基础物理中的重要发现

基础物理中的重要发现

包晨风

· 1998 年我们才发现宇宙在加速膨胀（之前以为在减速膨胀），现代宇宙学的标准模型（ΛCDM）才随之建立。大学课本里涉及宇宙学的内容都随之改写。

· 几乎所有现代版基本粒子的知识都是在 1950 年后获得的。量子电动力学在 20 世纪 50 年代建立，夸克模型、弱电统一理论都在 60 年代提出，量子色动力学在 70 年代建立，从而才有了现在所谓的粒子物理「标准模型」。这个理论的实验验证直到 1995 年发现顶夸克和 2013 年 LHC 发现希格斯玻色子才算基本完成。此外，中微子振荡的现象在 60 年代末发现最初线索，但直到 20 世纪末、21 世纪初才获得明确的实验验证。对课本的影响：中学课本新增对夸克的介绍。大学课本就不用说了，物理学一大分支几乎被重写。

· 量子力学里的几何相位和阿哈罗诺夫-玻姆效应，在 20 世纪 50 年代有最初的讨论与实验，但直到 80 年代中期才有明确的实验验证和理论上的重视与发展，现在在所有本科基础量子力学教材里都有这内容。

· 量子力学里的贝尔不等式提出于 1964 年，实验上的违背于 20 世纪 70 年代最初发现，直到近一两年仍有新实验试图进一步（即更少实验逻辑漏洞）验证其违背。这个发现在一定程度上解决了 30 年代时爱因斯坦与玻尔那有名的关于量子力学完备性的辩论，对量子力学的解读意义深远。详见 http://en.wikipedia.org/wiki/Bohr%E2%80%93Einstein_debates 所有有关量子信息的课本都有这内容，部分基础量子力学的课本也有介绍。

· 整数/分数量子霍尔效应分别发现于 1980/1982 年，可谓是现代凝聚态物理的开端。几乎所有新写的凝聚态物理的课本都有这内容。

· 高温（90K〔-183℃〕以上）超导材料在 1986 年被发现。在中学教材中就可能有科普性的介绍，可惜本科、研究生课本里一般也只有科普性的介绍，因为至今没有好的理论能解释这现象（但低温超导〔发现于 1911 年〕在 1957 年就有理论能解释了）。

关于冥王星不再是行星的一点评论：

在表面上，这只是一群人开个会、投个票做出的一个（似乎很随意的）决定。但这个决定背后有着大量新增的科学知识：

我们过去严重（错误地）高估了冥王星的质量和体积，严重（错误地）低估了冥王星轨道附近其他天体的数量与大小。直到 1992 年前，我们都没观察到柯伊伯带的存在。而现在，我们发现冥王星其实十分渺小，并明确观察到了柯伊伯带的稳定存在以及其中一些接近甚至可能超过冥王星大小的天体，终于意识到冥王星只不过是柯伊伯带中一个稍大点的天体，与八大行星很不一样。

同时，在天体动力学上「gravitationally dominant」这一概念的数学发展也使我们可以毫不含糊地找出太阳系中除了太阳以外最重要的天体——八颗行星。冥王星远远不够格。

（详见：Clearing the neighbourhood）

这么多新增知识的积累才导致了国际天文学联合会取消冥王星行星资格的决定。只是这缓慢知识积累的过程没有一个戏剧性的高潮，但取消冥王星行星资格却能引起众人关注，所以很多人只知道后者不清楚前者。

2015-01-08