新科技时代里的一场“智能”对话——中国科学院物理研究所有关人工智能的主题讨论侧记

<正>"我认为强大的人工智能的崛起,要么是人类历史上最好的事,要么是最糟的。是好是坏,我不得不说,我们依然不能确定。但我们应该竭尽所能,确保其未来发展对我们和我们的环境有利。我们别无选择。"——[英]史蒂芬·霍金     

低频声学全吸收点——解决低频噪音的一种有效方法

低频噪音以其超强的穿透力和难以吸收的特性成为一个令人烦恼的工程技术难题。作者在最近的研究工作中发现的低频声学全吸收点是解决低频噪音问题的一种有效方法,即经过一些简单的设计,原本声学上的全反射表面可以借助于一种特别的表面杂化共振实现对空气中声音的阻抗匹配,从而在一些可调的特定频率不产生反射。与此同时,由于也不存在任何透射,声音在这样的表面要么全部被耗散吸收,要么转化为其他形式的能量,比如电流。在实验中,这样的"声—电"能量的转化效率可以高达23%。需要特别指出的是,在这种被设计了亚波长结构的表面(又称"超表面")上,每一个吸收单元对于声波都如同尺寸可以忽略的"点",这样的特性不论是在实际应用还是理论上(比如时间反演声学)都有着非常重要的意义。文章介绍了这种低频声学全吸收点的原理和实现方法。     

超导“小时代”之十八 瘦子的飘逸与纠结

<正>莫道不消魂,帘卷西风,人比黄花瘦——宋·李清照《醉花阴·薄雾浓云愁永心昼》人类最初从何时开始,又以什么为由走向"女为悦己者瘦"这条不归路的?要知道,在史前文明时期,胖,才是王道!那个时代的雕像典型特点就是——丰乳、肥臀、鼓腹,比如"沃尔道夫的维纳斯"。随着时代的变迁和文明的发展,小部分人终于逐渐摆脱食物和生存的困扰,于是有了对身材比例     

问答

正Q:路面有水,水会减少汽车轮胎与路面的摩擦力,出现打滑现象。但是,人工清点纸币时,干燥的手指在纸币上却打滑,将手指沾水后反而不打滑了。是什么原因?A:主要差别在水层的厚度,是不是足够厚到让水可以自由地做层间流动。如果是,那自然水就会打滑。如果不是,比如只在手指上,玻璃上涂了很薄的一层水膜,那这时水会因为表面浸润和张力的缘故增大摩擦。Q:时间在量子力学中似乎不是可观测物理量,因为根本没有一个厄米算符与之对应,狄拉克的原著中也     

放射性对癌的新疗法

现在,癌症患者与日俱增,为什么每200个家庭就会出现一例?虽然放射性是癌的克星,但其副作用令人忧心忡忡。科学发展到今天,对癌症的放射性治疗有没有新的进展?是否能将副作用降至最低?下面我们就以前列腺癌为例,做一个简单介绍。我们知道,癌症早期不易觉察,比如前列腺癌早期会出现与前列腺增生类似的症状——前列腺特异抗原PSA值持续增高且有短时的尿频。在没有确诊为癌时,医生一般不采取手术等治疗措施,患者及亲友也常抱有侥幸心里,认为没有查出癌就万事大吉了。随着时间的推移,当一张中晚期的癌症确诊单摆在面前时,患者及亲友在愕然之余…     

测量液体折射率的一种简单方法

<正> 一、引言通常测量液体折射率是用临界角折射仪,如阿贝折射仪或普夫雷奇折射仪。这种临界角折射仪有一定的缺点,比如,当试样的折射率高于折射仪中棱镜玻璃的折射率时,则无法进行测量。本文所介绍的这种方法对测量试样的折射率却没有这个限制。而且使用的装置非常简单。     

用电火花计时器“打印”简谐运动图像

"简谐运动"是人教版普通高中课程标准实验教科书<物理*选修3-4>中的第一节内容.简谐运动的图像作为本节课堂教学的重点,课上通过实验方法获得一个简谐运动的图像然后再加以分析研究更符合科学研究的原理;而演示试验是这节课教学的关键.教材中提供的利用描迹获得图像的方法,要么因设备条件限制难以实施,要么在实际操作过程中难以得到规范的正弦(余弦)曲线.本文介绍利用高中物理实验室里现有的常规实验仪器稍作改进而获得简谐运动图像的简洁方法.     

物理学与现代医学

 现代医学与物理学有着密切的关系,可以说没有物理学就没有现代医学。物理学与现代医学的关系可以归结为以下三个方面。物理学的理论是揭示医学现象不可缺少的基础法国医生泊肃叶研究血液循环,得出泊肃叶定律Q=πr4Δp/8l。Q为流量,r为管子半径,为粘度,l为管子长度,Δp为管子两端的压力差。这个定律在医学上有什么指导意义呢?增大流量的一种办法是增大半径,对于冠心病的治疗,扩血管的药物十分显著,这是由于血管半径增加,流量增加的缘故。增大流量的第二种办法是降低粘度,即活血化淤的方法,每到季节变化时,有好多人去进行保健输液,输一些脉络宁、丹参之类的药物,主要是降低血液的粘度。     

为拓扑绝缘体穿上红磁畴

正在中土大地,一些冷角通过各种炒作模式变成明星的戏码经常上演,倒了很多国人胃口。但是,也有一些灰姑娘通过自身魅力展示而成为耀眼明星的范例,这靠的是实力和蕙质兰心。物理学中属于后者的实例正在开始多起来,比如"量子反常霍尔效应"、比如"中微子"、比如"铁基超导"、也比如最近的"味儿半金属"。这是中国科学界甚至是百姓生活中不是很多见的正能量。在成为明星之前,大概鲜有雅贤明白啥是"量子反常霍尔效应"、啥是"中微子",但薛其坤们让前者如花似玉、王贻芳们让后者芳草如茵。我们     

高三复习原创物理试题心得

高三复习中各种考试都离不开大量的试题;教师为学生准备的习题或考试试题绝不是盲目的随机组合,而是先根据学生的学习情况拟定"提纲"或"考纲",再按知识点按要求组题.教师在准备这些试题时往往会陷入"题海"之中而找不到合适的:要么就不符合自己的要求,要么就是学生已经反复做过,缺乏新意.面对这种情况,教师就只有两种选择:一是根据较为接近的试题模型改编试题;二是根据要考查的"知识点"、"模型"或"物理方法"自己原创.下面就笔者在这方面的经验和心得谈谈看法,以供交流.     

光盘用非球面透镜的设计

关于以单透镜的两面为非球面的光盘用物镜已申请了很多专利。之所以其结构非常简单,还能进行多种多样的设计,取决于非球面有大的象差修正能力,也许由于没有确立以决定球面透镜为基础的理论之缘故吧。为了确定所希望的球面系统,本文以偏差和中心厚为变量导出厚透镜的三级象差系数的     

大质量镜面感知光子力的起伏

要察觉引力波的存在, Virgo (欧洲室女座天文台)和LIGO(美国激光干涉引力波天文台)需要能检测到激光干涉臂的微小改变——小到只有质子直径的万分之一.研究人员已经通过有效降低"技术"噪声(比如来自地震的扰动和电子设备的干扰),实现了如此灵敏的探测.此时探测器的噪声已经接近量子散粒噪声这个无法避免的基本限制.现在,...     

现代战争的利刃

<正>一架样式奇特的隐形飞机趁着夜色悄然入侵S国,由于飞机的隐形效果,好像进入无人之境,S国的对空雷达监视系统似乎"失明"了。飞行员驾驶着隐形飞机在S国的领空自由飞行,如入无人之境。正当飞行员顺利地按计划完成作战任务,准备返航之时,突然,飞机仿佛进入了火炉,顷刻间化为一缕青烟……这并不是科幻影片中的镜头,而是未来战场使用微波束武器作战将呈现的情景,这就是定向能武器家族三剑客中的最后一位出场者——高功率微波武器。     

封三照片说明

枪,据史料记载我国宋朝就已制成突火枪和火铳,那是世界上最早"枪"的雏形。到了14世纪,随着火铳流入欧洲,枪得到了长足发展,特别是两次世界大战的爆发,大大推动了枪械的技术进步。目前世界上枪的品种与型号林林总总多达数千种,而在这枪海中最为让人称奇的是近年来研制出的特种枪械,下面就介绍几种现代特种枪械。渔叉枪——这款枪发射的渔叉后部可拖动一条     

物理可以这样学

在中学阶段,很多同学觉得物理课很"难"学,怎样才能学好物理呢?首先,物理是以观察和实验为基础的科学,但又不是简单的"看"和"做",还得想——思考,还得经得起实践的检验.1深刻理解物理概念学好物理,在很大程度上决定于对物理概念能否深刻的理解.比如"能量"、"惯性"、     

科学家通过激光脉冲照射获得碳元素第3种固体相态Q-碳

正美国科学家最近合成出一种不同于石墨和金刚石的固态碳元素新相态,并称其为Q-碳。他们还开发出一种技术,能在常温常压下利用Q-碳造出多种金刚石结构。一堆从0.02到0.04克拉的单粒钻石,总重5.36克拉(示意图)。Q-碳具有很不寻常的性质,比如它有铁磁性,而其他固态碳没有;它比金刚石还硬;在能量较低时就能燃烧。此外,它还能用于制造多种单晶金刚石材料。相态是同一元素的不同形式,如石墨和金刚石是碳的两种固体形式。论文第一作者、北卡罗莱纳州立大学材料科学与工程教授杰伊·纳拉扬说:"现在我们造出了碳的第3种固体相     

高能非线性现象研究的新进展

经典色动力学有混沌解,但是量子混沌是一个困难的理论问题,因而高能物理中的非线性目前还只能用唯象方法进行研究.80年代末,实验观察到多粒子未态相空间中有局域大起伏,激发了对高能非线性现象——间歇与分形研究的热潮.实验发现,一维阶乘矩有饱和现象,这被解释为高维间歇投影到低维的结果;但是,三维阶乘矩也并没有严格的反常标度性.这一困难在一段时间里曾使得间歇(分形)的研究陷于停顿.以后发现,其原因在于高能多粒子未态相空问高度各向异性,因而相应的分形是自仿射分形.只有对相空间进行正确的各向异性分割,才能观察到反常标度性.这一预言已在NA22和NA27的实验数据中得到证实,成功地观察到了反常标度性,从而使高能非线性的研究取得突破性进展.本文介绍这一进展,并作一些讨论.     

高功率微波场磁光传感技术研究

 本文介绍一种利用磁光晶体记录特性进行高功率微波场矢量测量的传感技术。对返波管振荡器微波场的多点阵列测试表明,该传感系统对被测场无影响,抗干扰能力强,空间分辨率为0.001m,可测出场的主要模式成份TM₀₁、TE₀₁和TE₁₁,以及各成份的场强和功率,对总功率的估算值与喇叭耦合测量结果有较好的一致性。     

MOOC不是新生事物却有新生的力量兼谈对MOOC的几点思考(下)

<正>4.MOOC学习中的误区与思考4.1关于十分钟理论"十分钟"理论是说,经研究发现人的注意力集中的时间大约是10min,超过10min注意力就要衰减.这个理论促生了"碎片化教学"——当然也是碎片化学习时间的因素导致.因此当前MOOC的视频被设计成十多分钟.暂且不论十分钟理论的出处及其科学性,先就碎片式教学存在的不足稍作阐述.首先,对自然科学而言,比如物理课,知识点的连贯性使得碎片化教学变得非常牵强,为了迎合十分钟     

Compton散射下太赫兹波段介质微腔光学特性

应用Compton散射模型、1维等离子体光子晶体模型和数值计算方法,研究太赫兹波段介质微腔光学特性,给出了系统反射率、反射相移和相位穿透深度修正方程和实验验证。结果表明：与散射前相比,系统中心波长左移15 ,这是因散射使等离子体层中电子与光子碰撞频率增大效应导致系统振荡频率增大的缘故;反射相移在截止区与波长呈准线性关系,中心波长处相对 有一定偏离,这是因散射使等离子体层中电子辐射阻尼增强效应导致系统振荡频率减小的缘故;禁带区相位穿透深度增大,这是因散射与入射光形成的耦合光与入射光在禁带区的相位不同,导致入射光禁带对于耦合光产生局部失效的缘故。谐振峰左移15 ,强度提高了22倍,这是因散射产生的等离子体频率和电子辐射阻尼增大效应使系统中心波长左移,透射几率增大,从而导致透射禁带两个谐振峰左移和谐振峰强度提高的缘故。