布朗运动理论及其在复杂气候系统研究中的应用

文章将从非平衡态统计物理发展和应用的角度,介绍德国科学家哈塞尔曼荣获2021年诺贝尔物理学奖的研究工作——基于布朗运动理论,建立了描述气象(天气)影响气候长期演化的随机气候学模型,并建立了寻求影响气候主因的最优指纹方法,从而能够分辨出人类活动和自然界局部改变对气候这一复杂系统的影响。哈塞尔曼的工作本质上是理论物理在实际复杂系统领域的成功应用,他采用的基础物理方法——布朗运动理论是我国杰出女物理学家王明贞和其导师乌伦贝克在20世纪40年代基于爱因斯坦的工作发展起来的^[1,2]。文章将介绍布朗运动理论的发展及其相关的非平衡统计物理思想的当代发展,以展示哈塞尔曼如何把相关的物理理论巧妙地用于气候长期预测的实际应用研究：(1)建立了快变的局部“气象”变量涨落通过耗散涨落关系影响缓变的整体气候变量的基础理论;(2)通过最优指纹方法,寻找局部“噪音”和外驱动力影响气候演化的关键要素。     

LK-99的半磁悬浮和高温超导体的锁定磁悬浮

基于电磁学和超导物理学的原理和相关实验数据,说明所谓的室温常压超导体LK-99在圆盘状钕铁硼永磁体极面的半悬浮应来源于其中的铁磁杂质碎片所受的转矩和引力。涂覆Y-Ba-Cu-O的高温超导体薄片在这种永磁体磁极上下的锁定悬浮,则起因于不均匀外磁场中超导体位置变化感生的超导电流所受该磁场的位置回复洛伦兹力,而并非迈斯纳效应和所谓的量子锁定的结果。     

软岩流变的一种新的试验研究方法

研制了用于软岩流变的蠕变-松弛耦合试验仪,探讨了利用单级加载和逐级加载两种方式确定软岩流变参数和长期强度的蠕变-松弛耦合试验原理. 有关的具体试验表明,该仪器操作简便, 稳定性好,所得结果客观、可靠,可在工程中推广应用.     

氟化氢泛频化学激光器高超音速低温喷管研究

通过建立一套氟化氢泛频化学激光器实验系统,介绍了一种新型高超音速低温喷管的结构及其实验参数设置方法;对喷管性能进行了测试,并将实验结果同数值模拟结果进行对比,找出了改善喷管性能的方法。由该喷管构成的激光系统已顺利出光。     

首次实现亚纳米材料普适制备

改变材料尺寸(维度和尺度)已经成为调控材料性能的重要手段。例如,2010年诺贝尔物理学奖和2023年诺贝尔化学奖分别授予二维材料和胶体量子点领域的开创性工作,凸显了材料维度和尺度的重要性。材料本征状态对于材料性能同样至关重要。所谓本征状态要求材料内部和表面均为本征状态,内部包括单晶结构、无缺陷、无掺杂等,表面包括完全裸露、无配体、无官能化等。例如,机械剥离方法制备的单层石墨烯为典型的本征状态二维材料,其性能与理论预测(最高性能)最为接近。相对于内部晶格,表面晶格处于非对称环境,而且为非平衡状态(晶格破缺、悬挂键、不饱和键、动态变化等)。这里所说内部晶格为完美晶格,表面晶格为破缺晶格。对单层石墨烯(二维材料)而言,表面晶格为完美晶格,边缘晶格为破缺晶格。破缺晶格与完美晶格代表着不同的研究对象,二者互为补充,缺一不可。然而,完美晶格是人们普遍追求的目标,破缺晶格则处于相对冷落的境地。破缺晶格往往是晶格非平衡态或电子(相对)自由态,能态较高,活性较大,类似于(固体物理)激发态或(化学反应)过渡态,具有重要研究意义与应用价值。     

拉丝成品模用生长型多晶金刚石

天然多晶金刚石极其稀少,而人造大颗粒单晶金刚石的制备又很困难．这样,研制人造多晶金刚石就成为人们研制大颗粒人造金刚石的重要途径．与制备人造大颗粒单晶金刚石比较,人造多晶金刚石的制作工艺简单,易于成型,成本低．目前,在超高压、高温下研制人造多晶金刚石有两种方法：一种是由石墨加金属触媒合成出金刚石微粉,再由金刚石微粉加金属粘结剂烧结成多晶金刚石块．这种方法称为烧结法;另一种是石墨在触媒金属的作用?...     

金刚石散热片

引言天然金刚石和人造金刚石具有很多优异的物理性能．它们的硬度高,抗压强度大,耐磨性好,已在机械加工、地质、冶金和石油的钻探开发中得到广泛应用．近年来,更发现一些特殊类型的金刚石,具有优异的导电性能和半导体性能,目前已在电子工业中开拓了新的应用领域．这里就金刚石散热片作一专门介绍,它们作为固体微波器件和半导体激光器的散热片,已得到有关部门的特别重视．一、金刚石的分类和Ⅱ－Ａ型金刚石目前根据金刚?...     

有限面元式Helmholtz积分方程法求解慢波导环形换能器的辐射声场

慢波导环形换能器是由慢波导和自由淹没式环形换能器组合而成的一种水声换能器。这种换能器利用慢波导对声场的调节作用,有效地改善了换能器的方向性。但是,这种换能器的辐射声场不能直接利用Helmholtz积分法进行解析求解。为此,本文利用有限面元式Helmholtz积分方程算法对其进行了数值求解。文中给出了慢波导环形换能器方向性的数值计算结果和实际测量结果,两者基本上是一致的。     

渗流力学--高效开发油、气田的科学基础和重要工具

衡量我国油、气田开发工作水平的标准应该是:在尽可能经济和尽可能高的采收率的情况下满足国家对油、气不断增长的需要,亦即要求在经济、高采收率的条件下达到高产和稳产、高产、稳产、经济和高采收率这四个基本指标是互相促进的,但又是互相制约、互相影响的.它们是矛盾着 ...     

改进的PNC方法及其在非线性偏微分方程多解问题中的应用

2017年,李昭祥等提出了一种偏牛顿-校正法（Partial Newton-Correction Method,简记为PNC方法）,并利用它成功地计算出了三类非线性偏微分方程的多重不稳定解.本文在PNC方法的基础上,提出并发展了一种改进的PNC方法.首先,利用Nehari流形$\mathcal{N}$与零平凡解的可分离性,建立并证明了$\mathcal{N}$的某特殊子流形$\mathcal{M}$上的全局分离定理及其推广（即局部分离定理）.全局分离定理只跟非线性偏微分算子或相应的非线性泛函本身有关,而与具体的计算方法无关.对一些典型的非线性偏微分方程多解问题（比如,Henon方程问题）,该全局分离定理的分离条件,经验证是成立的.另一个方面,通过修改或补充原辅助变换的定义,去掉了原辅助变换的奇异性;接着建立并证明了某些非线性偏微分方程问题的新未知解与该非线性偏微分算子零核空间的密切关系;在证明中,去掉了在原奇异变换下所需的标准收敛（standard convergence）假设.最后,计算实例与数值结果验证了改进的PNC方法的可行性和有效性;同时表明子流形$\mathcal{M}$与已知解的可分离性是PNC方法和本文新方法能成功找到多解的关键.