纤径通衢——“光纤之父”高锟

 光导纤维传光是利用在光导纤维中传输光线在界面上发生全反射来实现的以光导纤维为传导介质的传感技术已在医学、物理学、化学、通信、纺织、航空航天、电气、汽车、自动化等几乎所有工程领域和基础实验科学领域得到广泛应用。光纤电缆是20世纪最重要的发明之一。光纤电缆以玻璃作介质代替铜,使一根头发般细小的光纤,其传输的信息量相当于一条饭桌般粗大的铜“线”。它彻底改变了人类通讯的模式,为目前的信息高速公路奠定了基础,使“用一条电话线传送一套电影”的幻想成为现实。发明光纤电缆的,就是被誉为“光纤之父”的华人科学家高锟。     

辛勤耕耘 勇于攀登——记魏荣爵教授

 魏荣爵曾撰文写道,“根据物理学的统一性以及声学与物理学其他分支的关系,声学始终是物理学中不可忽略的重要分支”,“声学研究应不断开辟新的篇章,有着光辉和广阔的前景”.因而他数十年如一日,锲而不舍,在声学这块园地上辛勤地耕耘着.     

信息高速公路

 自1993年美国提出建立信息高速公路以来,很快就在全球掀起了一个“信息高速公路热”,并且今年年初在布鲁塞尔召开了七国集团部长会议,就“信息高速公路”通过了八项总原则和十一项计划。在这样重大的问题上,在如此短的时间内达成如此统一的共识,这在人类历史上尚属罕见。     

磁悬浮技术与磁悬浮列车

 随着上海磁悬浮线的全线开通,“磁悬浮”技术成为当前热点话题之一,并受到媒体的重视。磁悬浮列车的原理并不深奥。简单说是运用磁铁“同性相斥、异性相吸”的性质,使磁铁具有抗拒地心引力的能力,即“磁性悬浮”。科学家将“磁性悬浮”这种原理运用在铁路运输系统上,使列车完全脱离轨道而悬浮行驶,成为“无轮”列车,时速可达几百千米以上。跟飞机差不多了!这就是所谓的“磁悬浮列车”,亦称之为“磁垫车”。一、“磁性悬浮”原理磁悬浮技术的研究源于德国,早在1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理,人们称之为磁悬浮之父,并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。     

谈谈“左手材料”

 “左手材料”(left-handedmaterials)是指在一定的频段下同时具有负的磁导率和负的介电常数的材料。电磁波在这种材料中的传播特性与在一般材料中相比有很大的不同,比如光在左手材料中的行进方向与能量传播的方向相反、完全相反的折射定律等等,“左手材料”颠覆了一般材料中所普遍遵循的“右手规律”。早在1968年,俄罗斯理论物理学家维西拉格(Veselago)就对电磁波在介电常数ε和磁导率μ同时为负数的介质中的传播及相关特性作过理论上的研究,但由于当时自然界中并没有发现这类介质材料,所以他的研究结果一直没有得到实验上的直接验证,人们对左手材料的兴趣也因此降温。     

计算机的“快”与“大”

 1946年第一台真空管电子数字计算机问世,当时主要用于数值计算。50余年以来,计算机技术发展迅速,从用于数值计算到今天可以处理各种形式的信息,极大地推动了信息技术的发展。现代信息技术是以数字计算机为基础的。几十年来,数字计算机的发展,始终围绕着两个基本问题,这就是“快”和“大”。所谓“快”,就是运算速度快;所谓“大”,就是存储器的容量大。回顾人类历史的发展,信息技术的进步与发展起着十分重要的作用。过去人类以符号、图形、图画、声音、语言、文字等模拟量记录信息,传递信息。随着人类社会的进步,产生的信息越来越多。人们用信息爆炸来形容当前信息的数量和产生的速度。     

对称性是物理学的一把双刃剑

 对称性的概念最早源于生活。所谓“对称”,通常是指左右对称。除此之外还有轴对称、球对称等。在近代物理学中,对称性是一个很深刻的问题。在粒子物理、固体物理、原子物理等领域里,对称性问题也很重要。德国大数学家魏尔斯特拉斯(Weierstrass,1815～1897)首先提出了有关“对称性”的普遍定义,即把一个“体系”通过不同的操作达到不同的“状态”,若前后两种不同的“状态”在此操作下不变,我们可以讲这个体系对于这一操作是“对称”的,而这个操作也可以认为是这个体系的“对称操作”。常见的对称操作有空间的平移、转动以及时间的平移。     

量子论的建立和发展

 19世纪与20世纪之交,是物理学发展史上不平凡的时期。经典理论的完整大厦与晴朗天空的远方飘浮着两朵小小的乌云,勾画出19世纪末的画卷;20世纪初,新现象、新理论犹如雨后春笋不断涌现,物理学界思想异常活跃,堪称物理学的黄金时代。量子论和相对论的诞生驱散了乌云,使整个物理学面貌一新。 马克思有句名言:“历史上有惊人的相似之处”。当前,正处于新的世纪之交。20世纪物理学硕果累累,但也遇到两大困惑:“夸克禁闭”、“对称性破缺”,这预示着物理学正面临新的挑战。     

2005——世界物理年

 1905年,年仅26岁的天才物理学家爱因斯坦连续发表了5篇极具震憾力的物理学论文,论文包括现代物理学中的3项伟大的成就:分子运动论、狭义相对论和光量子假说,从根本上改变了物理学的面貌,并为相对论的建立与发展奠定了基础,这一年被称为“奇迹年”。在这“奇迹年”100周年到来之际,全球物理学界一致呼吁把2005年定为“世界物理年”,这项倡议由欧洲物理学会提出,得到了国际纯粹与应用物理联合会的一致通过。     

“文化模式”的教学实践

 物理学是研究自然界规律的科学．物理教学具有科学教育的功能,这是人所共知的,但物理学同时也是人类文化的一部分,物理学家的思想、精神被“内化”在物理学丰富的内容中,物理学被深深地打上了人类的烙印．因此,物理学还具有人文教育的功能,但是,在目前的物理教学中,过分强调的是其科学教育功能,人文教育功能则被割裂和忽视了．这是物理教学的误区和遗憾．“文化模式”就是为了突出物理学的人文精神,强调物理学与社会的相互联系和相互影响而产生的一种教学模式．它代表的是这样一种教学观：物理学的文化价值也应是教学的重点．因此,模式的特点是;“以文化为中心,历史地学”．     

苏格拉底的物理学、天文学知识

 苏格拉底（Socrates）,公元前5 世纪古希腊雅典人,在中外学术界作为一个哲学家的地位被牢固的确定。他开创了古希腊哲学研究从天上到人间的先河。他的“知识与美德”,他的“问答法”,他的审判,广为世人所传颂。他的伦理学成就无与伦比。但这并不是苏格拉底的全部,在他显著的伦理学成就背后有一面,一直以来都不被人所知,那就是他所积累的物理学、天文学知识。笔者在已考证为真的史料基础上,通过分析苏格拉底本人说过的话和后继者的明确提示得出,苏格拉底在测量、力与物体、压强、下雨、打雷、闪电,以及天空的均衡性和地球的对称性等方面积累了丰富的自然知识。     

超弦理论:四种自然力走向统一的一种尝试

 谈到超弦理论,中国科学院理论物理所从事这方面研究的李淼研究员^* 不仅曾为本刊写过“弦论小史( 一)( 二)( 三)”,还在网站上传过“弦论通俗演义”,就宣传弦论来说,实在没有必要再写点什么,但是,这一系列讲座,原定以“超弦理论:四种自然力走向统一的一种尝试”作为结束,因此,我们不得不参考李淼的相关文章、中国科学院大学物理学院丁亦兵教授多年前为本刊编译的“著名物理学家谈超弦”、中国科学院高能物理所常哲研究员为本刊撰写的“超弦与M 理论”,以及B. 格林著、李泳译的《宇宙的琴弦(The Elegant Universe)》来完成这最后的一讲。     

怀念我的师长王竹溪先生和胡宁先生

 我是１９５６年进北京大学物理系学习的．这一年开学时,适逢国家高等教育部审定颁布《综合大学物理专业教学大纲》．那是一个全面推行“学习苏联先进经验”,并且普遍把这一口号理解为“凡是苏联经验必定先进,必须学习”的时代．在这一份当时被认为具有“法律效力”的大纲里,几乎所有各门数学和物理学的基础课程列出的主要参考书（许多课程是全部参考书）,都是苏联教科书的译本．仅有的两个例外是：“热力学和统计物理”课程的主要参考书是王竹溪先生的《热力学》和《统计物理学导论》,“电动力学”课程的主要参考书是胡宁先生的《电动力学讲义》．     

德布罗意和玻姆

 路易·德布罗意(Louis de Broglie,1892-1987)曾以一篇关于1717年前后统治者以及阁员和议员更替的论文获得历史学学士学位,1911年第一届索尔维(solvay)物理学会议之后,德布罗意改习物理学,于1913年取得科学硕士学位。1924年,他在著名物理学家郎之万的指导下,以一篇划时代的论文《量子理论的研究》获得科学博土学位。1927年他提出了波动力学的“双重解理论”及其退化形式“波导理论”,并总结在一篇题为《物质及其辐射的波动力学和原子结构》的论文中。     

物理学中美的探讨

 跨进物理学的门坎,就能听见美的交响。物理学作为研究物质结构和运动基本规律的科学,追求“达万物之理”,由真由善而至美。而且,在不断探索新现象、揭示新规律、提出新概念、建立新理论的过程中.     

蝴蝶效应

 “蝴蝶效应”也可称“台球效应”,它是“混沌性系统”对初值极为敏感的形象化术语,也是非线性系统在一定条件(可称为“临界性条件”或“阈值条件”)出现混沌现象的直接原因。     

从惠更斯的遗憾说开去——类比法浅议

 在长达200多年的有关光的本质问题的争论中,17世纪末牛顿的微粒说和惠更斯的波动说之争是众所周知。惠更斯利用类比法,将光波类比为声波,提出了光也“像声音一样”,是以“波的形式来传播的”。为此,他建立了惠更斯原理,并用波动说的理论解释了光的反射、折射和双折射,在光的本质这一重大课题上取得了重要的进展。但是惠更斯的光的波动说并未战胜牛顿的微粒说而确立其地位,除了某些方面的原因外,一个重要的原因就是惠更斯在应用类比法时,没有意识到光波与声波之间的一个根本差异:偏振性。声波是纵波,无偏振性,而光波是横波,具有偏振性。     

物理学对医学的重要性

 1999年3月在美国亚特兰大召开的第23届国际纯粹物理和应用物理联合会代表大会通过的决议之一:《物理学对社会的重要性》指出,物理学在培养“生物医学科学工作者的教育中,是一个重要的组成部分”,“物理学提供了应用于医学的新设备和新技术的发展所需的基本知识,如计算机断层术(CT)、核磁共振成像、正电子发射断层术、超声波成像和激光手术等,改善了我们生活的质量。”     

直接探测暗物质

 “暗物质”这个名字听起来有些神秘(其实还有听起来更神秘的“暗能量”,这超出了本文的范围。暗物质、暗能量并称为漂浮在当代物理学及天文学上空的两朵乌云)。从字面上来看,和暗物质对应的应该是“明物质”吧。虽然还没有人这么叫,但是其实“明物质”是对已知物质形态的一个很简单明了的形容,因为已知物质是由已知的基本粒子--夸克、轻子及其相互作用媒介子(包括光子、胶子、Z⁰、W^±以及尚未发现的引力子)--所构成的,这些基本粒子参与(或部分参与)四大相互作用--万有引力作用、电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用,比如能发光或者发电,或者作用、衰变后的次级粒子能发光发电。光、电即电磁波和电流,实际是从宏观角度上说的,现代的探测器归根到底都是测光信号、电信号以及信号组成的径迹。     

信息与信息熵

 有人把当今时代称之为“信息化时代”,也有人把当今社会称之为“信息化社会”,这是因为,随着科学技术的迅速发展,人类社会对信息的需求量及其传播速率也在迅猛提高.