宇宙是十二面体吗?

近来法国与美国的宇宙学家提出空间可能是有限的，形状像一个十二面体，他们宣称，对于测量到的宇宙微波背景辐射可以采用形如十二面体的宇宙来解释，而不能用普通形状的宇宙解释(Luminet J P et al．Nature，2003，425：593)。     

体心立方晶格的布里渊区形状不是正十二面体

介绍了可能的五种正多面体,指出正十二面体是晶体结构及其布里渊区不可能具有的正多面体形状.体心立方晶格的布里渊区是菱形十二面体,不是正十二面体.     

宇宙具有十二面体形状

 在从观测宇宙微波背景的Wilkinson微波各向异性探测器(WMAP)获得的数据基础上,美国数学家计算出,宇宙多半最终会具有十二面体形状。进行的是反证法:如果宇宙是无限的,则在微波背景上应观察到任何大小的波,但是实际上不是这样:Wilkinson微波各向异性探测器确实一次也没有观测到巨大的波。根据以杰弗里·威克斯(JeffreyWeeks)博士为首的数学家小组的计算,在宇宙微波背景上的波看上去完全像从规则几何形状十二面体内部看到的一样。其实,其他专家也证实,在其他几何形状内部也能产生类似的波结构。     

美妙的多面体

首先介绍正多面体（柏拉图多面体）、正多角面半正多面体（阿基米德多面体）及正多面角半正多面体的历史延革、几何特征及它们之间的相互关系。在此基础上，讨论了三角面多面体与有三连接顶的五角面－六角面多面体（如三角六十面体与截顶二十面体）以及它们在四面体密堆结构（液体，非晶态，准晶及Ｆｒａｎｋ－Ｋａｓｐｅｒ相）、Ｃ６０全碳分子、球状病毒衣壳及圆顶建筑中的应用。     

碳纳米管封装表面异构Si20融化的结构演变

采用分子动力学方法模拟一种硅的特殊结构（表面异构的硅十二面体结构）填充到扶手型单壁纳米管组成的复合结构的加热过程,通过可视化,键角分布,二面角分布等分析方法来研究这种结构在碳纳米管中的稳定性和结构演变情况。研究发现这种结构在碳纳米管中是非常稳定的,并且随着温度的升高,硅纳米团簇的四面体结构开始减少,近邻原子数目有所增加,但不超过8个。该复合结构是由二十个四面体组成的正十二面体,通过模拟分析可知这种结构具有相当高的稳定性,一部分原因是正四面体的单臂纳米管比较稳定,对十二面体结构的硅起了一定的保护作用;另一部分原因是Si20的正十二面体本身具有较高稳定度,这一点我们通过可视化软件发现这种团簇是缩成一团而并不是从中间裂开观察得到。     

液态Ni原子团簇演变的计算机模拟

采用常温常压分子动力学模拟技术,模拟了液态Ni中原子团簇在快速凝固条件下的演变过程,模型采用TB作用势.采用偶分布函数、键对和多面体等结构参数来描述快速凝固条件下团簇种类和数量的变化,并将团簇结构可视化.在2 000 K下,液态Ni中团簇数量较少,由一定数量的1551、1441及1661键对所形成的缺陷二十面体构成;在快速冷却条件下,团簇的数量随温度的降低不断增加,且出现由12个1551键型所形成的完整二十面体团簇,体系最终形成了由二十面体和缺陷二十面体团簇网络所组成的非晶结构.     

“暗宇宙”之谜

 夜幕降临,星光灿烂,银河、星斗与皎洁的月光交辉相映,编织出美丽的夜空,这就是我们从小获得的知识:恒星、星云、星系……构成的浩瀚宇宙。然而,这只是个错觉,我们的宇宙实际上是“暗无天日”的,这就是2003年过去一年最新的科学成就:宇宙是黑暗的,或者说是个“暗宇宙”(请参阅封二精美彩图)。什么是暗宇宙?那是指组成宇宙的绝大多数物质和能量是不可见的,发光的物质和辐射只占宇宙物质的极小部分,这种不可见的物质和能量称为暗物质和暗能量。根据最新的测量,暗能量和暗物质合计占宇宙质量密度的96%,而我们熟知的恒星、星系等发光物质或重子物质仅仅只占4%。     

快凝过程中液态Cu64Zr36合金二十面体团簇遗传与演化跟踪

采用分子动力学方法模拟研究了液态Cu₆₄Zr₃₆合金在冷速50 K/ns下 的快速凝固过程, 并通过双体分布函数、Honeycutt-Andersen (H-A) 键型指数和团簇类型指数对其微结构演变特性进行了分析. 液态与快凝玻璃合金的主要原子组态都是二十面体(12 0 12 0)及其变形结构 (12 8/1551 2/1541 2/1431), 其中比例最高的是Cu芯Cu₈Zr₅基本原子团, 其次是Cu₇Zr₆和Cu₉Zr₄团簇; 并且由这些二十面体基本原子团铰链形成的中程序, 其尺寸分布在液相和固相中分别呈现出13, 19, 25,···和13, 19, 23, 25, 29, 37,···的幻数特征. 团簇的演化与跟踪分析发现: 没有任何团簇能从液态直接遗传到固态合金, 遗传的起始温度出现在T_m–T_g过冷液相区. 二十面体团簇的遗传主要以完全和直接遗传为主, 并且一个明显的增加发生在T_g附近. 在玻璃化转变温度T_g以下, (12 0 12 0) 二十面体比 (12 8/1551 2/1541 2/1431) 变形二十面体具有更高的结构遗传能力, 但仅有少部分在遗传过程中能保持化学成分的恒定. 通过部分遗传, 某些二十面体中程序甚至也能从过冷液体中被遗传到玻璃合金. 关键词： 快速凝固 分子动力学 二十面体团簇 遗传     

宇宙的起源与未来——大爆炸宇宙论简介

 大爆炸宇宙论的产生,得益于天文学家们三个主要观测结果。第一个,也是最值得注意的一个观测结果是:1929年,埃德温·哈勃发现,宇宙的主要成分--与我们的银河系相类似的星系,象宇宙弹片一样在巨大爆炸后正彼此逃离开。如果宇宙正在膨胀,一个似乎是不可避免的结论是:它的过去必定是非常小的。这要求必须将某个瞬间作为宇宙诞生的时刻,即膨胀开始之时,哈勃的发现是真正重要的发现,尽管宇宙已非常古老了,但它不会无限早地存在着。可以想象,膨胀倒转回去,象电影倒过来放映一样,天文学家们据此推断,宇宙大约诞生于150亿年前发生的一次大爆炸。第二个观测结果是所谓“宇宙背景辐射”--大爆炸火球冷却以后余辉的存在,它支持了大爆炸理论。令人惊讶的是,在大爆炸事件发生150亿年之后,这种宇宙背景辐射仍充满空间的每个空隙。     

高温高压条件下富硼固体B7O的合成与表征

 在高温高压条件下采用过量氧化锌氧化单质用的方法合成了富硼固体以B₇O，并利用X射线衍射、X射线光电子能谱、红外光谱、二次离子质谱等测试手段，对合成产物进行了表征。测试结果表明，组成富硼固体B₇O的基本结构单元是十二个硼原子组成的正二十面体，氧原子存在于这些结构单元的间隙之间，并与结构单元中的硼原子互相成键。本文所采用的合成方法较其它方法可以更方便地得到结晶情况很好的单相富硼固体B₇O。     

准晶体的摩擦特性

一些具有五度对称性与十度对称性的固体材料可以组成十二面体的晶粒．它们的摩擦特性似乎要比一般的晶体低．这个现象早在十年前就已观察到，但一直没有一个清楚的物理解释．对于这个问题存在着一些争论，有的人认为它来源于材料的硬度或表面的化学性质等宏观性质，有的人却认为这是来源于晶格结构本身的属性．     

中微子质量与宇宙超大尺度结构

由>10²Mpc的宇宙超大尺度结构推知我们的宇宙委可能主要是由热暗物质(中微子)所组成,其质量m_v～10^－1eV(0.16eV).     

暗能密度测量的新结果

宇宙膨胀的加速是由一种排斥力引起的 .虽然这种所谓的“暗能”被认为占宇宙的 2 / 3左右 ,但是一开始谁也不知道暗能是由什么组成的 .爱因斯坦在 1917年所预言的不随时间变化的“宇宙常数”是对暗能的一种可能的解释 .对暗能还有一些更奇特的解释 ,例如quintessence理论、包括     

液态Ni原子团族演变的计算机模拟

采用常温常压分子动力学模拟技术，模拟了液态Ni中原子团簇在快速凝固条件下的演变过程，模型采用TB作用势。采用偶分布函数，键对和多面体等结构参数来描述快速凝固条件下团簇种类和数量的变化，并将团6簇结构可视化。在2000K下，液态Ni中团簇数量较少，由一定数量的551、1441及1661键对所形成的缺陷二十面体构成，在快速冷却条件下，团簇的数量随温度的降低不同断增加，且出现由12个1551键型所形成的完整二十面体团簇，体系最终形成了由二十面体和缺陷二十面体团簇网络所组成的非晶结构。     

地月系中物理知识浅说

科学家认为：太阳是由高密度的星间云收缩而成的；地球是太阳形成时，其周围圆盘中的固体的宇宙尘埃被凝缩形成的许多小天体，在不断的运动中相互冲撞和组合形成的一类由高密度的岩石组成的固体行星中的一个；月球则是另一颗原始行星撞击地球的产物，由此形成     

精密光学棱体加工

<正> 随着现代科学技术的发展,光学棱体的应用范围越来越广。例如:固体超声延迟线的十四面体;高速摄影中作为高速曝光器件的十六面体;计量工作中作为角度传递基准的二十四、三十六面体……;以及彩色电视、激光雷达中的专用精密光学棱体等等。下面我们对光学棱体的加工作一探讨。     

正电子慢化体的研究和进展

正电子湮没技术是一种研究材料的微观缺陷和相变的灵敏工具,在通常的正电子谱仪中,正电子能量为MeV量级,在样品中注入深度比较学（－100μm）,主要研究材料体内的平均缺陷密度,慢正电子束方法把正电子的能量降低为keV量级（而且可以调节）,注入比较浅（－μm）,所以是研究表面缺陷的探测手段,正电子慢化体是产生慢正电子的关键设备,对其研究有重要意义,文章综述了慢化体研究的历史和现状,从物理概念出发介绍使正电子慢化的四种可能方法和当今慢化体的五种几何排列方法,其中应用最广泛的是钨慢化体和百叶窗式的排列方式,效率最高的是惰性气体固体慢化体,而加电场慢化体是有待开发的高效慢化体。     

一个八维Kaluza-Klein宇宙模型

本文讨论了一个八维Kaluza-Klein宇宙模型.它不仅自洽地包含Georgi三族SU(11)大统一模型,而且得到了与观测宇宙一致的物理解.在这一模型中,通常四维的宇宙标度因子记作R₃而额外维度的宇宙标度因子记作R₄,它们的物理性质可分成四个阶段来描述.第一阶段,R₃和R₄都在膨胀;第二阶段,R₃是一个inflation解而R₄是个常数;第三阶段,R₄开始坍缩到它的极小值,而R₃继续单调地增加;第四阶段,R₄稳定在Kaluza-Klein半径R_KK而R₃通常的FRW方式膨胀,这时四维的宇宙常数为零.     

欣欣向荣的宇宙学

 一度被称为“天文学坟墓”的宇宙学现在正欣欣向荣。一系列丰富的科研成果和新仪器装置的研制,使人们感到宇宙学的前景是光明的。 长期以来,人们将１Ａ型超新星作为测量空间距离的“标准光强”,对它们的表观亮度的测量给出了它们的距离值。但是,这一方法很容易出错,不同的实验可以得到不同的结果。有人提出如何通过对衰减率和颜色进行校正的新方法,从而得到数值为５９±７的哈勃常数,它所相对的宇宙年龄约为１７０亿年。 宇宙学的另一个参数是ω,它是宇宙中的物质与阻止宇宙膨胀所需临界量的比。大爆炸膨胀模型预期ω必须精确等于１,宇宙才是“膨胀的”。     

面心立方双层铁磁薄膜中低能量体模的波形演化

利用二次量子化方法研究了由相同面心立方结构(100)材料构成的铁磁性双层薄膜中的自旋波,重点讨论了低能量体模的波形演化情况.结果表明,面心立方晶格能量较低的体模在薄膜A-A型铁磁材料传播过程中波形完全相同,传播行为也完全相同;并且随着能量的增加,体模波长在两层铁磁薄膜材料中逐渐缩短,波速逐渐减小.