“宇宙与生命”讲座之三——万物之数 太阳寿命

上讲中我们谈到了太阳质量、半径和密度,后两者主要是被原子参数决定的。但是太阳最重要的另一些物理参数,例如太阳温度、亮度、寿命又是由什么决定的呢？它们对宇宙中的生命起到什么作用呢？这要从生命现象的基础是生化反应说起。典型的化学反应能标应该是什么？原子能标Eatom=α^2me／2=13．6eV,约1．5×10℃,对化学反应太高了。化学物质千千万万,化学反应更是不尽其数,那么典型的化学反应能标是什么呢？以0℃液态水的气化潜热10．8kcal／mol为例,它约合0．47eV。     

“宇宙与生命”系列讲座之八——地球，可爱的家园

我们的宇宙与生命系列讲座已经进行了七讲,涉及宇宙与生命的问题何止千万,但我们谈及的问题不足万一。这个问题太广阔了,有太多有趣的问题我们来不及探讨,不能不抱有遗憾。我们仅从一个很狭窄的视角来看待宇宙与生命之间的关系,这七讲的一个主要线索是物理世界的构造和常数与高级生命的存在密切相关。有如下四方面要点：1）物理的规律（对称性）是基本的,各个参数的分别选取看似带有一定任意性。     

关于物理常数解释的哲学思考

物理常数是物理学重要的组成部分,在物理学中占有特殊的地位,因为它所具有的基础性、启发性、认识性和普适性等特点,促使物理学家要解释它们。然而尽管物理学家采用包括“数字学”方法在内的各种办法,但在对物理常数的解释上仍没有取得显著的进展。为此,需要从什么是基本物理常数的解释,基本物理常数能不能解释,怎样才能解释基本物理常数等基本问题进行讨论与思考。     

关于物理常数的解释与哲学思考

物理常数是物理学重要的组成部分,在物理学中占有特殊的地位,因为它所具有的基础性、启发性、认识性和普适性等特点,促使物理学家要解释它们.然而,尽管物理学家采用包括"数字学"方法在内的各种办法,但对物理常数的解释仍有许多问题有待分析与研究.文中从什么是物理常数,基本物理常数能不能解释,怎样才能解释基本物理常数等方面对物理常数的本质涵义进行了探讨.     

解释微调的第三种方法

希格斯粒子的质量与地球轨道的椭圆度都比它们的理论估计值小几个数量级.这似乎是两个更大的量经过微调而抵消所造成的.粒子物理有两个最有趣的微调难题:希格斯玻色子的质量和宇宙常数.长期以来,人们一直认为粒子物理的微调可能与新的对称性有关,如难以解释的超对称性,或者与统计参数有关——我们微调的宇宙只是许多可能的多重宇宙之一.     

基本物理常数评定的新进展

本文回顾了基本物理常数的评定工作，对１９７３年和１９８６年的推荐值作了比较，并着重介绍里德堡常数、阿佛加德罗常数的测定史和量子霍耳效应对基本物理常数的重要影响，最后讨论了基本物理常数的发展趋势．     

谈普朗克质量

简要介绍了普朗克于1912年提出的三个基本物理量：普朗克质量、普朗克长度和普朗克时间，它们巳被列入1986和1998年基本物理常数表，该文只讨论普朗克质量，假定原子核内存在量子化的核力场，命名其场量子为“引斥子”，其质量推算出恰好等于普朗克质量，由此可用4个耦合常数定量地描述四种相互作用的强度比，从而还可找到一种测定G的新方法。     

基本物理常数与物理学史

 基本物理常数的确立及精密测定与物理学的发展起着相互促进的作用。物理常数总是伴随着物理学基本定律的发现而确立的;而这些常数的测定既是对物理规律的有力验证,又使应用物理公式作许多数值计算成为可能。物理学的新成果常为提高物理常数的精度提供条件。而高精度的测量又可能为新的科学发现准备好基础。精密测定的基本物理常数又可作为单位制和计量单位的基准。因此,基本物理常数的精密测量就成了现代物理学与计量学的结合点。1.基本物理常数与物理规律基本物理常数是指自然界中的一些普遍适用的常数。它们不随时间、地点或环境条件的影响而变化。     

基础物理实验教学中的新概念与实践

正物理实验课是门"基础实验课",其教学目的是使学生在以下主要方面受到训练:(1)实验物理的基本理论和基本测量方法;(2)基本仪器的使用;(3)基本物理定律和物理常数的实验观测.随着科学技术的发展和社会对应用型人才需要的不断增长,"基础"的内涵应该更新和发展.教     

“宇宙与生命”系列讲座之一——万物之图

2002年,我在中国科学院研究生院开设了一门面向全院的公共选修新课程——“宇宙与生命”。该课本来是为了介绍一些有关宇宙与生命的基础知识和精美图片,但是数年来许多同学的提问和与我的讨论,促使我思考了更广泛和更深层次的一些问题：宇宙为何如此？宇宙与生命之间的关系是什么？我们的宇宙特殊吗？当今前沿科学怎么认识我们的宇宙和其中的生命？开课6年以来,该课深受同学们的欢迎。通过数年的备课、教学和思考,除了解到科学界对这些问题的激烈争论外,还感觉到我自己也产生了一些比较独特的看法。应《现代物理知识》的邀请,我特地对该课和我的一些独特看法加以总结,为该杂志写几篇介绍文章,以便抛砖引玉,启发读者获得更深入的见解。以下是我的各篇文章标题：万物之图,万物之数,宇宙之大,生命之难,调控万物,核之精细,质量的生成,宇宙的格局、演变与未来,从弦与膜的世界到我们的宇宙——未解之谜,我们宇宙的中心角色——高级生命。     

哈勃常数危机

哈勃常数定量刻画了当前宇宙的膨胀速率,精确测定哈勃常数是现代宇宙学的一个重要科学问题.近年来,哈勃常数的局域直接测量值与全局模型拟合值之间出现了越来越严重的偏差,其中局域直接测量值来自于晚期宇宙的局域距离阶梯测量结果,而全局模型拟合值来自于早期宇宙的微波背景辐射对宇宙学标准模型的观测限制.如果该偏差不是由其中任何一种观测手段的观测误差和系统误差所致,那么很有可能意味着存在超出宇宙学标准模型的新物理.本文从观测和模型两方面简述该哈勃常数危机问题,并结合作者近年来对此问题的研究从观测和模型两方面进行展望.     

基本物理常数和它的最小二乘法平差

本文简述了基本物理常数的重要意义，介绍基本常数最小二乘法平差的工作要点及常数推荐值的产生过程．     

粒子物理和宇宙学

粒子物理学的研究对象是基本粒子,其尺度范围小于10-13cm,质量小于 10-23g,是所谓的微观物理学.宇宙学的最小研究对象是星系,其尺度范围大于 1019cm,质量大于1039g,是所谓的宇观物理学.热大爆炸宇宙模型使两者发生了密切的联系.近十几年来,这种联系日益深化,一方面使宇宙学臻于成熟,另一方面也推动着粒子物理学的发展. 以可靠的物理规律为基础的宇宙学研究,是在有了广义相对论之后才开始的.宇宙的膨胀则是在1929年Hubble发现了河外星系的退行规律后才逐渐被认识的.四十年代末,Gamow及其合作者以宇宙膨胀的观念为基础,首先成功地讨论了宇宙…     

基本物理常数概述及牛顿引力常数的测量

据不完全统计,基本物理常数有160余个之多,覆盖物理学各个领域。自国际科学技术数据委员会(CODATA)1973年首次发表国际推荐值以来,至今已发表了6次推荐值。文章介绍了基本物理常数的分类以及近期发表的基本物理常数领域的主要成就。这些成就及新的突破对物理学和计量学具有重要的意义。牛顿引力常数是测量万有引力的重要常数,具有深远的意义,但其数值极小,因此测量难度很大;二百余年来,科学家精益求精,不断更新方法,以求减小其测量的不确定度。     

物理常数在教学中的价值分析

物理常数与物理学发展密切联系,具有较高的教学价值,物理常数教学问题的研究有益于提高物理教学质量.本文从串联教学内容、拓展研究方法、引入物理学史、深化物理实验、强化计量单位等方面分析了物理常数的教学价值,期望得到广大物理教学工作者的重视.     

基本物理常数的调整

 众所周知,基本物理常数的最佳值很少能在实验上直接测量,它们基本都是由一连串的实验观测以及理论公式推算而得。基本物理常数在物理学中具有重要的意义。它的发现和测量,对物理学的发展起了推动作用。     

“宇宙与生命”讲座之五――生命之难

莫大的宇宙中,居然有生命。物理规律的本质是对称的统一,物理世界的实现是对称的破缺。对称破缺的方式是多种多样的,因此物理世界的实现不会是唯一的。物理规律不会只产生一个宇宙。众多的荒芜宇宙中,能产生生命的宇宙是个奇迹。前四讲提到,我们的宇宙是为将来有生命而诞生的。     

耐人寻味的物理常量

 如果说钢琴、小提琴、马头琴等乐器能为我们奏响美妙动听的音乐,那么,在研究物理学的过程中,我们围绕一些物理常量,能够讲述许多有趣动人的故事。它们的问世,为物理理论建立创造了最基本的前提条件。物理学中有许多常量。回顾一下物理学发展史,从经典物理到现代物理,从普通物理到理论物理,最引人注目的物理常量是重力加速度g、玻耳兹曼常数k、真空中的光速c、普朗克常数h。它们在揭示物理现象及其规律,建立物理理论过程中都具有划时代的意义。     

大亚湾反应堆中微子实验专题

大亚湾反应堆中微子实验是一个大型粒子物理国际合作实验。实验地点在广东省大亚湾核电站,距深圳和香港各约50千米。通过探测核反应堆中产生的中微子,大亚湾实验将精确测量中微子混合参数θ13(?)它的精确测量具有重大的科学意义。θ13是自然界最基本的未知参数之一,其数值的大小决定了未来中微子物理研究的发展方向,并且或许与宇宙中"反物质消失之谜"有关     

大学物理教学与现代天体物理的有机结合

现今,时代飞速发展,科技不断进步,大学物理教学模式得以有效革新,在现代天文物理实验和观测的前沿研究中,物理学的基础理念和原理被广泛应用。物理是自然科学的重要组成部分,它具有强大的理论体系和实验基础,是理解和研究自然界的基础。而现代天体物理则是物理学的一个重要分支,它涉及宇宙的诸多方面,如星系演化、黑洞、引力波等,是对宇宙大规模结构和演化的深刻探索。因此,大学物理教学与现代天体物理的有机结合,对于提高学生的学习兴趣和科学素养具有重要的意义。