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跨世紀物理學的幾個活躍領域和發(fā)展趨勢
20世紀是科學技術飛速發(fā)展的時代。在這個時代，目睹了人類分裂原子、拼接基因、克隆動物、開通信息高速公路、納米加工和探索太空。很難設想，若沒有科學技術的飛速發(fā)展，沒有原子能、沒有計算機、沒有半導體，現(xiàn)代生活將是什么樣子。與科學技術的發(fā)展一樣，物理學也經(jīng)歷了極其深刻的革命。可以說，物理學每時每刻都在不停的發(fā)展，其活躍的前沿領域很多，是最有生命力、成果最多的學科之一。一、21世紀物理學的幾個活躍領域
蒸蒸日上的凝聚態(tài)物理學
自從80年代中期發(fā)現(xiàn)了所謂高臨界溫度超導體以來，世界上對這種應用潛力很大的新材料的研究熱情和樂觀情緒此起彼伏，時斷時續(xù)。這種新材料能在液氮溫區(qū)下傳導電流而沒有阻抗。高臨界溫度超導材料的研究仍是今后凝聚態(tài)物理學中活躍的領域之一。目前，許多國家的科學工作者仍在爭分奪秒，繼續(xù)進行競爭，向更高溫區(qū)，甚至室溫溫區(qū)超導材料的研究和應用努力�？梢灶A計，這個勢頭今后也不會減弱，此外，高臨界溫度的超導材料的機械性能、韌性強度和加工成材工藝也需進一步提高和解決�？茖W家們預測，21世紀初，這些技術問題可以得到解決并將有廣泛的應用前景，有可能會引起一場新的工業(yè)革命。超導電機、超導磁懸浮列車、超導船、超導計算機等將會面向市場，屆時，世界超導材料市場可望達到2000億美元。
由不同材料的薄膜交替組成的超晶格材料可望成為新一代的微電子、光電子材料。超晶格材料誕生于20世紀70年代末，在短短不到30年的時間內(nèi)，已逐步揭示出其微觀機制和物理圖像。目前已利用半導體超晶格材料研制成許多新器件，它可以在原子尺度上對半導體的組分摻雜進行人工“設計”，從而可以研究一般半導體中根本不存在的物理現(xiàn)象，并將固態(tài)電子器件的應用推向一個新階段。但目前對于其他類型的超晶格材料的制備尚需做進一步的努力。一些科學家預測，下一代的電子器件可能會被微結(jié)構器件替代，從而可能會帶來一場電子工業(yè)的革命。微結(jié)構物理的研究還有許多新的物理現(xiàn)象有待于揭示。21世紀可能會碩果累累，它的前景不可低估。
近年來，兩種與磁阻有關的引起人們強烈興趣的現(xiàn)象就是所謂的巨磁阻和超巨磁阻現(xiàn)象。一般磁阻是物質(zhì)的電阻率在磁場中會發(fā)生輕微的變化，而巨磁和超巨磁可以是幾倍或數(shù)千倍的變化。超巨磁現(xiàn)象中令人吃驚的是，在很強的磁場中某些絕緣體會突變?yōu)閷w，這種原因尚不清楚，就像高臨界溫度超導材料超導性的原因難以捉摸一樣。目前，巨磁和超巨磁實現(xiàn)應用的主要障礙是強磁場和低溫的要求，預計下世紀初在這方面會有很大的進展，并會有誘人的應用前景。
可以預計，新材料的發(fā)展是21世紀凝聚態(tài)物理學研究重要的發(fā)展方向之一。新材料的發(fā)展趨勢是：復合化、功能特殊化、性能極限化和結(jié)構微觀化。如，成分密度和功能不均勻的梯度材料；可隨空間時間條件而變化的智能材料；變形速度快的壓電材料以及精細陶瓷材料等都將成為下世紀重要的新材料。材料專家預計，21 世紀新材料品種可能突破100萬種。
等離子體物理與核聚變
海水中含有大量的氫和它的同位素氘和氚。氘既重氫，氧化氘就是重水，每一噸海水中含有140克重水。 如果我們將地球海水中所有的氘核能都釋放出來，那么它所產(chǎn)生的能量足以提供人類使用數(shù)百億年。但氘和氚的原子核在高溫下才能聚合起來釋放能量，這個過程稱為熱核反應，也叫核聚變。
核聚變反應的溫度大約需要幾億度，在這樣高的溫度上，氘氚混合燃料形成高溫等離子體態(tài)，所以等離子體物理是核聚變反應的理論基礎。1986年美國普林斯頓的核聚變研究取得了令人鼓舞的成績， 他們在TFTR實驗裝置上進行的超起動放電達到20千電子伏，&nb
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