是它的大致轮廓已恰当、牢固地确立了。
20世纪60年代物理学家开始谱写这个故事。后继者完全可以把他们所从事的这个雄心勃勃的事业看作是物理学在20世纪的主要成就。