统计物理和复杂系统专题编者按

从20世纪中叶至今,复杂系统研究迅速发展,成为了引人注目并具有广泛应用的新领域.复杂系统要么具有结构的复杂性,要么具有演化的复杂性,在多数情况下二者兼具.不同于传统物理学通常处理的规则介质,许多复杂系统具有复杂结构,近年来受到极大关注的复杂网络结构就是其中最典型的代表.同时复杂系统也可表现为演化行为的多样性和复杂性.即便系统结构并不复杂,系统中的非线性相互作用可能产生复杂的演化行为,包括:形形色色的不稳定性;丰富的斑图动力学;各种各样的自组织、涌现及进化行为等等.物理学从一开始就深深进入了复杂系统研究领域,其中统计物理无疑是研究和理解复杂系统最主要的工具.     

物理学中的演生现象

在物理学过去的发展历史中,还原论的观点一直是物理学工作者进行研究的最基本的指导原则.它对整个学科的发展起到了巨大的推动作用,并取得了辉煌的成就.但是,以还原论为基础来研究和讨论复杂系统的合作现象时,却遇到了前所未有的挑战,从而使演生论的思想孕育而生,并成为当今物理学研究的重要指导原则.文章详细介绍了凝聚物理学中典型的演生现象的形成和发展的历史过程,主要的研究内容和研究方法,以及所取得的重要进展.     

高级、复杂运动中的物理学

 物理学是研究物质最基本、最普遍的运动规律的,它存在于较高级、较复杂的运动形式之中。明白这一点,才能理解物理学探讨力、热、光、电、原子等基本知识的意义,才能引起对物理学科目的重视。     

对中专物理教学改革方向的探讨

物理学的特点物理学是研究物质最基本的运动形式及物质基本结构的科学，而这些最基本的运动形式又普遍存在于其他高级的、复杂的物质运动之中．因此物理学就自然地成为那些高级的、复杂的物质运动形式为研究对象的相应科学（如化学、生物学、医学等）的基础．物理学是一门...     

普通物理学中的模型和解题思路

在研究客观世界时,我们往往采取丢掉次要因素,考察其主要因素的研究方法.这时要把研究的对象从实际中抽象出来,被抽象出来的对象不再是实际的研究对象,但它可表现出实际对象最主要、最令人感兴趣的运动变化规律,它称为实际研究对象的模型.这一种研究方法目前被广泛地应用于各个领域,叫模型法.在普通物理学中它不仅出现于物理学内容中,就是习题解算中也被广泛地使用.一、物理学中的定态、定位和模型建立 普通物理学中研究的是客观物质的物理运动规律,它面临的是复杂的物理现象.例如,研究公路上行驶的汽车运动就很复杂,这里有车身的运动,车轮…     

《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     

等效重力加速度在解题中的妙用

在应用物理学理论求解有关运动规律的题目时,若能巧妙利用等效法,不仅能将复杂问题简洁化,令学习者体会物理学简洁之美,还能消除学生对物理学的畏惧心理,从而激起学生学习物理学的热情.笔者在教学中总结出用等效重力加速度求解有关方面题目的方法,现整理如下.     

一类分数阶混沌金融系统的复杂性演化研究

物理学理论与方法在经济与金融领域中的成功应用催生了一个新的科学分支——经济物理学(econophysics).分数阶微积分系统的复杂动力学现象受到了越来越多学者的关注.本文定性地分析一类分数阶混沌金融系统的均衡解的稳定性及Hopf分岔发生的条件,并运用亚当斯-巴什福斯-莫尔顿预估-校正的有限差分法,通过分岔图、相图和时间序列图对该系统的复杂性演化行为进行仿真研究. 关键词： 经济物理学 分数阶微分方程 金融模型 混沌     

关于理想模型及其在物理学中的作用

中学物理和大学物理所研究的对象,严格说来大都是理想模型.研究理想模型所遵循的规律,为解决实际中大量复杂的物理问题奠定了基础.因此,建立理想模型不仅是物理学的研究方法,也是大、中学生学习物理时必须掌握的一种重要思维方法.     

物理学研究的新领域——探索复杂性

文章介绍了近代科学思想和方法论中的两个基本模式,即还原论和系统论,指出在物理学及其交叉学科中探索复杂系统将是未来科学发展的一个重要领域,它们共同构成复杂性科学.文章说明了复杂网络的一些特殊性质,它们可以用来描述一些复杂系统的结构和功能.作为一个导引,文章还介绍了国内外研究复杂系统的主要学术流派,并重申复杂性研究以及交叉学科对中国中长期科学发展的重要意义.     

物理学与军事武器

 物理学是一门基础学科,在现代社会中,由物理学孕育出的新技术已渗透到生活的各个角落.进入20世纪以来,物理学与其他学科的交叉表现得日益明显和复杂,以至人们往往忽视了其中的科学根源--物理学原理.     

我国凝聚态物理学进展概况

 记得杨振宁先生曾在中国第三届吴健雄物理奖大会上说过:“物理学在二十世纪最后的这些年,发展的方向非常之多。……非常高兴的是刚才黄昆念的六个初选的工作题目,都是凝聚态物理方向的,这是非常正确的方向。我个人认为,凝聚态物理是以后十年、二十年物理里头最有发展的方向。”“这么多的中国年轻人,走到凝聚态物理的方向,表示这个方向是很正确的”。 现代物理学发展的历史,也证实了杨振宁的看法。大家知道,物理学的研究一直是从处理简单系统的规律入手,如牛顿力学、麦克斯韦的电动力学都是如此。不过,诚如冯端在一篇题为《21世纪的凝聚态物理学》文章所言,在经典物理学中物的成分较小,理的成分较大。但自从量子力学和统计物理的发展使人们掌握了认识物质世界的钥匙后,物理学中物的成分与理的成分相互平衡,平分秋色。随后是粒子物理与凝聚态物理分道扬镳,前者探索更微观领域内简单系统的基本规律,而后者则面向复杂的物质世界。     

面向物理学前沿从力学“绪论”开始

本文介绍作者在讲述力淡绪论课时如何揉进物理学前沿内容，从人类对自然界的认识规律，从物理最基本的追求和物理学的总目标－自然界的统一，以及从物理学的现状，不断地把学生从古老的经典力学中带到物理学前沿去瞻望。     

基本粒子研究在現代物理学发展中的地位

基本粒子的探索和科学本身同样古老.物理学不断地努力了解物质的基本构造,因此基本粒子的探索常常成为物理学中最前哨的部分.随着物理学的发展,基本粒子研究从化学转到了原子物理学,接着又转到了原子核物理学.在不到十年以前,又从原子核物理学分离     

非平衡与多相复杂系统模拟研究—Lattice Boltzmann 动理学理论与应用

在自然界和工程物理领域存在大量的非平衡、多相等复杂系统和复杂行为。Lattice Boltzmann (LB) 方法起源于复杂系统复杂行为研究的格子气或元胞自动机模型;其中,现代版 的Lattice Boltzmann Kinetic Model (LBKM) 植根于非平衡统计物理学的基本方程—Boltzmann 方 程。本文从物理学视角评述LB 方法,给出单松弛因子和多松弛因子LBKM 构建的统一理论,介 绍其在非平衡与多相复杂系统研究方面的应用。简单列举LB 在多相流、可压流、材料动理学等 方面的进展,重点介绍使用LB 研究流体界面不稳定性、燃烧等问题的工作。本文所重点传递的 信息为：可以通过宏观量研究系统的非平衡行为、可以提供系统偏离热力学平衡引发的宏观效应 是LBKM 建模优越于宏观连续介质建模的地方;除了可以从更基本的层面理解相应物理系统的 特征、机制和规律外,这类研究结果可以为现有程序或软件中宏观模型的改进（例如修正项的构 造）提供物理参考。     

专题:软物质研究进展

正编者按在物理学研究的早期历史上,很多享誉世界的大科学家如爱因斯坦、朗缪尔、弗洛里等,都对软物质物理的发展做出过开创性贡献.自de Gennes 1991年正式提出"软物质"概念以来,软物质物理学发展更为迅猛,不仅极大地丰富了物理学的研究对象,还对物理学基础研究,尤其是与复杂体系、非平衡现象(如生命现象)密切相关的物理学提出了重大挑战.作为物理学与数学、化学、生物学、工程等学科的重要交叉点,软物质物理的研究无疑对推动多学科的交集协同发展有着极其重要的作用.     

专题:软物质研究进展

正编者按在物理学研究的早期历史上,很多享誉世界的大科学家,如爱因斯坦、朗缪尔、弗洛里等,都对软物质物理的发展做出过开创性贡献.自de Gennes 1991年正式提出"软物质"概念以来,软物质物理学发展更为迅猛,不仅极大地丰富了物理学的研究对象,还对物理学基础研究,尤其是与复杂体系、非平衡现象(如生命现象)密切相关的物理学提出了重大挑战.作为物理学与数学、化学、生物学、工程等学科的重要交叉点,软物质物理的研究无疑对推动多学科的交集协同发展有着极其重要     

物理学与农业现代化

物理学是一门发展较早、理论系统较严密、实验手段较先进的基础学科,它是自然科学的重要组成部分.物理学的基本课题是发现和支配自然界中物质的基本运动规律,借以解释已观察到的和预测未知的自然现象.物理学的每一重大发现,往往对其他科学产生深刻的影响.目前,物理学的理论、概念、模型和方法已深入到农业生物科学的各个领域中,并对提高农业生产的科学水平起着越来越重要的作用. 物理学研究的是物质最基本的运动形态.它所观测的空间范围小到 10-14—10-15厘米,大到百亿光年,大小相差1040倍以上;观察的时间过程,短到10-23-10-24秒的瞬间,长到…     

物理学在技术科学发展进程中的作用

 物理学是研究物质运动的最一般规律及其基本结构的科学,是自然科学中最基本的学科之一,物理学研究范围很广,包括从基本粒子到整个宇宙,力、声、热、电、光等各种现象。     

从原子到超原子的原子层次新机遇

为何超原子如此重要？从发展过程来体会,是因为终于可以把纷繁复杂的团簇结构以量子力学属性实现物理规律把握,从而为以团簇作为基元的物性表征与调控包括相关的制造和功能应用提供了基于原子层次的抓手. 因此可以认为,由团簇科技发展到超原子的物理学研究是必然的,所以,我们提出了超原子物理学的概念和范畴. 超原子作为归属于分子的多原子复杂系统,它的电子结构与原子有相近性,凸显了超原子系统中相互作用有深刻且丰富的物理内涵. 依托于原子物理学的巨大成就,将原子层次的科技能力结合到超原子研究上,将开辟新的领域方向,促进从结构出发的传统研究思路转变到以功能为核心的研究范式,从而带来新的发展机遇.