科学思想的火花照亮人类智慧的星空

 当暴风雨即将来临的时候,满天阴霾,空气沉闷,正所谓"山雨欲来风满楼,黑云压城城欲摧"。突然,一声霹雳,一道强光划破长空,照得天空和大地无比灿烂。天上的云层,地上的山水,像水洗过一样,尽收眼底。这就是闪电,是云层与云层之间,云层与大地之间由火花放电产生的巨大的电火花。     

暴涨——宇宙年少时

热大爆炸宇宙学的成功：宇宙学的标准模型 工业上一种产品的成功,莫过于成为业界的标准。同样地,科学中一个理论的成功,莫过于被誉为标准模型。热大爆炸宇宙学,正是这样一个标准模型。在介绍今天故事的重点——暴涨之前,让我们回顾一下,作为现代宇宙学的标准模型,热大爆炸宇宙学,如何描述宇宙的现状、过去和未来。我们的宇宙,从诞生至今,已经有137亿岁了。这相当于人类几千年文明史的几百万倍。宇宙浩瀚无垠,当今科学尚不能确定整个宇宙空间的大小,是有限还是无限。然而,我们能观测到的宇宙总是有限的。     

光:你是诗情,你是画意

 对于光,我的感情最深。每天清晨起床后,我的第一件事,就是掀开窗帘,看看阳光怎么样。如果是艳阳东升,我会很兴奋;如果是蓝天白云,我会高兴得手舞足蹈,把大家叫起来观天,让全家人分享这快乐。对光的痴情,来自我的爱好--风光摄影,它是光与影的艺术。在我心里,光,最有诗情,也最有画意。     

酒引发超导电性

 在谈论酗酒时,酒常常与物理学有关。但现在酒似乎对某些超导体有直接作用。日本筑波的国家材料科学研究所的Keita Deguchi 与他的同事表明,热的酒精饮料对硫化碲铁(Iron Tellurium Sulphide)材料能引发超导电性。
啤酒,传统的日本的低度和高度米酒,威士忌酒和白葡萄酒都有效应,但用红葡萄酒加热24 小时,获得最好的效果。有关的机制尚不得而知。也许,酒对材料提供了氧原子,但纯的乙醇与水的混合以及普通饮料则不起作用。把材料曝露在空气中几个月,也有效应。这与酒精饮料处理材料十分不同。由于今年是超导电性发现100 周年纪念,所以,值得用香槟酒作进一步研究。     

电磁辐射与电磁污染

 1831年,英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象。到了19世纪80年代,人们利用电磁感应原理,建立起世界上第一座发电站。从此,人类便大步迈进了电磁辐射的应用时代。现在我们已经知道,电磁作用力是自然界四种基本相互作用力之一。地球上生命的起源与繁殖,完全依赖于太阳辐射的能量。我们不仅依靠阳光中的红外线获得温暖,而且还以可见光提供照明,方便生活,体味五彩斑斓的世界。从科学角度来讲,没有阳光,就没有人类所需要的各种食物,人类就难以生存。当前,电视、电话、手机、电脑、因特网及绿色能源等科技成果,已深入到我们工作和生活的方方面面。     

穷酸的西南联大与3位诺贝尔奖得主——真正意义上的世界一流大学

西南联大的历史,前后不过8年半（1937年9月至1946年5月）。当年的物质条件可够穷酸的：学生宿舍无一砖一瓦,全是夯黄土为墙,堆茅草为顶,窗户没有一块玻璃,仅有几根树枝聊以象征。绝大多数师生经常是食不果腹,衣不蔽体,不时还要在敌机轰炸下逃生。在校学生不超过2000。可是当年的西南联大,在三不管的地方,坚守大学理想。主张“教授是大学的灵魂”,实行“不妄用一钱,     

和风细雨 润物无声EI北大核心CSCD

桃李不言,下自成蹊。谨以此文纪念徐叙瑢先生逝世一周年。谨此记录我与先生的一段师生情缘,怀念先生传道授业解惑的和风细雨,感悟先生勉励后学的润物无声。我与先生结缘于1992年,在春暖花开的4月,刚刚通过了长春物理所研究生复试之后。当时身为中学物理教师的我对研究生这个概念心存神秘,心向往之。心目中的院士,简直深不可测、更是高山仰止。     

捕捉引力波

 一、足够精确的牛顿引力理论在宏观物理世界中,引力是一种主要的作用。太阳东升西坠,地球四季交替,海水潮涨潮落,众多自然现象都受到引力的支配。1687年,牛顿在前人的研究基础上,导出了万有引力定律。利用万有引力定律可以圆满地解释哥白尼的学说和开普勒的行星运动三定律。牛顿引力理论的精彩之处还有准确地预言了海王星和冥王星的存在,指导天文学家成功地发现了这两颗太阳行星。按牛顿的引力理论,两物体间的引力作用是瞬间完成的。但爱因斯坦认为,光速是任何作用的极限速度,因此引力作用不可能在瞬间实现。1905年,爱因斯坦发表著名的历史文献《论动体的电动力学》,建立了狭义相对论。在以后     

伟大变革呼唤科普

 科学技术是推动人类社会前进的最高意义上的革命力量。中国正面临伟大的变革,中国的伟大变革呼唤着科学技术,更呼唤着科学技术的普及。科学是现代技术的发源地,现代科学是推动高技术产生的基础。发展科学事业是科学家的职责。他们从事科学研究,探索自然界的规律,推动人类的文明与进步。同样,科技普及工作也是科学家的职责。     

超导与选矿

 超导技术是一门重要新技术,近年来已被引入到选矿工业中,并研制出超导磁选机。把有用的矿物富集起来,无用的脉石(目前工业尚不能利用的矿物)抛弃,这样的工艺过程即为选矿。然而,在诸多的选矿方法中,物理选矿占有相当大的比重。它是根据矿物在物理性质上的差异、利用物理方法进行物料的选别。它主要包括:重选,磁选,电选及核物理选矿。由于磁选工艺简单、有效。故在各种分选中被优先考虑它是根据矿物之间的磁性差异,在不均匀磁场中受力不同而实现分离的一种物理选矿方法。     

走进地震

 2001年,新世纪的第一年,人类憧憬美好未来的一年。2001年1月14日,萨尔瓦多发生里氏80级地震。紧接着,1月26日印度古吉拉特邦发生里氏79级强烈地震,造成数万人的伤亡,财产损失高达45亿美元。短短的一个月内,已发生两次7级以上的大地震,并且损失惨重。其实,地震像风、雨、雷、电一样,也是一种正常的自然现象,它是一种远方传过来的地面波动,是由于地球内部缓慢积累的能量突然释放而引起的地球表层的振动。一、地震是如何产生的地震作为一种正常的自然现象,也有一个孕育发展的过程。要解释地震的发展变化过程,需要先了解地球的内部结构。     

激光诱导击穿光谱技术快速探测煤灰中的重金属锌

煤灰的成分指的是煤中矿物质的完全燃烧,产生各种金属和非金属氧化物和盐,这是使用煤时的重要参数。煤被广泛用于生产和人民生活,作为重要的能源物质。大量来自燃煤燃烧的煤尘（煤灰）被释放到大气中并与大气中的各种物质相互作用而形成雾霾。煤灰中的金属氧化物和空气中的小液滴之间发生一系列物理化学反应,这导致了雾霾的形成。在实验中,采用激光诱导击穿光谱（LIBS）分析煤灰中的元素。实验样品由某钢铁公司提供,分为七个样品,并标上序号。样品分别加入蒸馏水和0.1‰,0.2‰,0.2％,0.4％,0.8％,1％硫酸锌溶液,分别用1～7号标记。为了获得更好的LIBS信号,样品被研磨为粉末状,并使用蒸馏水使硫酸锌与煤灰充分混合。通过使用压片机将煤灰压制成10 mm直径和10 mm厚的煤灰块。为获得准确的元素结果,X射线荧光光谱也被用作参考,并且原始样品不含锌元素。由于光谱分析和波长漂移现象的不确定性,因此实验中,分别选择了铁,钙,钛和铝四种高纯单质。在相同的实验条件下,将四条测量的元素谱线与NIST原子光谱数据库中相应的谱图比较。实验中的所有光谱根据波长差或偏移进行校正。此时,纯单质的元素谱线可以与样品的光谱对齐。当元素谱中的特征线与样品中的谱线对齐时,样品就可以被识别和确认。由于铝元素与目标元素具有相似的化学和物理性质,铝元素是煤灰和地壳中的主要元素之一,具有中等的光谱强度。因此将铝元素作为内标元素,运用内标校准方法来确定样品中锌的浓度。模拟含锌大气气溶胶是通过向煤灰中添加含锌元素来实现的。还有一些其他的金属元素,包括铁,钙,锰,钛和铝也被用来加入煤灰中,用以模拟大气气溶胶。两种方法的相对差异分别为1.78％,3.39％,5.17％,0.20％。造成差异的原因可能是由于光谱仪缺乏分辨率或背景噪声的影响,这是可能导致测量误差的原因之一。由于实验室条件的限制,无法确定基底是否会影响实验结果,这将在未来的实验中得到进一步的证实。实验拟合曲线测得煤灰中锌的线性相关系数为0.995 72,这表明可以通过粗略估算锌的激光强度来估计煤灰中的锌含量的实现。实验结果证明LIBS技术可用于煤灰中金属元素的快速检测,为基于锌含量的大气环境检测提供了一种新方法。在建立元素的校准曲线后,LIBS技术将来可以用来进行更快速,更准确的定量分析。     

野生中药田基黄中稀土元素含量分析

中药材中的有效成分研究得到了人们的普遍关注。应用ICP-MS分析了中药材田基黄中稀土元素的含量。结果表明田基黄稀土元素La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Yb,Tm,Lu和Y的浓度在6～14 522 ng·g-1的范围之间。在上述稀土元素中,田基黄稀土元素含量超过2 000 ng·g-1的有La(4871.64), Ce(14 522.03)和Nd(2 064.94)。与粮食作物比,田基黄中稀土元素的含量是稻米、小麦、玉米和大麦等粮食的上千倍,这可能是田基黄具有肝病治疗效果的重要因素。稀土元素在田基黄中的分配除了自身的吸收分配特性以外,还要受土壤等环境因素的影响,分配机理还需要进一步研究。     

伽利略惯性原理、牛顿体系及其宇宙佯谬

近代科学是在文艺复兴时期起步的,逐渐从神学的桎梏中摆脱出来。经过哥白尼、布鲁诺、开普勒、伽利略等先驱的不懈努力,到牛顿建立力学体系,取得极其伟大的成功。牛顿之后,经典力学又取得一系列重要进展;应用非常广泛而且重要。这里,主要考察有关伽利略惯性原理以及牛顿体系的宇宙佯谬等问题。牛顿力学和引力定律是有近似的。首先,所有力学现象的描述,都离不开测量。在牛顿理论中,隐含着测量信号的速度为无限大,刚尺和钟的计时都满足欧几里德几何等假定。牛顿理论成立还有一些其他条件。通常,往往用“宏观、低速”来表述这些条件。然而,这并…     

星上定标光源LED长期工作的稳定性

为配合空间相机研制任务,对LED作为星上定标光源的可行性进行了研究。介绍了试验用LED的结构。从理论上分析了深能级的产生对LED发光效率的影响,引入阿仑尼斯模型对LED的衰减进行了分析。根据任务需要,对LED进行了老化试验,利用积分球法测量LED的相对发光强度,定时监测,得到LED发光强度随时间变化的曲线及趋势。根据试验结果,研究和分析了LED长时间工作的稳定性。试验结果显示,老化初期LED相对发光强度变化明显,经过250h的持续工作后,变化趋于平稳。3000h后LED相对发光强度总的衰减量约为3%,期间峰值变化量小于1.5%,满足星上定标的要求。给出了试验过程中LED的衰减情况,作为校正参考。最后根据实验结果对LED的寿命进行了理论的估算。     

乒乓球的物理知识

 比赛中的乒乓球的运动是既包含平动,又包含转动的复合运动。对于平动的运动规律,人们往往容易掌握。但对于转动,初学者常常感到难于驾驭。究其原因,是因为没有掌握其中的力学规律。下面从物理学的角度对其基本规律进行讨论。一、下旋球运动员如图1(a)击球,乒乓球会产生如图1(b)的运动。既有水平方向的运动,又有逆时针方向的旋转。图1当乒乓球遇到竖直墙壁时,它受到一个与墙垂直的正压力N的作用。由于乒乓球与墙的接触点相对于墙向上运动,它还会受到一个与相对运动方向相反的滑动摩擦力f的作用,如图1(c)所示。     

有关力学谱和内耗工作的综合与回顾(英文)

本文广泛地收集了有关内耗,力学谱,超声衰减方面的专著及会议文集。反映了20世纪在此领域的英文,俄文出版的书籍。也列出了历次国际会议及前苏联,乌克兰,中国的国内会议。文中包括了点缺陷,电,声子,位错,晶界,电畴等诸方面在内的内耗与力学谱工作。     

地球是怎样称量的

 我们人类居住的地球,是个非常巨大的球体。第一个测量出地球质量的人是谁?他就是英国科学家亨利·卡文迪许(1731～1810)。1798年,他通过巧妙实验,间接测量出地球巨大的质量数值,被人们誉为“第一个称地球的人”。几乎无法攻克的难题1731年10月10日,亨利·卡文迪许诞生于英国的一个贵族家庭中,这个家族地位非常显赫,家财豪富。但是他从小却十分喜爱读书,富于幻想,求知欲强。青少年时期打下的牢固基础,对他一生中在科学上取得的成就有很大的作用。卡文迪许生活的年代,正是自然科学飞速发展的时期,同时也面临着许多“难题”。其中“称出地球质量”就是最著名的一个。     

新星和超新星

 当你仰望夜空,是否为那静谧的星空所倾倒你是否为那发出淡淡蓝光的星星所陶醉。其实,星空并不安静,星光并不微弱。那看似微弱的星星内部大都正进行着剧烈的热核反应以维持自身的存在。我们的太阳,也跟它们一样在不断与死亡做斗争。可是你知道50亿年后,太阳燃料快耗尽时它的情形吗?现在就让我通过对一般恒星晚年的介绍来简单说一下太阳晚年的情形吧。一、新星有时在空中原来看不见星的地方,会突然出现一颗很亮的星。亮度在几天内迅速增加,在达到极大之后又逐渐减弱。几年或几十年后,星星会慢慢消失。这就是新星,也叫客星。它的得名源自于古时观测技术的落后。     

《消声器声学理论与设计》

正科学出版社,2015年6月,北京,320页,定价:98元噪声是一种环境污染,与水、气、渣污染一样,是威胁人类健康之四大污染之一。就噪声污染的治理:噪声控制的目的而言,旨在还我们以宁静,保护我们的健康。为此我们付出巨大的努力,并取得极大进展和成绩。各种噪声控制理论和技术——吸声、消声、隔声、隔振、阻尼、个人防护等,得到快速的发展。噪声控制的任务有二类:一是认识噪声的危害性。