学部委员唐孝威教授主持 原子模型的建立和发展

 古代哲学家在以往漫长的岁月中对物质的结构有过许多设想.他们中具有代表性的是古希腊的留基伯(Leueippus)和他的学生德谟克利特(Dmocrituse),被称为古原子论的奠基者.他们认为物质是由简单的不可分割的基本单元--原子组成.这种朴素的思想虽属机械唯物论,却是原子论的萌芽.如今世界上通常使用的原子一词,就沿用了古希腊的atoma(原意是不可分割的).在古印度将原子称为anu(意为微小).在我国战国时期的墨家称为“端”,意思是组成物质的不可分割的最原始的东西;而名家称为“小一”,认为“小一”这东西不再有内,也就无法再分割了,即为最原始的微粒.     

负熵

 一、负熵的由来 奥地利著名理论物理学家、量子力学创始人薛定谔1943年在爱尔兰都柏林三一学院的讲演稿,整理成了《生命是什么?》一书,于1944年出版。在这本书中薛定谔提出了“负熵”概念。     

无相互作用的量子测量

 量子通讯、量子计算技术发展的风起云涌,对于量子器件(能够产生量子效应的物理实体)发展的要求越来越迫切,下面就介绍一下产生量子效应的很重要的一种手段“无相互作用的测量”。一位好侦探懂得这样的道理:很多事情能从侧面被了解,即通过排除什么是不可能发生的。在量子力学中,这样一个理念已经出现。在特定的环境,一个测量可以提供关于什么可能发生的信息,但并不要求它实际上发生。具体例子是“无相互作用的测量”(IFM),这已被形容为“在黑暗中窥视量子”。     

浅说物质之间的相互作用

 人们自然会问,物质聚集起来,从微观粒子到巨大的星体,从细菌到人,这些自然界奥妙无穷,千变万化的物理现象都是怎样发生的?原理上,可以用“相互作用”这个概念来回答。20世纪物理学的重大成就之一是人们已经认识到物质世界千变万化的现象,归根到底是通过4种相互作用即万有引力、电磁力、强相互作用和弱相互作用而产生的。万有引力是自然界中存在于任何两个物质之间的吸引力,它的规律由牛顿发现,称为引力定律。     

宏观量子现象、量子Hall效应和电学单位的自然基准

人们研究微观粒子的运动和结构时,常常会碰到一系列量子化现象,如氢原子的能量、角动量量子化,而对于大量分子、原子组成的宏观物体,这种量子化现象则不表现出来.因此过去我们常常强调量子化现象是微观粒子所独有的.然而六十年代以来,人们发现,不仅微观领域有这种量子力学性质,在某些条件下,大量微观粒子组成的宏观物体,也具有这种量子力学效应.     

超导电性的量子特征

大量实验事实及量子力学理论已证明微观粒子的运动会表现出一系列量子化特征．因此,过去人们通常认为量子效应是微观粒子所独有的．在本文中,我们通过超导体的一些奇特现象,论述了超导电性的量子特征;阐明在一定条件下由大量微观粒子组成的宏观物体也具有量子化效应,宏观可测量也可以是量子化的,这种宏观量子效应仍可用量子力学理论来研究．     

思维与量子力学

<正>意识是什么?意识来自何方?这个长久以来困扰人们的问题目前科学正努力利用量子力学揭开其面纱。量子力学是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学理论,意识与量子力学之间是否存在着某种特定的联系?科学家推测意识可能源自量子力学,认为当前我们需要用量子理论才能了解大脑的活动机制。用量子理论来解释意识,这听着似是很荒谬,为了验证     

物理教学中直觉思维的培养

 一、直觉思维的含义爱因斯坦曾说过“真正可贵的是直觉”,“我信任直觉”,“我相信直觉和灵感”。什么是直觉思维,美国现代心理学家布鲁纳在其名著《教育过程》中曾说:“直觉思维与逻辑思维迥然不同,它不是以仔细的,按规定好的步骤前进为其特征的……直觉思维总是以熟悉的有关的知识领域及其结构为根据,使思维者可能进行跃进、越级和采取快捷方式,并需要以后用比较分析的方法重新检验所作的结论。”所以,直觉思维并不是什么神秘莫测的东西,它不过是一种未经有意识的逻辑思维而直接获得某种知识的能力,或者说是一种通过某种下意识(或潜意识)直接把握对象的思维活动,也可以说,直觉思维是人们在认识过程中,在分析问题和解决问题时,头     

磁极倒转——地球演化史上最激动人心的一幕

 地球磁极变化的最激动人心一幕是“磁极倒转”事件。在地球演化史中,“磁极倒转”事件经常发生。如今,“磁极倒转”再次被媒体所关注。这,是灾难逼近,还是“杞人忧地”?地球曾经多次发生过磁极倒转事件!人们都知道,地球是个大磁场。然而,地球的磁场并非亘古不变,它的南北磁极曾经对换过位置,这就是所谓的“磁极倒转”。     

原子核是由什么组成的?——老问题新探索

 1932年查德威克发现了中子,海森堡和伊凡宁柯立即于同年提出了“原子核是由中子和质子组成的”这一重要假说,从而使原子核物理学在实验和理论两方面沿着正确的轨道蓬勃发展起来,迄今整整60年了.然而,从现代的观点来看,人们目前仍不能确切地回答:“原子核是由什么组成的?”原子核作为多核子系统从本世纪30年代起,人们就认识到原子核是由两类核子（中子和质子）通过强相互作用结合起来的多体系统.     

北京谱仪轻奇特强子态研究

 自然界的物质由微观原子构成，原子是由位于中心的原子核与核外电子构成的。在更加微观的尺度上，原子核由核子（质子和中子）组成，核子由夸克组成。夸克是几种基本粒子之一，是构成宇宙的基本单元。物理学家用“味道”来区分不同的夸克，共有6种“味道”，分别是上夸克（u）、下夸克（d）、粲夸克（c）、奇异夸克（s）、顶夸克（t）和底夸克（b）。每一种味道的夸克还存在一个相应的反夸克。     

谈谈测不准关系

 自1927年海森伯首先提出测不准关系,经历了大半个世纪,对它的解释一直有争论。近30年来才逐渐取得一致,使之成为量子力学的重要内容。量子力学是现代物理学的理论支柱之一,被广泛地应用于化学、生物学、电子学及高新技术等许多领域。在大学物理中讲授测不准关系等量子力学初步知识,对帮助学生认识和分析微观粒子运动规律是很有必要的。     

黑洞趣闻

 人们常把“黑洞”、“白洞”、“空洞”称之为宇宙三怪.美国“哈勃”太空望远镜发回的NGC7457照片,使众多的天文学家为之鼓舞.因为围绕黑洞是否存在,人们已经苦苦追寻它将近200年了.由中国科技大学研究生院丁亦兵教授编译的《黑洞趣闻》系列文章,妙趣横生地叙述了人们是怎样探索黑洞这一当代科学“六大悬案”之一的奥秘的,希望有更多的学者、科普作家写出这类好文章.     

哥本哈根学派与量子力学

 量子力学是现代物理学的基础理论之一,是研究微观粒子的运动规律,是关于微观粒子波粒二象性的理论.量子力学诞生至今已有七十余年的历史,七十余年来,它不仅促进了物理学理论的发展,也促进了整个自然科学的发展.     

“基本粒子”及其性质

 在1897年发现电子后的近一个世纪中,人们对物质结构基本组元的认识已前进了一大步.原子不是物质的最小单位,它由原子核和电子组成,而原子核又由质子和中子组成这样的常识已为许多人所了解.这样,在很长时间里,电子、质子、中子等粒子一直被看作是组成物质的“基本粒子”.但是,随着加速器的出现和探测技术的发展,到20世纪60年代,由于一大批共振态粒子的发现,“基本粒子”的数目猛增为上百种.从而使人们意识到,介子、重子这些一度被人们称为“基本粒子”的强子可能并不是基本的,物质结构可能存在更深一层次的基本成份.     

B介子工厂的挑战

 在近年的科技报章上,经常出现“B介子工厂”这个词语。那么,究竟什么是B介子工厂?为什么要建造B介子工厂?它对粒子加速器和探测器技术提出了什么样的挑战?这篇文章就来谈谈这些问题。 （一）什么是B介子工厂? 大家知道,高能物理研究作为构成宏观物质“大厦之砖石的“基本粒子”的结构及其运动规律。“基本粒子”不但非常微小(尺度在10^-子、米量级),而且除质子、中子、电子和光子等少数粒子以外,大多数只能在宇宙线中找到或在实验中产生,而且寿命都很短。要深入研究“基本粒子”的性质,就必须获取尽可能多的粒子事例。那么,这些粒子是如何在实验室中“生产”出来的呢?     

浅谈哲学与自然科学的关系

 哲学是关于宇宙观和人生观的学问,是人们对自然知识和社会知识的概括和总结．因此,哲学与自然科学和社会科学有着密切的联系．这里,以粒子物理学为例,谈谈哲学与自然科学的关系．千百年来,哲学家和自然科学家一直在探索这样的问题：我们周围的物质,从天上的星星到海边的沙粒,究竟是由什么组成的？如果人们尝试把它们一次又一次不断地分割下去,将会出现什么情况？是无限可分,还是存在最小成分？若是后者,物质的最小成分究竟是什么？不同的哲学家对这个问题作出了不同的回答．希腊哲学家德谟克利特认为,物质是由许多微小的、不可分割的单个颗粒组成的,这种颗粒称为“原子”．     

磁悬浮技术与磁悬浮列车

 随着上海磁悬浮线的全线开通,“磁悬浮”技术成为当前热点话题之一,并受到媒体的重视。磁悬浮列车的原理并不深奥。简单说是运用磁铁“同性相斥、异性相吸”的性质,使磁铁具有抗拒地心引力的能力,即“磁性悬浮”。科学家将“磁性悬浮”这种原理运用在铁路运输系统上,使列车完全脱离轨道而悬浮行驶,成为“无轮”列车,时速可达几百千米以上。跟飞机差不多了!这就是所谓的“磁悬浮列车”,亦称之为“磁垫车”。一、“磁性悬浮”原理磁悬浮技术的研究源于德国,早在1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理,人们称之为磁悬浮之父,并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。     

七十二岁的获奖者——玻恩

 1954年,72岁的已经退休的德国物理学家马克斯·玻恩,因“进行量子力学的基本研究,特别是对波函数的统计解释”.荣获了该年度的诺贝尔物理学奖.有人会说玻恩是位“大器晚成”者,其实玻恩一直是位博学多才的优秀的物理学家.玻恩于1882年12月11日出生在德国西里西亚的布雷斯劳.父亲是布雷斯劳大学医学系的教授.因此玻恩自小就生活在一个科学气氛很浓的家庭里,他对什么都好奇,经常到他父亲的实验室去看做实验,或聆听他父亲同朋友间开展的科学讨论.1901年他开始在布雷斯劳大学学习,父亲曾对他提出这样的劝告:“你应该先把各种课程都学一下,然后再决定专门研究哪一门.”于是他没有一进入大学就立即确定专业,他听了数学、哲学、艺术史、天文学等课程.这使他开拓了视野,打下了“博学多才”的基础.     

谈谈气体称量定律及其表达式

 从以往的经验或知识中得出来的科学命题,能否进一步被人们认同为科学定律,这决定于对这个命题的证明(常常是数学证明)是否“真”,而在几种证明“同真”时,则又决定于是否存在“美”。“我选择美”是科学家普遍的心理写照,只有既“真”且“美”的证明,才能使科学命题在人们心目中顺理成章、水到渠成地升华为科学定律。由于在物理实验中充了气的黄铜球比真空时的黄铜球重,所以人们不难从力平衡知识中直觉得到这样一个科学命题,即“气体重量等于下方气压减上方气压”,对于这个可以直觉出来的命题,有关教科书是用微分来证明的。