科教信息

有关“熵”的报道两则 一、量子记忆缺失产生“时间之箭”所有物理学的基本定律都没有说过时间只能向前移动，但我们从未发现任何时光倒流现象——例如突然重行合拢起来的已破了壳的鸡蛋、或者是从温水池中形成的冰晶．现在，一项新的研究认为时间之箭是量子力学的记忆缺失之后果，该健忘症抹杀掉了时间有过的向后移动的任何痕迹．     

时间之箭知几许?

 一、时间之箭 时间是有方向性的,总是从过去向未来流动,这就是时间之箭。早在两千四百多年前,孔夫子就说过:“逝者如斯,不舍昼夜”（时间的流逝就象这河水一样,日夜不停啊！）唐代著名诗人李白也曾满怀感慨地吟唱:“黄河之水天上来,奔流到海不复回！” 但自然科学中研究时间之箭,却较晚--始于19世纪中叶。在那以前,科学仅仅研究没有时间箭头的对象。控制论的奠基人维纳（N.Weiner）说:“天文历书顺读与倒读都是一样的,未来总是以某种形式重复着过去,除了初始位置和方向外,顺转和逆转的两个太阳仪之间的运动没有任何差别。因此,假如把一部行星运动的电影片的放映速度加快,使得我们可以感觉到行星的运动,同时倒过来放映,那么它还是符合牛顿力学的一种行星运动状态”。     

时间的起点何处寻

1872年,奥地利物理学家玻尔兹曼(L.Boltz-mann)根据热力学第二定律提出时间的流逝一定和熵或无序的增加相对应.但他的这一"时间之箭"的说法却给科学家们出了一道难题,即宇宙必定是从高度有序的低熵状态开始的[1].显然,这样的状态在宇宙刚诞生时是极不可能出现的.     

例说"过度理想化"

在中学物理教和学中,"理想化"是研究问题必不可少的思维方式和操作手段.新课伊始,教材就提出质点模型,开启了一个理想化的教学阶段,它代表的是实物模型,如后来强调的"点电荷"、"理想气体"等等.应该注意到我们同样也依赖着过程理想化模型,如简单的"匀变速直线运动",因为要"在任何相等的时间内速度变化相等",你做得到吗?气体完全的"等温过程",你找得到吗?实际上我们还使用着环境理想化模型,如地球表面附近的重力加速度大小方向都相同,出了一个"匀强的引力场",到后来就有"匀强电场"、"匀强磁场"与大家反复相见等等.     

"顶竿"杂技的模型与分析

"顶竿"是杂技表演中的一个古老节目.演员用身体的某一部位支撑一根长竿,竿顶托着重物,在舞台上晃晃悠悠地移动,长竿却久久不倒.如果换用短竿,表演就困难多了.不妨试一试,用手指顶铅笔和办板报用的长木尺顶,便不难明白孰难孰易.     

定时间步长变坐标步长差分求解单相Stefan问题

对单相Stefan问题提出了一种定时间步长、变坐标步长的差分求解方法.在固定时间步长内,以计算得到的移动界面位置作为网格节点的坐标,前后界面位置之差为空间步长,逐步地自动形成网格的划分,计算这些节点处的温度,从而获得下一时刻的移动界面的位置.     

时间之箭知几许?

 四、黑洞的时间之箭1972年,著名物理学家惠勒(J．A．Wheeler)和他的研究生贝肯斯坦(J．D．Bekenstein,现任以色列纳吉夫大学教授)一起,提出一个关于黑洞的关键性见解,即当星体发生引力坍缩形成黑洞或外物落入已经形成的黑洞时,星体物质或外物部将毫无例外.     

"神龙一号"加速器的BBU不稳定性分析

"神龙一号"加速器在束流调试初期出现了严重的BBU,该BBU是由偏心束流通过多功能腔时激励的TMllo 模引起的.分别以解析分析、数值计算和实验测量等方法对多功能腔的高频特性进行分析.几种方法得到的TMllo模频率与实验结果吻合,而横向耦合阻抗则有倍数之差,但都证明多功能腔在TMllo模式下的横向耦合阻抗过大,是激励BBU的最主要的因素.为此,设计了对多功能腔其他功能不产生影响的可以轴向伸缩的网罩.用来屏蔽多功能腔间隙.使用网罩后效果非常显著,实验结果表明,BU受到抑制,束流脉冲中的高频振荡消失.     

具有经验学习特性的忆阻器模型分析

类似人类记忆的短期、长期记忆现象在不同材料忆阻器的实验研究中有过多次报道.在多篇这类忆阻器的研究文献中还报道了经验学习特性:"学习-遗忘-再学习"实验中,短期记忆遗忘后再次学习,记忆恢复的速度明显比初次学习的记忆形成速度更快.本文对这类忆阻器已有数学模型在"学习-遗忘-再学习"实验中的特性给出进一步分析.仅考虑短期、长期记忆现象的忆阻模型在该实验中表现为较快速再次学习特性,再次学习的记忆恢复速度较快主要是由于脉冲间隔期间的遗忘速度比初次学习时更慢.考虑经验学习特性的忆阻模型在再学习阶段的记忆恢复速度更快主要是因为脉冲作用时的记忆增速更快,同时仍然存在脉冲间隔期间的遗忘速度减慢.与经验学习特性相关的状态变量的物理意义可利用连通两电极的导电通道的周围区域在不同外加电压作用下的变化来给出解释.     

"之"字形光栅衍射特性的数值模拟研究

新近提出的光学色散元件"之"字形光栅具有优越的衍射特征,在光谱测量和分析中具有重要的应用价值.本文基于卷积定理,采用一种新的数值计算方法对应用于X射线波段的"之"字形光栅的衍射模式进行了模拟计算,并将其衍射模式与传统光栅以及正弦光栅的衍射模式进行了比对研究,结果表明:"之"字形光栅可以将高级衍射抑制到低于一级衍射四个量级的水平,具有比传统光栅优越得多的衍射模式,与理论预期结果一致.在此基础上,又分析了实际应用过程中吸收体对X射线的吸收情况给"之"字形光栅衍射模式带来的影响,最终证实了"之"字形光栅具有较强 关键词： 之字形光栅 卷积定理 衍射模式 光谱测量     

浅谈"浮力"的实验教学

学生的学习动机不但可以由内驱力来激发也可以由外在的刺激诱因而引起.在教学中我们可以由一些"有趣"而引人入胜的演示实验来激发学生的学习兴趣,集中学生的注意力,加强记忆效果,更加充分地发挥出演示实验的作用,起到良好的教学效果.     

时间延迟对基因调节回路中生物记忆影响研究

生物记忆是广泛存在于各种生物子系统的一种重要的效应. 基于一个双反馈的基因调节回路模型, 采用数值模拟的方法研究了局部反馈中存在的时间延迟对生物记忆时间的影响. 结果发现, 小量的延迟能够很大地提高生物记忆时间. 并且, 生物记忆随延迟时间呈线性增加. 这种增强模式与噪声对生物记忆时间的提高完全不同. 延迟和噪声对生物记忆的提高可以进行相互的控制增强, 但不会影响对方的增强模式.     

《相对论、宇宙与时空》连载(14)——时间的性质(下)

8 时间测量的基础--"约定光速" 相对论诞生之后,人们逐渐认识到不仅时间的测量有问题,空间的测量也存在问题.一根尺在不同的地方,长度是否一样,尺子在移动过程中长度会不会改变,都成了需要深思的问题.     

"无理"的物理

何谓物理,在中国古代哲学家中早就有诸多讨论,老子的"道"便是物理这个概念的雏形.<韩非子·解老>有句云:"万物各异理,而道尽稽万物之理.""探寻万物之理"就是物理学的内涵所在.宋代和明代哲学家朱熹、程颐、罗钦顺等强调"格物致知、穷理明辨",则道出了物理学的研究方法,即以"格物"式的实验为基础获取物质的信息,以"穷理"式的思辨为辅助分析出信息中的一般规律,然后解释更多的现象和规律.物理的基础来源于完全真实的物质实验信息,物理的灵魂在于它能提取出一般规律并返回应用到真实的物质世界中去.     

具有固有频率涨落的记忆阻尼线性系统的随机共振

研究了在内噪声、外噪声(固有频率涨落噪声)及周期激励信号共同作用下具有指数型记忆阻尼的广义Langevin方程的共振行为.首先将其转化为等价的三维马尔可夫线性系统,再利用Shapiro-Loginov公式和Laplace变换导出系统响应一阶矩和稳态响应振幅的解析表达式.研究发现,当系统参数满足Routh-Hurwitz稳定条件时,稳态响应振幅随周期激励信号频率、记忆阻尼及外噪声参数的变化存在"真正"随机共振、传统随机共振和广义随机共振,且随机共振随着系统记忆时间的增加而减弱.数值模拟计算结果表明系统响应功率谱与理论结果相符.     

颂"我愿以身许国"——纪念"核弹之父"资深院士王淦昌

1 引言 今年在4月28日清华大学校庆时隆重举行十集电视系列片<我愿以身许国>首映式,这是专门描叙23位"两弹一星功勋奖章"获得者的电视片,"两弹一星功勋奖章"获得者及部分已故获奖章者的亲属被特邀参加,师生们反响非常强烈.随后举行了主创人员座谈会,笔者有幸参加了这一工作.许多电影制片厂和电视台的名导演们认为拍这样的电视片非常有价值,参加这一工作的人深深受到这批爱国科学家的高尚品德的感染,影视人员从来没有过这样的团结和辛勤,精神振奋.听说教育部决定将这部片子作为大中小学的爱国主义教材.     

药用植物追风箭的红外光谱分析

本文首次采用傅里叶红外光谱法对追风箭的根、茎、叶和花进行了对比分析。分析表明同株追风箭的四个部位图谱吸收峰的峰形大体相同,但由于它们所属的部位不同,导致它们的化学成分和相对含量的差异,所以体现了它们各自的特征。文章还分析了追风箭的IR图谱和可能的药物活性之间的关系。实验结果表明,追风箭四者的图谱中在1373 cm-1和1252 cm-1附近均有峰,表明它们均具有活血化瘀的功能,这为其"跌打损伤"的主治药效在分子水平上提供了依据经过整体分析,追风箭含有三萜类化合物、生物碱、芳香族化合物和醇等。本文对民医用药和IR图谱的联系作出了首次初步探索。     

一种基于双目视觉的箭体晃动在线监测方法

为监测液体运载火箭箭体长期储存状态下的晃动情况,保证产品的安全稳定,提出一种基于双目视觉测量的箭体晃动在线监测方法.利用全站仪等设备对像机内、外参数进行高精度标定;测量在箭体坐标系下同一标识点不同时刻的精确坐标;通过不同时刻标识点的坐标变化及约束条件构建方程组并求解位姿变换参数,进而得到实时箭体晃动量.实验验证结果表明...     

"引力"七问

1 引力是什么 牛顿在17世纪就认识到宇宙中任何地方的一切物体的引力作用方式是相同的,且两物体间的吸引力与它们的质量的乘积成比例,与它们距离的平方成反比,即著名的"引力的平方反比律."爱因斯坦在20世纪初发表的广义相对论是研究物质在空间和时间中如何进行引力相互作用的理论,它将平方反比律解释成时空因物质和能量的存在而发生畸变的结果,并把牛顿理论包含在内.     

"恒力"作用——一道高考题引起的思考

1引言 在2002年的高考物理题中,有一道蹦床的求"恒力"题.原题为:蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目.一个质量为60kg的运动员,从离水平网面3.2m高处自由落下,着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0 m高处.已知运动员与网接触的时间为1.2 s.若把这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理,求此力的大小.