黑洞趣闻

 人们常把“黑洞”、“白洞”、“空洞”称之为宇宙三怪.美国“哈勃”太空望远镜发回的NGC7457照片,使众多的天文学家为之鼓舞.因为围绕黑洞是否存在,人们已经苦苦追寻它将近200年了.由中国科技大学研究生院丁亦兵教授编译的《黑洞趣闻》系列文章,妙趣横生地叙述了人们是怎样探索黑洞这一当代科学“六大悬案”之一的奥秘的,希望有更多的学者、科普作家写出这类好文章.     

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。     

对负熵、信息熵和熵原理等概念之厘清

 20世纪中叶以来,生命科学和信息科学都获得了长足的发展,与之相关的负熵、信息熵等新概念也应运而生。这些新概念目前也开始受到物理学工作者的青睐。但是,人们在接受这些新概念时,却往往会产生一些混淆和误解。比如,有人“将信息的熵称为负熵”,这就把“信息熵”(不确定性)误解为“负熵”(即信息,是消除不确定性)。另外,在理解负熵原理时,若不小心,也容易把过程量(信息)与态函数(信息熵)相混淆。因此,有必要对这些相关概念和规律稍予厘清。     

治学之道在用心

 治学之道无他,用心而已矣:从事教学与科研工作,必须要“推陈出新”.所谓“推陈”,决不是把旧有的经验一概否定;所谓“出新”,也决不是胡思乱想.     

征求Signature定名

 物理学名词审定委员会在讨论“Signature”的中文定名时,搜集到多方的意见.长期来都没有Signature合适的中文名,曾按英文字面译为“签记”、“签量子数”、“押量子数”等等,都不尽人意.现有人认为它是±1的数,建议定为“正负标数’”.     

迷惑雷达的“魔法”

 诞生于第二次世界大战的雷达,有人这样评价了它对这场战争的重要性:“原子弹只不过为战争划下句号,真正赢得战争的却是雷达。”是的,从不列颠之战、中途岛大败日军到追踪日军潜艇,雷达在二战中战功赫赫。到了20 世纪70 年代初期,雷达探测与雷达制导地面火炮及导弹已对进攻的飞机构成了致命的威胁。尤其是在越南和中东战场上,美制战斗机更是在地对空导弹的攻击中损失惨重。如何使雷达这双“千里眼”变成“近视眼”,从而使飞机躲过雷达的探测？英国著名科幻小说家威尔斯在其小说《隐身人》中描写了一个天才青年科学家格里芬发明了一种“隐身服”,穿上它,可把自己变成一个来去无踪的“隐形人”。如果能给飞机设计一种有魔力的“雷达隐身服”来迷惑雷达,那么,在雷达面前,飞机也将成为匿迹消声的“隐形人”。     

生物激活磁共振成像造影剂的研究进展

介绍了磁共振成像新一代造影剂--生物激活造影剂（亦称之为“酶激活”、“生物应答”或“智能型”造影剂）的研究进展.主要讲述了这类造影剂的设计原理、性能与作用. 它们主要分别对生物体内的酶、金属离子浓度、pH等敏感.     

梅贻琦先生与通才教育

 现代社会是由具有独立人格和自由精神的人组成的,而造就这样的人需要通才教育。通才教育也称普通教育。“普”即普遍,乃就“面”而言;“通”即通达,盖以“质”而论。它主张我们的基础教育应培养通才,而非“专业人才”。简言之就是应培养和谐的“人”,而不是仅仅有用的“机器”。最早主张通才教育的是孔子。《论语·公冶长篇》里有一段孔子与弟子子贡(端木赐)的精彩对话,“子贡问曰:‘赐也何如?’子曰:‘女,器也。’曰:‘何器也?’曰:‘瑚琏也。’     

自由电子激光——“新金矿”

 一、“新金矿”1986年5月著名物理学家杨振宁博士来华讲学时,有人问他:“应当选择哪些领域研究才有发展前途?”他在回答中特别提到了准晶和自由电子激光(以下简称FEL),并说:“这好比淘金矿,当然以淘新金矿为好.”为什么杨振宁把研究FEL称为“淘新金矿”?这可从人类对电磁波资源的开发利用中得到答案.我们知道任何一种光都是一种电磁辐射,激光也不例外,它是整个电磁辐射波谱中的一个组成部分.整个电磁辐射波谱包括有长波、短波、微波、红外、可见光、紫外、X射线、γ射线等多个波段.     

20世纪科技发展的一、二、三、四

 20世纪已落下了帷幕,回眸100年,人类在科学发展的道路上经历了艰苦卓绝的探索研究和奋斗,以自己的理性和智慧创造出了前所未有的辉煌,科学和技术在各方面取得了惊人的成果。“一台电脑”带来信息化时代“两大理论”从根本上改变了人类对世界的认识以“三大工程”为代表的高新技术,显示了科学对人类生活世界的重新改造和塑造的能力“四大模型”是以物理学革命为先导的理论自然科学的主要成就,使人类对宇宙和生命的认识更加深化。科学给人类带来物质文明和精神文明,开创了一个新时代。     

物理学革命与社会进步

 早在100多年前,马克思就“把科学首先看成是历史的有力的杠杆,看成是最高意义上的革命力量。”其中“物理学研究提高了我们对自然界的基本认识,产生了对人类有深远意义的知识。它所孕育出的新技术扎根于我们的文化中。”因此,物理学的每一次革命都会推动人类社会的巨大进步。一、日心说的建立---科学战胜神学古希腊曾创造过灿烂的科学文化,以致“理论自然科学想要追溯自己今天的一般原理发生发展的历史,它不得不回到希腊人那里去。”地心说就是其光辉成就之一。从公元5世纪起,西方进入了黑暗的中世纪。此后,“科学只是教会恭顺的婢女”。     

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。     

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。     

1777年11月：利希滕贝格图形的发现

 被闪电击中的人在他们的皮肤上经常会产生红色、分枝状的图案,并常会持续好几天,这很可能是皮肤下易脆的微血管因电流冲击而破裂所致,是不规则分形的自然例子;俗语称之为“闪电花”,也被叫作“利希滕贝格图形”,以纪念18 世纪的物理学家利希滕贝格（Georg Christoph Lichtenberg）。     

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》．     

自然现象中的黄金比之谜

 向日葵葵花子的排列,植物叶子的分布,猎鹰猎物时的飞行路线,兔子的繁殖,鹦鹉螺和其他软体动物身上的螺线,旋涡星系的外貌以及黑洞是如何从一种状态改变为另一种状态的?这些毫不相干的自然现象之间有什么共同之处吗?答案是:所有这些现象都与一个奇异的数字黄金比有关。黄金比又称“黄金分割”,“黄金数”,甚至有人称之为“极好的比例”,其实就它本身而言,完全不是什么新的概念。希腊几何学的泰斗欧几里德,公元前300年在亚历山大执教时,在其有关几何学和数学的著作《几何原本》一书中对黄金数就做出过定义。但他的定义完全限定在几何学的范围之内,并未揭示它与自然现象有丝毫关联。     

大学物理教学改革的几个问题

 一、与时俱进论教育时代的特征当代是一个充满机遇和挑战的重要时期,世界各国都十分重视教育发展的基础和优先地位的确立。德国在1987年制定的《高等学校建设总规划》中指出,“能否保持创造领先和具有国际的竞争能力”,关键是高校政策能否及时适应当前新形势发展的需要”。美国在1988年提出,“教育是美国最强大的经济计划,最主要的商业计划和最有效的反贫穷计划”。我国也适时地制定了“科教兴国”的整体方针。当代科学技术发展日新月异,知识、信息呈爆炸式膨胀。知识劳动将成为人们谋生的主要手段,知识劳动者将成为社会劳动的主体。发展的社会必然给他们更多的机遇。据估计,到1980年人类社会的科     

中国古灯具中的物理学原理

 我国古代灯具,从考古发现的实物看,至少有几千年历史。当人类开始用火时,就发现火能发出光和热,可以用于照明。早期人们用篝火照明,后来才发明火炬。最初的“烛”字,指的就是火炬。因火炬不易控制,人们便开始探索新的照明方法。经过实践,发现油和蜡是性能较好的照明燃料,后来又发明了灯具。通常,人们把以油为燃料的灯具叫做灯盏,把以蜡为燃料的灯具叫做烛台。灯在古代也称“登”或“镫”。《雅尔·释器》说:“瓦豆谓之登”,《楚辞·招魂》说:“兰膏明烛,华镫错些”。由此可见,灯的形制可能是从生活器皿“豆”演变过来的。最初人们或许借用瓦豆作为灯具照明,渐渐瓦豆也就演变成灯具了。     

一篇教学参考的好文章——简评“光学史上的一段佳话”

 今年第3期的《现代物理知识》上登载了黄艳华同志的“光学史上的一段佳话”。这篇文章对大学基础物理的光学教学极有参考价值,它清楚地说明一个历史事实,即菲涅耳在解释光的衍射现象时独立地提出了光的干涉原理,而不是国内外有些文章和书中所误传的那样:菲涅耳在提出如今称之为惠更斯-菲涅耳衍射原理时已经获悉杨氏干涉原理。近年来在国内的一些文章和教科书里时时出现上述的误传。例如,1999年《物理》第3期登载了题名为“托马斯杨与杨氏干涉实验”的文章,文中写道:“难怪有人说:杨是一位辛勤的播种者,而菲涅耳则是一个坐享其成的收获者”。     

悟空的担心是多余的——“天上一日,地下一年”的相对论解释

 西游记中“天上一日,地下一年”的说法很多,而悟空也因此急急忙忙不敢在天上停留,惟恐师傅有失。按照这种说法,“天上”的1秒,就是“地下”的360秒,悟空上天求教,就算在“天上”只过了30秒,“地下”早已过了3个小时,这么长时间,妖怪能等得及?还有,为凤仙郡求雨,悟空在“天上”的时间就算是30分钟,地上已过了一个多星期了!“天上”的时间真的比“地下”的时间过得慢吗?神仙真能因此长寿吗?根据狭义相对论的理论,只有当“地下”和“天上”以某一速度(接近光速)做相对直线运动时,才会出现“天上一日,地下一年”的情况。