均匀磁场中电荷的量子运动和规范不变原理

一、问题的提出 自从1960年Bohm-Aharonov效应的实验证实[1]及1975年吴大峻和杨振宁关于规范相因子的出色工作后,[2]人们已普遍地接受了这样的观点,即量子力学中的矢势比它在经典力学中的作用要重要得多.[3]由于矢势的选择方法只有一种,即它的旋度必须给出磁场强度,因此,经典力学中的规范不变性只是经典电磁相互作用自动满足的一种对称性,并没有给经典力学带来任何新东西.但是,在现代物理学中.规范场理论的研究表明是不变性支配了相互作用,电磁场只是自然界存在U(1)局域规范不变相互作用的必然体现[4].在非相对论量子力学中,电磁相互作用…     

《凝聚态物理学》(冯端和金国钧著)一书的读后感

<正>凝聚态物理学是近30~40年来在物理学领域"凝聚"出来的一个热门词汇,它代表了物理学中一个十分广阔的领域.在它的名义下凝聚了以前已经广为研究的固体物理和近30~40年来迅速发展起来的"软"物质物理,其中包括了液晶、乳胶、聚集物、电磁流体、多相流体、颗粒体等,乃至包括生命物体中的聚集体;更有甚者,有时还把一些"复杂系统"中有些与物理规律相似或者可以凭借物理上一些理论方法进行研究和分析的相关交叉内容都融合到这一"凝聚态物理学"的名义     

不同规范下横场与纵场的特性分析

文章按照矢量场分解为横场和纵场的方法,采用亥姆霍兹定理,研究电磁场的性质与结构.对不同规范下电磁场的横场和纵场特性进行分析与比较,讨论电磁场与源之间的对应关系.结果表明,电磁场问题由电荷场和电磁波动场两个相互独立的问题组成,远区辐射场由横场部分决定,纵场部分并不辐射出去;电磁势函数存在过多自由度可以归因于纵场分量的不唯一性,标量势所满足的方程并不独立于各自对应的矢量势所满足的方程.     

场论小史谈:奥斯卡·克莱因及其矢量规范理论

<正>在物理学史中,科学史家对很多著名物理学家已经有诸多研究。本文介绍一位重要的但非特别著名的物理学家——瑞典物理学家奥斯卡·克莱因(Oskar Klein,1894~1977)。他于1938年在波兰华沙一次物理学研讨会上提出了一个矢量规范理论和电磁力-核力统一场论模型。该工作本可以使得他成为近代物理学巨擘,但因为各种各样的原因,他的理论并没有受到他的同时代人的足够重视。虽然有关他的理论在物理学史和一些专业文     

纤维丛、规范场和杨-米尔斯方程之间的类比——学科融合研究的一条途径

现在，规范场是物理学中重要的研究领域，而纤维丛则是数学中的热门课题.从本质上讲，就是杨-米尔斯方程将规范场与纤维丛二者联系起来，成为它们的理论的发端.本文着重从物理概念出发，分别论述规范场在物理学中、纤维丛在微分几何中相关概念的形成、发展，以及其与杨-米尔斯方程之间的关系，以使更多的相关专业读者能在这一重要的领域中产生探索和创新的热情，进行深入的研究，促进它在物理、数学和相互交叉课题中取得进展.特别是通过矢量势的旋度运算给出杨-米尔斯方程的一种新的数学表达形式，阐明了它的空间属性，由此能更好地将这三者联系起来，可以加深对纤维丛的联络在更深层次的了解，由于此类问题是一个新的研究方向，值得有志者去深入探索.     

"电动力学"中的矢量及矢量微分运算浅析

物理学专业四大力学中,相对而言常有学生反映学习《电动力学》面临的难度明显大一些.本文根据教学经历对此作一个粗浅的分析,表明难点就在于是否使初学者充分认识矢量及其矢量微分运算的特殊基础地位.因为“电动力学”要同时研究电磁系统的时间演化和空间局域作用,所以从基本方程的形式到方程的求解,从恒定场到电磁场辐射,各部分内容无一能够离开矢量及其矢量微分运算,因而物理规律的表达形式和相关的数学运算过程都相对比较复杂.只有充分理解矢量本身的定义,熟悉对它的矢量微分运算,才能合理表达和深刻理解各部分物理定律及其应用.     

Aharonov-Bohm效应的验证

验证Ａ－Ｂ效应，是现代物理学中一个重大问题．它使量子理论受到严峻的考验，并使电磁场理论引起变革和发展．自从１９６０年对首次的实验结果有所争议以来，经过二十多年的探索，电磁矢势的Ａ－Ｂ效应终于获得确证．本文着重介绍这一验证的思想、方法和结果．     

电磁场矢势和标势的规范变换及规范不变性的一个实例

在电磁学中,当考虑由电荷电流分布激发电磁场的问题时,引入标势（？）与矢势A给求解电磁场问题带来很大的方便,且标势（？）与矢势A满足规范变换与规范不变性.近代物理学中,规范变换是作为基本方法而引入的,     

高能物理学de发展及其展望

 高能物理学、亦称粒子物理学,是在原子、原子核和宇宙线的研究中诞生的.在原子的研究中发现了电子和光子,建立了量子力学和量子电动力学.量子电动力学是一种最简单的量子规范场论.以后提出的量子非阿贝耳规范场论是当前粒子物理基本理论的基础.在原子核的研究中发现了质子和中子,并且发现:除了二十世纪以前发现的万有引力相互作用和电磁相互作用以外,自然界还存在着另外两种基本相互作用:强相互作用和弱相互作用.     

Boojum的故事

最近我一直在参与全国自然科学名词审定委员会公布的1996年版物理学名词的修订工作,修订的主要原因是近一二十年来物理学在多个领域有长足的进展,相关的名词需要补充和规范.在讨论到B字头名词时,boojum一词义浮现在我的脑海中.     

"没有"与"为零"的区别--兼谈"能量"概念的物理意义

笔者最近有机会听了一些老师的初中物理课，在一些老师的“内能”概念教学实践中，笔者发现他们总是在想方设法运用各种教学手段强调如下两个教学要点：     

一种“类耗散系统”中的“类Ⅴ型阵发”

一类不连续不可逆保面积映象可以展示类似耗散的行为,因此可称其为“类耗散系统”.在一种类耗散系统中观察到了椭圆周期轨道及其周围的椭圆岛与映象不连续边界碰撞而消失的现象.周期轨道消失后,经过一系列过渡椭圆周期轨道之后,系统的行为由一个混沌类吸引子主导.在混沌类吸引子刚刚出现时,混沌时间序列呈现层流相与湍流相的无规交替.这一切都与不连续耗散系统中发生的Ⅴ型阵发的相应性质十分相似,因此可称为“类Ⅴ型阵发”.然而,当混沌类吸引子刚刚出现时,仅可以找到最后一个过渡椭圆岛的“遗迹”,并不存在它的“鬼魂”,因此类Ⅴ型阵发不遵从Ⅴ型阵发的特征标度规律.反之,混沌类吸引子的鬼魂却存在于最后一个过渡椭圆周期轨道的类瞬态过程中,因此在类Ⅴ型阵发导致混沌运动的临界点之前,由此“类瞬态混沌奇异集”中逃逸的规律就成为标志这一种临界现象的标度律.这与Ⅴ型阵发又根本不同. 关键词： 类耗散性 类混沌吸引子 类Ⅴ型阵发     

浅议"做功"

关于功的概念高中物理的定义是:作用在物体上的力与物体在力的方向上产生的位移之积即为该力对物体所作的功.     

“淇淇”辞世

本刊在1999年第18卷第2期曾刊登了应崇福院士所著“南下访‘淇淇’”一文。据媒体报道,“淇淇”已于今年（2002年）7月14日辞世。消息传出后,原饲养单位两天内收到各界表示关注的电子邮件、传真、电话等40余份（见《光明日报》2002年7月17日A2版）。     

Dancing "atoms" and "molecules" of luminous gas-discharge spots

Highly localized, dynamic particle-like excitations are observed in a dc-driven, quasi-two-dimensional gas-discharge system. These localized excitations undergo a transition from isolated to aggregated state as the discharge current is increased. Although they provide us a macroscopic analogue of microscopic atoms and molecules, they are quite distinct from the latter in the point that they exhibit a rich variety of complex dynamics. The fact that these localized excitations can show synchronous dynamics even in distant places, together with recent theoretical studies, indicates that a global coupling plays an important role on the dynamics of such localized excitations.     

指南针从"理"到"文"——从物理学出发进行"文理综合"的探索

编者按:目前在我国掀起了新的基础教育改革浪潮,提出了新的教育理念,制定了课程标准,新编写的教材已在少数地方试用.面临这种形势制约改革成败的重要问题之一--新的评价体系,亟待改革完善.此文既涉及课程的构建,也涉及评价和测量.发表此文意在引起广大读者对这些问题的关注,并积极参加讨论.     

Pressure-driven "molecular metal" to "atomic metal" transition in crystalline Ga

We present the ultrasonic study of gallium (Ga I) under high pressure up to 1.7 GPa, including the measurements of the density and elastic properties during phase transitions to Ga II and to a liquid state. The observed large drop of both bulk and shear moduli (by 30% and 55%, correspondingly) during the phase transition to Ga II, as well as the increase of the Poisson's ratio from typically "covalent" ( approximately 0.22) to "metallic" ( approximately 0.32) values, experimentally testifies to the coexistence of a molecular and metallic behavior in Ga I and to the disappearance of the "covalency" during the transition to Ga II. A high value of the pressure derivative of the bulk modulus for Ga I and the increase in the Poisson's ratio can be associated with the weakening of the covalency in compressed Ga I and considered as a precursor of the transition to normal metal.