物理学与材料科学结合的机遇与挑战

物理学，特别是凝聚态物理学与材料科学的交叉在近几十年已取得丰硕的研究成果，文章分四部分：（1）简要介绍了材料与材料科学的基本概念；（2）回顾近代历史上物理学与材料科学交叉的一些典型例子；（3）介绍在表面和界面、缺陷、理论和模型、微结构表征、新材料以及新工艺等领域物理学与材料科学交叉的简况及材料研究的一些前沿问题；（4）讨论物理学在纳米材料发展中的作用。     

大学物理总结课

从物理学特别是近代物理学的发展和研究中，可以归纳、总结出一些重要的观点，并得到很多启示，下面仅就科学和生产、理论和实验、相对和绝对、继承和创新四个方面的问题，作一些归纳和小结。     

地震预测与统计物理

将现代统计物理学的理论和方法应用于地震和地震预测问题的研究，近年来取得了长足的进展，成为物理学和地震学之间一个最为活跃的交叉领域，这一领域所取得的成果，例如，将地震作为一种临界现象的模型，不仅丰富和深化了对地震的认识，而且改变了地震预测研究中的一些传统观念。文章介绍了这方面的研究进展，讨论了与这一领域相关的一些重要的物理概念和悬而未决的科学问题。     

当代凝聚态物理学的发展

本文简述了当今凝聚态物理学发展中的一些比较活跃的领域．分四节进行论述：首先讨论了新的有序相的探索与研究，然后分别论述了低维体系与无序体系的物理学，最后讨论了人工微结构材料及其物理学．     

物理学研究的美学精神

美是自然的属性，审美是人类的天性；物理学家在物理学研究中，用简单，对称，和谐美的原则对大自然规律进行审美描述，从而获得了许多重要的成果，物理学家坚信；美与真相伴，“由美求真”是认识自然规律的方法论原则之一；由这一原则出发，形成了物理学研究的美学精神，本文对此作了一些介绍。     

物理学研究与微电子科学技术的发展

回顾了微电子学的诞生和微电子技术的发展历史，展望了微电子技术未来的发展趋势。在微电子技术延生和发展中具有一些里程碑式的发明，如晶体管、集成电路、集成电路平面工艺、MOS器件、微处理器、光刻技术、铜互连工艺的发明等，其中物理学研究和突破起子关键的基础作用。在社会需求、物理学研究和技术进步的推动下，微电子技术一直并将继续以特征尺寸缩小、集成度提高的模式，按摩尔定律预测的指数增长率发展。微电子技术的发展，不仅为物理学的研究提供了崭新的技术基础，而且为物理学研究展现了更为广阔的空间。但随着器件特征尺寸逐渐缩小并逼近期物理极限，微电子技术的发展将受到来自于材料、工艺和物理基础等方面的挑战，并呈现出多维发展的趋势，这些挑战涉及了微电子学与物理学的共同理论基础，需要二者互相锲合，期待新的突破。     

原了分子物理学研究课题的分析

根据近期召开的几届国际加速器和原子分子物理专题会议内容和物理摘要，分析了原子分子物理学的研究现状和发展趋势，归纳了目前研究的一些课题和今后的研究方向。     

谈物理学史的教育功能

物理学史是研究物理学发展历史的科学，它不仅真实地记载了物理科学形成发展的历程，不仅包含物理科学知识体系逐步成熟发展的过程，也包括科学家们探索、追求真理的事实与故事，包含着丰富的“教书育人”因素．在高中物理教学中，物理学史内容并没有形成系统，只是有一些零散的识记内容，高考对此的要求也很低，因此在实际的教学中往往未得到重视．     

从物理概念的发展谈基础物理内容现代化

章认为教学内容现代化是基础物理改革的一个重要方面。由于物理学迅速发展，必然会引起一些基本物理概念的变革，而物理学迅速发展，必然会引起一些基本物理概念的变革，而物理教学有必要给学生一个与目前物理学发展水平相适应的物理概念。章通过物理学中的对称性，粒子与场及其真空，宏观量子现象以及非线性物理学等四个方面的物理概念的历史发展和当前的进展，来说明基础物理教学内容现代化的必要性。     

开设物理学史课之我见

近年来，国内许多高校都在开设物理学史方面的课程，有的是作为公共选修课，有的是作为必选选修课，但不论怎样，对开设物理学史课都给予了很高的重视，但是，若做些深入的调查，我们就会发现，无论是为什么要开设这门课、怎样开设这门课等等这些基本的问题上，或者是从开设者的主观意图，与接受者的响应和得出的效果等方面，调查结果都相差很大，我也对开设物理学史课做过一些思考，并有过一些实践，这里，谈一些我对开设物理学史课的看法。     

系统生物学中的物理问题

在20世纪末到21世纪初的十多年里,生命科学,特别是分子生物学发生了令世人瞩目的变化.生命科学研究飞速发展使人们相信21世纪是生命科学的世纪.与此同时,人们也越来越清楚地意识到生命科学研究的质的飞跃不可能由生物学家独立完成.数学、物理、化学、力学、信息科学在生物学研究中必将担任越来越重要的角色.文章通过介绍几个作者参与的系统生物学研究工作,探讨物理学在系统生物学中应该并能担任的角色.     

从液晶显示到液晶生物膜理论：软凝聚态物理在交叉学科发展中的创新机遇

世界之交,物理学正在与化学、材料科学、生命科学等相互交叉形成新的学科,凝聚态物理为例,在传统的固体物理以外,最近几年又诞生了一门新学科－－软件体物理、或称为复杂流体,液晶 物质凝聚态的重要研究对象,６０年代发展起来的液晶显示技术与７０年代创立的液晶生物膜理论,充分显示了软凝聚态物理在２１世纪的信息与生命科学时代将发挥重要的基础学科作用,是科学技术富于创新发展的领域。     

All basic condensed matter physics phenomena and notions mirror in biology — A hypothesis,two examples and a novel prediction

A few billion years of evolutionary time and the complex process of ‘selection’ has given biology an opportunity to explore a variety of condensed matter phenomena and situations, some of which have been discovered by humans in the laboratory, that too only in extreme non-biological conditions such as low temperatures, high purity, high pressure etc., in the last centuries. Biology, at some level, is a complex and self-regulated condensed matter system compared to the ‘inanimate’ condensed matter systems such as liquid ⁴He, liquid water or a piece of graphite. In this article I propose a hypothesis that ‘all basic condensed matter physics phenomena and notions (already known and ones yet to be discovered) mirror in biology’. I explain this hypothesis by considering the idea of ‘Bose condensation’ or ‘momentum space order’ and discuss two known example of quantum magnetism encountered in biology. I also provide some new and rather speculative possibility, from light harvesting in biological photosynthesis, of mesoscopic excition condensation related phenomena at room temperature.     

Galactic searches for dark matter

For nearly a century, more mass has been measured in galaxies than is contained in the luminous stars and gas. Through continual advances in observations and theory, it has become clear that the dark matter in galaxies is not comprised of known astronomical objects or baryonic matter, and that identification of it is certain to reveal a profound connection between astrophysics, cosmology, and fundamental physics. The best explanation for dark matter is that it is in the form of a yet undiscovered particle of nature, with experiments now gaining sensitivity to the most well-motivated particle dark matter candidates. In this article, I review measurements of dark matter in the Milky Way and its satellite galaxies and the status of Galactic searches for particle dark matter using a combination of terrestrial and space-based astroparticle detectors, and large scale astronomical surveys. I review the limits on the dark matter annihilation and scattering cross sections that can be extracted from both astroparticle experiments and astronomical observations, and explore the theoretical implications of these limits. I discuss methods to measure the properties of particle dark matter using future experiments, and conclude by highlighting the exciting potential for dark matter searches during the next decade, and beyond.     

颗粒物质(上)

颗粒物质是地球上存在最多、最为人们所熟悉的物质类型之一．大量颗粒组成的离散态物质体系具有特别的性质和运动规律．颗粒物质表现出许多不同于固、液、气物质的奇特现象和独特的运动规律．由于对颗粒物质运动规律的理解具有重要科学意义和应用背景，近十年来颗粒物质研究逐步成为物理学研究中的一个活跃领域．文章综述了颗粒物质的一些主要特性，如颗粒物质的静态性质、振动行为、流动特性等，其中也包括文章作者的一些新近研究结果．限于篇幅，文章分为上、下两部分发表．第一部分在对颗粒物质作一般介绍后讨论颗粒物质的静态特性，第二部分则主要讨论颗粒物质振动时的行为和流动性质．     

暗物质的直接实验探测

暗物质研究是21世纪粒子物理、天体物理和宇宙学最重要的前沿科学课题之一.暗物质被天文学中的引力效应所观察到,但对它的存在和认识仍旧是个谜.文章主要论述了对弱作用大质量暗物质粒子(WIMP)直接探测的基本原理、各种直接探测技术、当前的实验进展和发展方向.最后给出了最近的实验物理结果.     

Brief History of a Relativistic Century

More than one century is passed by the publication of special relativity and few less by the birth of general relativity. Despite the great experimental successes of these theories, the study of the universe, is plagued by numerous unsolved problems. For example one of the most problems in cosmology is the cosmological constant, which governs the expansion of the universe, also known as dark energy. A substantial portion, about 60%, of the mass-energy in the universe is in a form of mysterious energy that is pushing the cosmos apart at an accelerating rate. What is this energy, and where does it come from? Cosmologists have no real idea. Although given a similar name, there is another problem in cosmology, the so-called dark matter, which is actually unrelated to dark energy, except insofar as they involve things we don’t understand. About 90% of the mass in the universe is in an apparently invisible form of matter that we call dark matter. This dark matter can only be measured by the gravitational pull it has on objects around it, and all galaxies we observe contain large halos of it, often extending for hundreds of thousands of light years beyond the edge of luminous matter. Is this dark matter actual matter, such as weakly interacting massive particles, or perhaps it is just an observational artifact caused by an improper theory of gravity? Another mystery is why there is so much more matter than antimatter in the universe. According to physical theories, these forms of matter are essentially equivalent, but conventional matter is observed in much greater abundances than antimatter. In this paper we summarily introduce the principal alternative theories proposed during one century of relativity.     

认识电子

回顾电子发现１００年的历史,介绍目前凝聚态物理学中准电子分数电荷实验进展及电子双缝干涉实验的改进。     

Quantum mechanical coherence in human red blood cells

Fritz London predicted that the behavior of the quantum fluids ...might prove useful for an understanding of the macromolecular systems of biology which behave... much more simply than would be expected in view of the apparent great complexity of their structure. The Fröhlich theory is of an energy-driven laserlike process in living cells which should drive cellular phonons into coherence. Fröhlich's theory predicts specific ultra-long-range forces which can explain the presently mysterious, ordered tensor interactions within and without the living cell. Several different types of experiments demonstrate a specific ultralong-range interaction between mammalian red blood cells which accords with the postulates of the Fröhlich theory. One phenomenon seems to be compatible with processes analogous to self-focusing and trapping in nonlinear optics. As work progresses more and more biological mechanisms appear to be similar to those known in condensed matter physics.