走近纳米科技

 纳米科技于20世纪70年代兴起,进入21世纪越来越被大家耳熟。纳米科技在促进科技进步,提高社会文明程度,改善人类生存质量,更新对物质世界的认知及观念上扮演了举足轻重的角色。纳米是长度单位。一纳米为一米的十亿分之一,如果你的拇指指甲盖宽14毫米,这个比例就相当于拇指指甲盖宽度与地球直径间的比例。纳米科技所接触、研究、开发的是100纳米～0.1纳米范围内物质的性质和应用。一个分子或一个原子大小的数量级大致在10纳米。因此,纳米科技也可以说是在分子水平上观察、分析、研究物质的物理、化学性质并加以开发利用。     

物质的微观结构

一、引言物贸世界形形色色,变化万千。人类从有史以来就想了解它。对于物质的宏观现象,人类在生产实践中及科学研究中,已经积累了丰富的知识,总结了很多规律。近代科学的发展更从事于物质微观结构的推究,有了很大的收获。这些成就不但使我们对于物质多样的形态、性质与运动得到明白的理解,推进了生产     

物质·反物质·暗物质

在２０世纪即将结束、２１世纪即将到来之际，回顾自然科学的发展历程我们不难发现，科学的发展进步与人对客观世界的认识观念之间存在着一种基本的辩证关系，即人对客观世界认识观念的突破与创新推动着科学的发展与进步，而科学的发展与进步又从根本上改变着人对客观世界的认识观念，众所周知，客观世界是物质构成的，人们对物质的认识观念随科学的发展不断地发生更新、转变就充分证明了这一点． 一、物质 最初，人们对物质的认识观念是通过人的感官所感觉到的客观实体形成的．正如辞海中对物质一词的解释：“物质是标志客观实在的哲学范畴…     

评《凝聚态物理学丛书》之一《铁磁学》上册(戴道生、钱昆明著,科学出版社1987年出版)

作为《凝聚态物理学丛书》之一的《铁磁学》上册已经出版,它是由北京大学物理系磁学教研室的同志们编著的,是作者在长期的教学实践基础上总结而成的.它凝结了作者的辛勤劳动和智慧. 《铁磁学》上册专门讨论了物质磁性的起源及其随温度的变化.人类发现磁性已有悠久的历史,而对物质磁性的系统研究工作在本世纪初叶就已开始,这是人类有史以来最早接触到的一个固体物理学问题.在几十年的时间里,磁学和磁性材料的发展,已对人类社会产生了巨大的影响.为了解释物质磁性的起源,人们提出了各种理论模型,这些理论在该书中都作了较为详细和系统的介绍.…     

引力波探测的现状和意义

 引力波是广义相对论的一个理论预言。1916年爱因斯坦创立广义相对论,揭示了一个全新的时空观念:时间和空间并非绝对和独立地存在,它们是相互联系的,由物质分布和运动所决定的属性。在时空中运动的物质,其轨迹由时空曲率决定。这种时空结构的几何化概念,对引力的本质提出全新的解释,是一种新的引力理论。一、引力波是变化着的4维时空曲率的传播物质的引力场是一种无需介质的广延场,与电磁场相类比:电荷的加速运动能辐射电磁波,那么,理论上物质的运动也辐射引力波。爱因斯坦在引力场方程的弱场近似解中得到平面引力波辐射的结论。近代其他引力理论也得出存在引力波的预言。     

人类文明的发展和宇宙演化

生命现象是自然界中物质运动的形式之一,人类是生命现象的杰出代表,从某种意义上来说,人类的一切活动也都是自然界物质运动的一部分。因此,我们在研究宇宙的演化时,应该把以人类为代表的生命现象这一物质运动形式所产生的影响考虑进去,可是,到目前为止,很多人在研究宇宙演化时都没有考虑这一因素。之所以如此,可能是由于这样几个原因: 首先,人们认为:人的寿命非常短暂,现在人的平均寿命不到一百年,跟宇宙的演化时间已有约200亿年相比,太短暂了;其次,人类的活动范围太小了,人类的足迹至今只踏上了月球,这跟整个宇宙空间相比是那样的微不足道,使人们感到人类的活动对宇宙的演化似乎没有丝毫的影响;第三,人们可能认为生命现象只是宇宙演化过程中一种特殊的、暂时的现象,因而在研究宇宙的演化时可以忽略这一因素;第四,在考虑问题时,人们往往无意之中把自己排除在自然之外,故而把宇宙的演化作为所谓客观现象加以研究而忘记了人类自己也是宇宙的一部分。 如果我们从生命现象在宇宙中的普通性、从生命现象的发展变化的角度看,结果又将会是怎样的?根据天文观测和统计规律,不少科学家早就断言:在宇宙中,跟太阳、地球情况类似的星球其数量是非常可观     

加速器驱动放射性洁净核能系统

 一、核能──人类能源的最终解决之道 经历数百万年而形成的煤、石油和天然气等化石能源,为人类的过去和现在提供了生存和发展的基础。２０世纪以来,人们将它们的化学能转化为更为方便的电能。经济的迅猛发展和人口的急速增长,人类正在加快耗尽这种不可再生能源。据估计,人类可以继续依赖化石能源的时间不过百来年。除了资源问题,化石能源开采和利用所带来的生态与环境问题,已经向我们这代人提出了严峻的挑战。ＣＯ２过量排放引起的温室效应以及酸雨的影响,对我们人类生活和生存的影响有多严重,还要以后才会更加充分地显露出来。无论是资源问题,还是环境问题,都要求人类找到一种可满足人类持续发展需求的洁净能源。     

物理导电性的认识发展

 导电性是描述物质的重要物理性能之一,对物质导电性的研究是人们自认识电现象以来不断探讨的一个研究课题。尤其是进入20世纪,在理论上对物质导电性的研究取得了重大突破后,人类对物质导电性的认识提升到了一个新的高度。但人类对物质导电性的认识过程是漫长而艰辛的,回顾整个物质导电性的认识发展历程,将有助于我们从中认清人类认识发展的一般规律、增强从事科学活动的自觉性、提升在科学工作中进行战略分析和作出重大选择判断的能力。     

关于进行科技创新的思考

科技创新是指通过研究生产诸资源 (人员、信息、物质、资金、时间 )与创新目标的关系而获得科学技术新发现、新规律、新方法、新产品的过程。江泽民同志在党的十六大报告中再次指出 :“创新是一个民族进步的灵魂 ,是一个国家兴旺发达的不竭动力……”科技创新是国家创新整体的基础 ,它改善人类的生存质量 ,促进社会进步和经济发展。例如科技创新成果之一的纳米技术 ,不仅对信息和生物技术产业产生革命性的影响 ,而且也使传统产业发生巨大的变化 ,它能成倍地提高太阳能电池的能量转换效率 ;用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后 ,可主动搜…     

不断发展中的各种工程材料

 人类社会发展的历史证明,材料是人类生存和发展、征服和改造自然的物质基础,也是人类社会现代文明的重要支柱.     

近代物理讲座 第八讲 恒星的形成、演化和终局

同其它物体一样,恒星也有它的发生、发展和死亡的过程.只是这个过程相当缓慢.一颗类似太阳的恒星,它一旦形成,将在约 10～(10)年的时间内不会有显著的变化.当然,这和人类文明史(约 10～3-10～4年)相比,太长了.因此人们不可能直接观测到恒星的演变.但是,他们可以对大量处于不同年龄和不同演化阶段的恒星进行观察,并对大量资料作出科学的统计分析.这方面极重要的贡献是在本世纪初由Hertzspr-ung和 Russell作出的(见后文).另一方面,人们可以根据物质运动普遍地遵循的物理规律,用理论物理的方法来推测恒星应当如何地从一种状态向另一状态过渡,…     

大型强子对撞机上的大型重离子碰撞实验

探索物质微观结构和新的物质形态始终是人类认识物质世界的基本规律的一个重要组成部分。随着物理学的发展,人类对物质的微观结构的认识逐步深入,先后认识到：物质世界是由原子组成的,     

高中物理中时间观念的形成

时间是生活最基本的概念之一,在高中物理中,多次涉及时间概念,物理学科核心素养应该包含时间观念的形成.从学生在高中涉及对时间理解的困难出发,进行有意识、有计划、有组织地学习,可以形成科学的时间观念,并以相对论对时间的论述,又一次提升时间的观念.     

空间环境及其探测手段

 空间环境是除陆地、海洋和大气以外人类生存的第四环境, 与人类活动和发展息息相关。     

对臭氧层无破坏的电冰箱工质研究

一、引言 CFC12是一种含氯无氢氟里昂,化学式为CCl_2F_2,是家用电冰箱和汽车空调中广泛使用的工质。在大气环境中寿命可长达120年。因此一旦逸散到大气中就有足够的时间升至同温层,在紫外线的照射下CFC12分解产生的Cl即可与臭氧(O_3)产生链锁反应,促使O_3分解,严重地消耗臭氧从而削弱了臭氧对短波紫外线的阻挡作用。导致人类皮肤癌、白内障发病率的增加;破坏人类的食物链及产生附加的温室效应。 为保护人类赖以生存的自然环境,1987年国际上签署了“控制破坏大气臭氧层物质     

关于相对论时空观念的局限性的问题

辩证唯物主义认识论认为:“理论是模写,是客观实在的近似的复写”.物理时空理论是关于不依赖于人的主观意识的客观的物质运动的存在形式的反映,这是唯物主义的根本观点;而任何具体的物理时空理论,就其正确反映客观的物质运动的存在形式来说,又不可避免地有它的近似性.人类对于客观真理的认识只能在无数相对真理的总和中实现. 其所以如此,原因之一是:空间和时间是物质运动的存在形式.而自然界各种事物是相互联系、相互作用的,这种相互作用构成了宇宙万物的运动与变化.但是,在具体研究特定范围的现象的时候,又不能不把它从普遍联系中抽象出来,…     

哲学的物理基础

辩证唯物主义最主要和最基本的理论是世界的物质性、物质的联系和发展观点、时间和空间的概念以及事物变化过程中矛盾的对立统一定律.这些基本原理的建立和完善与物理学基础的支撑密不可分,都深深地打上了物理学基础的烙印.     

取之不尽用之不竭的理想能源——激光惯性约束核聚变

能源,是人类生存活动中不可缺少的、重要的资源。几千年来人类为了求得生存和发展,不断地探求向大自然索取能源。20世纪以来,人们开发利用了太阳能和原子能。原子能又分裂变能和聚变能。从40年代起,裂变能已为人类所掌握和利用。50年代开始,人们     

温度测量综述——现代计量科学专题之十

1温度与热 温度是国际单位制中七个基本量之一,是人类接触最早,与人类生存关系最为密切,而又难于理解和不易测准的物理量.在科学地定义温度之前,人们把温度的变化与物体所含的热量混为一谈.直到近两个世纪,随着工业和科学技术的发展,逐渐建立起热力学和统计学理论,温度的本质才逐渐被揭示.     

物质的形态

 一、导言
我们生活在一个丰富多彩的物质世界中,对物质现象的理解是物理学的根本目的。传统的物质状态指的是气体、液体和固体三种状态,因为人类,当然包括所有的生命,发生的基本前提是水的存在,水的三态早为人类所熟悉。大致说来,传统的固液气三态是依据物质中分子(对一些物质来说是原子)之间空间关系的不同来划分的。固体中的分子之间有固定的空间关系,固体有维持其体积和形状的能力;液体中的分子有一定的短程序,液体有固定的体积,却不能保持其形状; 气体分子间作用力很弱,气体总是充满空间。换个角度思考,传统物质可以根据其中组成单元之间的特征距离x_ij同距离的变化δ_ij 之间的比较来定义。对于气体, 不管分子间距多大,分子的活动空间由限制它的容器的尺寸L 决定,δ_ij≡L;对于固体,则有δ_ij～0,这也是研究固体的力学性质时可以当作弹性体处理的原因。物质第四态等离子体,虽然在自然界中大量存在,如太阳的一些部分、闪电引起的气体放电等,但人们并不知道。人类最早认识到的等离子体是在实验室人工实现的。其实,物质的形态远比这所谓的四态要复杂,宇宙形成初期的物质状态：一些星体内部的物质,烟、雾、泡沫与泥沙等胶体物质,反物质与暗物质等,都无法纳入固液气加等离子体式的物质状态划分,更不用说生命这种能够自修复、自复制的神奇物质体系。本文拟就物质的形态作一个尽可能全面的,因而难免是浮光掠影式的介绍,希望能带给读者关于物质形态的一个粗略轮廓,激发起读者研究物质形态的兴趣。物质世界比我们能想象的要复杂得多,有趣得多,认识物质的形态和形态间的转变为物理学的研究和学习提供了一个非常自然的角度。