美与物理学

在 2 0 0 1年清华大学建校 90周年的庆祝活动中 ,著名物理学家 ,清华大学教授杨振宁先生分别在清华大学经管学院报告厅和在清华大学举办的香港凤凰卫视中文台“世纪大讲堂”上作了“美与物理学”的精采报告 ,受到广大听众的热烈欢迎 .本刊特将杨振宁先生的该篇讲演 (原载于《杨振宁文集》文一百二十二 )转载于此 ,以飨读者 .     

记录身边的历史

2018年9月,杨振宁先生说,国内对于20世纪科学发展史方面的各种分析、介绍和记载工作做得很不够,“尤其对于中国科学家的贡献的记载分析工作,不是做得不够,而是根本做得一塌糊涂。”他还举了正反两个例子:国内有人生造了“康普顿—吴效应”这个词,拔高吴有训先生在这方面的成就;杨振宁和李炳安在1980年代合作发表了历史研究论文《赵忠尧与电子对产生和电子对湮没》。     

当代理论物理发展趋势之我见——杨振宁学术思想启发的若干思考

欣逢杨振宁先生百年诞辰,已有不少文章总结了杨先生对当代物理学发展的重要科学影响.笔者认为,作为当代最伟大的理论物理学家之一,杨先生不仅以诸多具体的科学贡献推动了当代物理学革命性的进步,而且其独特的科学风格在国际学术界独树一帜,其学术思想更是深邃隽永、对中国和世界的物理学发展有长远的启发作用.笔者将结合学习杨振宁科学思想的体会,联系自己在理论物理研究方面的科学实践(包括在1992—1994年跟随杨先生对量子开系统、超导相变和冷原子物理方面的探索),对当代理论物理发展趋势提出一些个人的看法.文章将通过具体实例,阐述为什么要做"美或有用"的理论物理;为什么基本物理的理论在一段时间内可以与直接的实验验证保持距离?对于后者,本文还从科学方法论(哲学)的角度就理论预言与实验证实的关系进行较为深入的讨论.着眼于"有用"的理论物理-应用理论物理,笔者强调了国家需求驱动的科学研究与自由探索一样,也会导致基础物理的重要突破.     

杨振宁先生的物理成就

正杨振宁先生一系列物理文章几乎就是20世纪下半期理论物理的发展史,考虑到对物理发展的影响,可以用"伟大"二字形容。已有许多书刊文章(包括本刊于2014年第1期刊发的施郁的文章《物理学之美:杨振宁的13项重要科学贡献》)对杨先生科学成就进行介绍。如果试图从后学者角度扼要概括杨先生的学术思想,大胆评述如下:     

宇称不守恒问题及其逻辑结构

<正>1956年,李政道(T.D.Lee)和杨振宁(C.N.Yang)提出了弱相互作用中宇称不守恒假说,1957年,吴健雄(C.S.Wu)及其同事完成了假说的实验证实工作,随后,李政道和杨振宁共获当年的诺贝尔物理学奖。李、杨二人从提出假说到获得诺贝     

杨振宁谈他成动的原因

《科学》杂志1992年第3期刊载了华东师范大学数学系张奠宙的“特稿”:“杨振宁和当代数学”.此文包括作者和杨振宁的大量对话.杨振宁谈到他的成功“除了机遇和环境因素之外,似乎有两个原因是主要的.弟一个是:面对物理学中的原始问题,不要淹没在文献的海洋里!”“有些人喜欢做锦上添花的事。可是他那个‘锦’就不一定对,你那个‘花’也就没什么意思了.” 杨振宁在回答应该多研究“大问题”,还是多关注“小问题”的提问时说:“我的老师费米曾回答过这个问题.他说,多半时间应该做小问题.大问题不是不可以做,只是成功机会较小.通过小问题的训练,…     

南开大学数学所理论物理研究室简介

 在陈省身教授、杨振宁教授提议下,南开大学数学所理论物理研究室于1986年6月筹建,由何国柱教授任代室主任,杨振宁教授担任数学所学术委员会委员,负责建立理论物理研究室.并拟定由十二位科学院研究所及一些高等院校有关专家组成组织委员会,负责安排研究室对外开放与学术活动.杨振宁教授亲自提出研究室初期的研究方向为“可积动力系统与一维、两维凝聚态模型”.本着“立足南开,面向全国,放眼世界”的精神,开展工作.     

直到发现正是我们自己——读甘幼玶著《杨振宁评传》

本书由广西科学技术出版社推出,甘幼玶著,1992年第一版。 全书史料丰富,但仍以评论为主。内容包括:评述杨振宁和李政道合作发现弱相互作用宇称不守恒规律、记杨振宁在统计物理学领域的成就、评述杨振宁—米尔斯规范场理论革命性的意义、记杨振宁读书教学四十五年的生涯;最后以“杨振宁的成功之路给我们的启示”为概括。作者为理论物理教授,学识渊博,兼备向读者娓娓动听解说的热忱,以深入浅出的语言把艰深的科学问题化解为明白的道理。     

美与物理学

今年 9月 2 2日是当代物理学大师杨振宁教授 80华诞 ,杨教授学术上的卓越成就和严谨的治学思想 ,深深地影响着我国物理界几代学人 .值此杨教授诞辰之际 ,特转载他的“美与物理学”一文 ,以飨读者 ,并遥贺杨教授健康长寿 .     

《三十五年心路》之译后记

世界著名物理学家,1957年诺贝尔物理学奖得主杨振宁教授把他的大作“Selected Pa-pers,1945—1980,With Com-mentary”寄赠译者。这大十六开本洋洋洒洒596页的巨著,选载了杨先生1945至1980年的75篇物理学论文。它们是杨振宁先生总数多达三百的论、     

BSA-SDS-Ag聚合物纳米微粒的制备及其水凝胶性质的研究（Ⅰ）

报道了BSA－SDS－Ag聚合物纳米微粒的制备及水凝胶的性质,用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、傅里叶变换红外（FT－IR）光谱考察了这种聚合物微粒的结构,微粒粒径32nm左右,用UV／Vis光谱及SEM考察了冰凝胶的性,表明Ag^ 离子先与BSA产生化学键合,再学原了Ag粒,进行聚合成网状结构的聚合物。     

傅里叶望远镜外场实验性能改进和结果分析

为了实现对傅里叶望远镜成像系统更接近实际的仿真,改进了外场实验系统结构。采用反射式目标,利用准直扩束镜替代空间滤波器和准直透镜,使用大靶面电荷耦合器件作为监视器。在无大气和包含200m水平大气两种情况下,分别对2.5mm的4种不同空间频谱分布目标进行实验。实验选用9×9,17×17,33×33和65×65傅里叶分量分别进行重构。最高成像角分辨率为3.5″。结果表明含大气与无大气重构结果的Strehl比值相近,从而证明傅里叶望远镜成像系统能够克服下行链路低阶大气扰动的影响。     

Optical investigation of dynamics of phenomena of laser-based lithotripsy

Using time-resolved high-speed shadowgraphy, the dynamics of phenomena due to laser-based lithotripsy is studied. Collapsing mechanism of bubble formed therein is investigated. In order to study the mechanism, the optically implemented mathematical morphology is applied. The study of the shape of the plasma and the collapsing region of the bubble of fluid that we are studying can possibly be used for practical application for laser-based lithotripsy.     

Symmetry of Lagrangians of nonholonomic systems of non-Chetaev’s type

This paper studies the symmetry of Lagrangians of nonholonomic systems of non-Chetaev's type. First, the definition and the criterion of the symmetry of the system are given. Secondly, it obtains the condition under which there exists a conserved quantity and the form of the conserved quantity. Finally, an example is shown to illustrate the application of the result.     

混合物物态方程的计算

 在采用体积相加原理计算混合物物态方程的基础上,建立了一种物理模型确定混合物温度。根据混合物中各组分温度和压强平衡条件,采用压强-密度迭代方法计算给出混合物物态方程,编制了两种组分的混合物物态方程计算程序。为检验建立的温度模型的合理性及程序的有效性,分析了不同密度、温度状态的氢（H2）和钨（W）组成的混合物状态参量,计算了以下情形及其组合情形的混合物物态方程：H₂和W以不同质量比混合;质量比固定,单组分状态不同;温度区间和密度区间不同。研究表明:实际应用中在建立的混合物温度模型基础上确定的混合物物态方程是合理的。     

Infrared Quantitative Study of Acetylation of Microspheres of Polystyrene

Abstract

Fourier transform infrared spectroscopy has been used to study quantitatively the acetylation of monodisperse polystyrene microspheres with diameters ranging from 7 to 9μm. The CH₂ stretching infrared vibration mode at 2921 cm^?1 was used as the internal intensity standard. The acetylation extent could be easily measured by comparing the relative intensities of the bands of acetyl group (1678, 1415, 1359 cm^?1) or the bands due to the para-substituted benzene ring to the band at 2921 cm^?1 from the calibration curve.     

在磁场作用下水的特性的变化和它的变化机理

我们研究了在磁场作用下水的光学性质和电学性质等的变化,实验发现它们的这些特性和未受磁场作用的水有重大改变特别是在红外光谱和拉曼光谱中的变化更加明显,这种现象就称为水的磁化。我们从水的中红外光谱得知在3000~3800 cm-1的范围内有奇特的六个峰值存在,从水分子结构和红外光谱的特性出发了解到它们分别代表了自由水分子的OH键的对称与反对称的振动,众多水分子通过氢键连接而成的线性链和环形链的OH键的对称与反对称振动,于是从这个实验我们看到了在这个水中存在有众多水分子结合成的环形氢键链的存在。我们用水分子的极化特性,一阶相变的特性和实验进一步证实了这些环形链的客观存在,根据质子或氢离子在氢键系统中传递理论得知在磁场的罗仑兹力作用下处于水中环形氢键链中质子能够进行传导产生环形电流.这些环形电流象一个分子电流或是个小磁体,它们能彼此相互作用或与外加磁场相互作用,从而改变了水分子的分布和结构状态,导致了水的一些特性的变化,这就是水的磁化的分子机理,我们用这个机理解释了我们从实验中所发现的磁处理过的水的特性如饱和效应和记忆效应等,因此这是非常有趣的实验和现象.     

Application of the method of X-ray fluorescence analysis for determination of the degree of chlorination of copper phthalocyanin

To whom correspondence should be addressd.     

Electron microscopy study of aggregation of microclusters of sulphur

A study of aggregation of sulphur particles in colloidal suspension of sulphur in water-methanol mixture using TEM and electron diffraction is reported. From the micrographs the aggregates formed have been found to be random and tenuous indicating a fractal structure. The electron diffraction patterns of the aggregates are used to study the mechanism of diffusion and reaction limited aggregation.     

混合物状态方程的计算

多介质流体动力学过程的数值模拟往往涉及混合物状态方程的计算. 做图法和Newton 法是混合物状态方程计算常采用的方法, 前者虽直观精度却差, 后者计算效率高却只具有局部收敛性, 当解与其初始猜测值相差较远时Newton法不一定能够获得收敛解. 为此, 本文给出一种具有大范围收敛性的嵌入算法(imbedding method)求解混合物状态方程, 其基本思想是通过引入嵌入参数, 将待解的混合物状态方程和易解的混合物状态方程线性组合, 构成嵌入方程组, 当嵌入参数从0连续地变化到1 时, 嵌入方程组的解由易解的混合物状态方程的解连续地变化为待解的混合物状态方程的解. 嵌入方程组可由Newton法迭代求解, 也可转化为以嵌入参数为自变量的常微分方程组, 从而易于由成熟的计算方法如梯形法等进行求解. 进一步利用热力学基本关系, Maxwell形式的微分方程描述了压力和温度随嵌入参数的演化速率与应变速率和组分质量分数演化速率的关系. 对铅锡混合物热力学量的计算表明了本文算法的有效性.