超导“小时代”之三十二铁匠多面手

正君子多乎哉?不多也。——《论语·子罕》凝聚态物质中一个非常重要的物理现象就是"层展"(emergency)[1]。用理论物理大家P.W.Anderson的话来说就是"多则不同"(more is different)[2]。凝聚态物理学的研究源自这样一个问题:微观世界的每一个电子或原子,原则上都可以用量子力学基本方程——薛定谔方程来描述,宏观物质无非是一个庞大微观粒子体系,其物理性质是否就可以用一个庞杂的薛定谔方程组来解     

用伏安法“精确”测量电阻的公式

伏安法是测量电阻最常用的方法之一。但是不管采用内接法还是外接法,总是存在着接入误差。本文给出一个计算公式,在电源内阻可以忽略的情况下,可以完全没有接入误差,可以象电位差计一样“精确”测量电阻。     

“光纸”开启灯光新纪元

如果光也可以像纸一样打印,还能被运用到任何物体表面,你会如何使用它?来自美国的Rohinni公司发明了一种"光纸",它是一种打印光的形式,可以把光打印成任何形状,从而运用到不同物体表面和不同场景中去。是不是觉得这有点像3D打印?Rohinni公司的CMOSmoot说:"我们不知道将来光纸在相关平台上会有怎样的应用,我们所知道仅仅是如何开启制造光的大门。"     

《对玻恩及其学派的系列研究》连载(12)——拉曼与玻恩的交往研究

完全靠自己而不与其同行有联系,就能生存就能完成研究工作的科学家几乎没有.因此善于处理与同行的关系是一位科学家很重要的素质.玻恩与拉曼的科学研究领域有交集.在他们的交往过程中玻恩收获了难过与不快.拉曼可能也是一样.重温他们的故事,能够替他人着想的人可以做得更好;而比较自我封闭的不善于处理人际关系的人应该从中得到严厉的警示.     

超导“小时代”之二十“绝境”中的逆袭

<正>在绝望中找到希望,人生终将辉煌。——俞敏洪去过海南三亚旅游的朋友可能都听过一个黎族的美丽爱情传说——"鹿回头":一位古代的英俊黎族猎户,翻山越岭趟河无数,只为追逐一只坡鹿,直到南海之滨。眼看前方断崖绝路,鹿已无路可走,却忽然停步回头,眼里充满凄艳的     

带电塑料梳子吸引纸屑的“ 跳变”现象

用头发摩擦过的塑料梳子带有一定量的电荷, 将其靠近细小纸屑, 距离较远时纸屑纹丝不动. 继续移 动梳子, 发现纸屑开始出现略微的颤动. 此时只需将塑料梳子稍作移动, 纸屑便像被施了魔法一样“ 噌”地跳上梳 子, 该过程几乎是在瞬间发生的. 分析得到塑料梳子与纸屑之间吸引力的大小与r 5 成反比, 同两个带电物体之间库 仑力与r 2 成反比相比, 该吸引力更加依赖于二者的距离, 随着距离的减小, 力增加得更快, 因此出现“ 跳变”现象     

超导“小时代”之六秩序的力量

正如果这个世界没有秩序,那所有的国家将被摧毁。——亨利·基辛格《世界秩序》古语有言:"二人同心,其利断金;同心之言,其臭如兰。"两个人要齐心合力,很多难题都可迎刃而解,两个人要情投意合,聊起天来也是娓娓动听,——这就是团结协作的重要性。团结的力量有多大?我们常说一根筷子易折断,一把筷子就难了。如果个体集结在一起成为群体,力量如钢,力量如铁,甚至比铁硬,比钢强!浩瀚海洋里生存法则残酷,大鱼吃小鱼、小鱼吃虾米,小的鱼可以靠群体的力量来抵御掠食者的进攻。这种强大的力     

现代“隐身草”

正在中国民间传说中,流传着一个隐身草的故事:有一个人获得了一株隐身草,听说只要手上拿着它,就不会被旁边的人看见。于是这个人就拿着这株草到集市上公然拿了别人的钱就走,结果被失主抓住以拳打之。这个人却说:"随便打吧,反正你看不见我。"在希腊神话中,也有柏修斯的头盔和古阿斯的指环能使佩戴者隐身的描述。当然,这些传说中的隐身术只是一种幻想。但是,很多先进技术都是从古人的一些看似虚无缥缈的想象开始的。传说中的隐身草,如今     

今天的物理

我在大学本科时代就学于纽约市立学院。学校的大印上有三个头像：一个在看过去，一个在看现在，一个在看来来。同这组人头像一样，我令天也是想在与昨天的物理和明天的物理上下关系的角度来谈一谈今天的物理。(图1)     

光脑的新进展——纳米级单分子光晶体管问世

自从五十多年前激光出现以来,科学家和工程师们就一直有个梦想:建立一个像电路那样的"光路"(photonic circuits),在光路里光子像电子在电路里一样可以被自由地操控.     

再添两支蜡烛效果更好——“平面镜成像”案例分析

对于"平面镜成像"的教学,凭着以往的经验以及以前的教学后记可知,学生记住平面镜成像的特点比较容易,但要真正灵活运用却有困难.学生虽然知道像与物体的大小相等,但还是根深蒂固地认为:人离镜子越近,像就越大;镜子越大,像也越大.也就是学生并没有真正理解平面镜成像的规律,只是靠机械的记忆.如何改变学生的错误认识呢?我作了以下尝试.     

超导体的“面子”

俗话说：“人活一张脸,树活一张皮。”人类其实是爱“面子”的动物,正是如此才有“女为悦己者容”的古语和“不爱江山爱美人”的故事。长的一副好脸蛋,无论是对女人还是对男人都是一件好事,因为脸是长给别人看的,给别人一个好印象就是好事的开端。看来“面子”对人至关重要,也是标定每个人特征的最大关键（图1）。对于凝聚态物理学研究对象之一——固体材料来讲,其实也存在类似的“面子”问题。下面我们就先来看看这个固体的“面子”到底是怎么样的？     

物理——描写自然的“记叙文”

<正>描写自然现象的"记叙文"有"六要素":"时间、地点、人物"和事情的"起因、经过、结果",探究自然规律的物理学同样包含这些要素。就像掌握了"六要素"就更容易写出一篇合格的记叙文一样,把握住物理学的"对象"和"结构",眼前的世界就会变得条理清晰,脉络清楚,那些平日看起来千头万绪、杂乱无章的图像、概念、定律、公式立时就会简洁而优美。     

通过解题培养学生积极思维的一点体会我对布置题目时给学生“提示”的意见

学习物理解习题是其中必不可少的一个环节,同时也是熟悉掌握物理知识过程中的一个有机组成部分。解习题不但可以使学习过的理论知识(物理学的概念、定律、公式等)巩固下来,根据我个人学物理及教物理的经验,仅学习了物理学概念、定律、公式,没有演过习题,就不可能使理论知识真正懂得透彻。所以我认为解习题决不是学习一节理论知识课以后的附加东西,而正是学完一节课过程中的一个重要内容。正因为解题本身也是学习物理理论知识过程中的一个重要的有机构成部分,所以通过解题,也如通过课堂教学一样,能够培养学生积极思维的能力。因此解题本身,便应该是一个使学生有广阔思维活动的场所,教师应该充分注意这一思维活动阵地。我认为只注意课堂教学不批改学生作业;或批改作业时只注意习题对与不对,而不注意从解题中发现学生思维活动的过程,     

虫茧内的生命变化

 一只丑陋的毛虫躲进茧内变成美丽的蝴蝶,简直就是奇妙的魔术。最近科学家终于揭秘了毛虫的变身魔法。研究者利用高效电脑断层扫描机(医生采用同样的技术确定肿瘤和内伤的位置)监控小苎麻赤蛱蝶(一种在全世界分布最为广泛的蝴蝶之一)蛹内的情况。     

首次“看见”离子水合物的原子结构并揭示离子输运的幻数效应

正水是自然界中最丰富、人们最为熟悉,同时也是最不了解的一种物质。Science在创刊125周年之际,公布了本世纪125个最具挑战性的科学问题,其中就包括:水的结构如何?2015年,《德国应用化学》也将水的相关问题列入未来24个关键问题之一(排第四)。水可以说是"soft in nature, hard in science"。虽然水分子的结构简单,但相关问题是复杂的,其中一个很重要的原     

也谈万有引力定律

万有引力定律是体现物理定律普适性的经典楷模,也为后来的库仑定律制定了模板.当然,中学教材在推导该定律时都是从匀速圆周运动入手的.笔者对其过程略有思考,故而也来谈谈. 先说一下笔者讲述万有引力定律的大致过程:首先是由苹果砸醒牛顿的故事引入,之后引导学生猜测苹果所受重力与月球所受向心力是同一性质的力.即是说,若是在太空中给苹果一个适当的初速度,它可以像月球一样旋转而不掉下来;反过来,若是一个巨人伸出手来将旋转的月球拦住,然后再松开手,那么月球也会像苹果一样掉下来.接着就跳转到太阳系,猜测太阳与行星之间也存在同样性质的引力.本节内容正是要寻找能够将这三种力统一的普适表达式.     

论范氏气体方程和理想气体状态方程的关系

一般认为范氏气体方程在大体积极限下和理想气体状态方程一样.不过理想气体还要求满足焦耳定律等,也就是内能对体积的偏导数为零.由于内能对体积的偏导数可以化为物态方程的一阶导数,是否能在状态方程一阶导数这一层次上也要求范氏方程的大体积极限和理想气体一致就值得探讨.结果表明:如果在一阶导数层次上比较,范氏气体方程在大体积极限下不能再回复到理想气体.推广范氏方程让范氏系数依赖于温度,可以得到实际气体在大体积极限下的一个渐近形式.     

单电子“看见”单光子

假如单光子的波长比 1 μm小很多 ,则单个光子就可以很容易地被光电倍增管探测到 .在光电倍增管里有对光敏感的物质 ,这些物质装在一个真空管里 ,当一个光子打在其上面时 ,可以产生大量的电子 .这种从一个光子到许多电子的转换在可见光至近红外的范围内都工作得很好 ,但是对较长波长的单个光子来说就不那么好了 .Komiyama等报道 〔1〕,用一个单电子晶体管作探测器 ,在测量波长为几百微米的远红外光子时 ,具有极高的灵敏度 ,这样一个探测器不仅对远红外区 (远红外区覆盖了液体或气体分子的振动谱 )的光谱学研究具有非常大的应用价值 ,而且在…     

水能覆舟，亦能载舟——浅谈锂离子电池中的“水”

正《道德经》有云:"有无之相生也,难易之相成也,长短之相刑也,高下之相盈也,音声之相和也,先后之相随,恒也",这说明人类很早就利用二元对立的事物来发现和认识世界。直到今天,这种思维模式依然在很多学科领域扮演着重要角色。看似一个个势如水火的观点,事实上却是彼此依存、互相渗透的;看似一个个针锋相对的事物,其实又都指向了同一本质。如经济学上有主张政府干预的凯恩斯,就会有支持自由市场的哈