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2004年 16卷 02期 刊出日期 2004-04-18 论文 论文 3 梦圆飞天 卞毓麟 一、“初生婴儿”神舟五号,直冲九霄;华夏飞天,梦圆今朝。“我为我们的祖国骄傲”,杨利伟一语道出了全体炎黄子孙的心声。遥想42年前,我们的国家正处在“三年困难时期”。1961年4月12日,忽闻苏联第一位宇航员尤里·加加林进入太空,用108分钟绕地球飞行一周,然后安全返回地面。当时作为南京大学天文系的一名新生,我感到激动和振奋,同时还有一丝茫然:我们什么时候也能有自己的宇航员?1970年4月24日,我国的第一颗人造卫星发射成功,举国上下欢欣鼓舞。此时此刻,国人也在自问:我们自己的宇航员什么时候才能上天?光阴荏苒,20多年过去,改革开放 2004 Vol. 16 (02): 3-6 [摘要] ( 1967 ) [HTML 1KB] [PDF 188KB] ( 1332 ) 6 动感观星——火星2003年极亮 戴闻 2003年是“火星年”,火星与地球之间的距离将达到57000年以来的极小。美国、俄罗斯和欧盟相继发射火星探测航天器、以便使用最小的推力成本实现人类弄懂“火星兄弟”的夙愿。按照天文台预告,8月27日18时火星距地球最近,8月29日2时火星冲日,火星的亮度将达到-29等。我们知道,星等越低,看上去越亮:1等星的亮度是2等星的251倍,是3等星的2512倍,……是6等星(肉眼刚刚可以看到的星)的2515(=100)倍。 2004 Vol. 16 (02): 6-9 [摘要] ( 1952 ) [HTML 1KB] [PDF 196KB] ( 1261 ) 9 浅谈里德伯常数 朱利军 1.里德伯常数的由来用光谱仪分析氢放电管和某些星体的光谱,即可获得H原子光谱。瑞士科学家巴末尔长期研究原子光谱线。1884年6月25日在巴塞尔自然科学协会的演讲中,他公布了一个关于氢光谱波长规律的经验公式。同年又发表在当地的一个刊物上,1885年又刊载在《物理杂志》上,他根据实验结果得出在可见光区的氢光谱分布规律的经验公式:λ=Bn2n2-22,式中B是一常数,等于36456纳米. 2004 Vol. 16 (02): 9-11 [摘要] ( 4971 ) [HTML 1KB] [PDF 157KB] ( 1808 ) 11 碳纳米管储氢研究 张立波,程锦荣,黄德才,赵力 目前,环境保护和能源短缺是影响社会可持续发展的两大重要问题。近代人类使用的能源主要是煤炭、石油和天然气。经济的发展和人类生活水平的提高,对这些一次性能源的需求量在迅速增加,它们的储量在迅速下降。另一方面,这些化石燃料在使用过程中,产生大量的有害物质,如COx、NOx、SOx及碳氢化合物等,导致严重的环境污染。因此,世界各国都在努力地开发洁净的新能源。氢能以其资源丰富、可再生、热效率高和可以不产生使用污染等特点格外受到关注。 2004 Vol. 16 (02): 11-14 [摘要] ( 2479 ) [HTML 1KB] [PDF 529KB] ( 2384 ) 15 雷达、遥感技术及声纳 刘桃英 1.雷达雷达是一种空中通讯技术。它是利用无线电技术来测量空中飞机、导弹,海洋中的船只、礁石,陆地上的高山、湖泊、建筑物或行进的汽车、坦克,太空中的行星及航行中的宇宙飞船等位置的一种测量技术。雷达的工作原理雷达是如何利用电磁波来侦察远方目标的呢?让我们举一个回声测距的例子来说明。当我们面对高山用双手在嘴旁合成一个圆形喇叭,大声地短促地呼叫时(见图1),声音便从呼叫的地方出发向着高山的方向传播开去,瞬间,声音又从高山那边返回来,传播到我们的耳朵里,于是我们听到了回声。 2004 Vol. 16 (02): 15-18 [摘要] ( 2345 ) [HTML 1KB] [PDF 508KB] ( 1830 ) 18 谈谈纠缠态 方玉田 在20世纪科学发展过程中,以量子力学为核心的量子物理无疑是最深刻、最有科学成就的科学理论之一。然而对量子物理的基本原理和概念的理解仍然存在一些问题。纠缠态概念的提出与进一步研究却为从理论上和实验上解决这些问题提供了一把极为重要的钥匙。也把关于量子力学问题的争论从思辨领域上升到了实验研究确证的领域。爱因斯坦提出了关于物理实在的定义,“要是对于一个体系没有任何干扰,我们能够确定地预测(即几率等于1)一个物理量的值,那末对应于这一物理量必定存在着一个物理实在的元素。”该定义与经典物理学是基本一致的。 2004 Vol. 16 (02): 18-20 [摘要] ( 1938 ) [HTML 1KB] [PDF 1481KB] ( 1634 ) 21 中微子振荡实验物理与国家地下实验室建设 杨长根 在过去的一个世纪里,基础科学各方面都取得了非凡的进展,在物理科学中,研究的范围从小至10-17厘米物质构成的基本单元,大至宇宙的尺寸,宇宙的过去直至宇宙将来的理论,包括了我们所能感知的一切,甚至超越了我们的感知。在这最大和最小之间发展的解决不同尺度的方方面面问题的基础科学和技术,包括了原子理论、固体理论、现代的化学分子理论等,有的理论发展为技术,有些新的物理和技术与我们的物质生活紧密联系,比如今天的纳米技术、基因的确定、超导的应用,量子计算机的发展等等。基础物理的研究并不因为这些成果而停止,它向更深的层次发展。 2004 Vol. 16 (02): 21-28 [摘要] ( 1985 ) [HTML 1KB] [PDF 359KB] ( 1578 ) 28 捕捉引力波 柯惟力 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 2004 Vol. 16 (02): 28-32 [摘要] ( 2046 ) [HTML 1KB] [PDF 249KB] ( 1253 ) 32 中微子物理若干前沿问题 郭万磊 在过去的几年间,大量的实验结果已经表明中微子有非零质量以及轻子味混合。这一进展为我们打开了一个全新的值得探索的基本粒子世界。关于中微子我们已经知道了多少,我们想要发现什么?本文将从理论与唯象的观点进行阐述。目前中微子物理的前沿问题主要包括:中微子真的发生味转化吗?有几代中微子?存在惰性中微子吗?中微子的质量是多少?中微子是马约拉纳粒子还是狄拉克粒子?轻子味混合矩阵的混合角有多大?轻子味混合矩阵包含CP破坏位相吗?如果包含,那么在中微子振荡和无中微子双β衰变中,这些位相会导致可探测的CP破坏效应吗? 2004 Vol. 16 (02): 32-35 [摘要] ( 2097 ) [HTML 1KB] [PDF 195KB] ( 1906 ) 36 我们从相对论重离子对撞机上了解到了什么 高凌云,Thomas Ludlam, Larry McLerran 金原子核组成的高能束流的对撞在微观上再现了宇宙大爆炸时的高热、高密度物质状态。3年来,布鲁克海文实验室一直用相对论重离子对撞机(RelativisticHeavyIonCollider,RHIC)在极端相对论能区做高达每核子100GeV的重核对撞实验。这种非同寻常的新加速器在探寻物质新的高能状态,继续探究几个世纪以来的老问题,试图从根本上了解自然和物质的起源。RHIC实验的早期结果揭示了高温和高密度状态下核物质的奥秘;在高温和高密度状态下,核子和介子已不复存在,核物质只以夸克和胶子的形态存在。 2004 Vol. 16 (02): 36-40 [摘要] ( 2116 ) [HTML 1KB] [PDF 280KB] ( 1349 ) 41 彗星追猎者——“罗塞塔” 李芝萍 罗塞塔彗星探测计划是1993年11月欧洲空间局科学项目委员会批准的基础科学项目。原打算2003年1月12～13日由阿丽亚娜-5火箭发射罗塞塔彗星探测器,8年后,也就是2012年春季,在小行星带外面与46P/Wirtanen慧星会合。因运载火箭出现故障,发射延期,错过了狭窄的发射窗口,与46P/Wirtanen失之交臂。调整后的彗星探测计划将目标转向另一颗彗星———67P/ChuryumovGerasimenko。 2004 Vol. 16 (02): 41-43 [摘要] ( 2223 ) [HTML 1KB] [PDF 160KB] ( 1159 ) 43 美将建造两个大型引力波记录站 周道其 美国科学家计划建造记录强大引力波的两个大型观测站,这项计划由加利福尼亚理工学院和马萨诸塞理工学院共同实施。众所周知,曾被爱因斯坦预言存在的引力波应该是由于巨大太空灾变而产生的时空连续统一体,巨大太空灾变是指超新星爆发、黑洞形成或近距离恒星作用等。但是迄今为止一直没有能成功发现引力波踪迹,为了记录引力波踪迹建造的LIGO观测站将由两个直径超过1米像“L”字母形式放置的空心圆柱体组成。两圆柱体内将保持超真空状态,它们的长度达到整整4000米。每个圆柱体内部将安放激光干涉仪:一边放有激光光源和激光自动记录仪,另一边是用导线悬挂带有反射镜面的重物。 2004 Vol. 16 (02): 43-43 [摘要] ( 1986 ) [HTML 1KB] [PDF 61KB] ( 1590 ) 44 激光在军事上的广泛应用 王云秀,周培 激光作为人类认识世界和改造世界的武器,使得人类对大自然的认识和改造能力得到了提高,而且在科学技术、工农业生产、人类生活等领域引起了一次深刻的变革。它使光学这个古老的科学分支变得面貌一新,在物理、化学、医学、军事等方面得到了广泛的应用,本文主要介绍激光在军事上的应用。一、激光致盲武器激光致盲武器的射击对象是人眼以及光学和光电装置等目标。它一般由激光器、精密瞄准跟踪系统、光束控制和发射系统组成。激光器是激光武器的核心,用于产生起致盲作用的激光光束,如二氧化碳激光器,平均输出功率一般在1000～10000W之间. 2004 Vol. 16 (02): 44-45 [摘要] ( 3329 ) [HTML 1KB] [PDF 474KB] ( 1911 ) 45 超声物理在肿瘤治疗中应用的研究 宋存牛 恶性肿瘤是一种直接威胁人类生命安全的疾病,每年有成千上万的人遭受此类疾病的折磨。对肿瘤的防治,尤其是恶性肿瘤,是当前国内外研究的重要的课题。防治和治疗肿瘤的物理方法有:放疗(光化学的局部用药形式)、化疗(光子刀、伽玛刀等是放疗的局部应用形式)、光动力学疗法(光激活血卟啉抗肿瘤)等,这些方法各有利弊,其中放疗、化疗对人体有很强的副作用。1978年美国学者等首先提出光动力学疗法(简称PDT)诊治肿瘤已应用于临床。但由于光的穿透能力差,该法应用主要集中在人体表面浅层肿瘤治疗,对深部、中晚期肿瘤治疗具有一定困难。 2004 Vol. 16 (02): 45-46 [摘要] ( 2231 ) [HTML 1KB] [PDF 104KB] ( 1671 ) 47 分子影像技术:医学影像的新革命 周艳琼,白木 一、什么是分子影像技术分子影像学是传统的医学影像技术与现代分子生物学相结合产生的一门新兴学科,与之相对应的分子影像技术,旨在利用现有的一些医学影像技术(主要是PET、fMRI和光学CT)对人体内部特定的分子进行无损伤的实时成像。分子影像技术综合了现有的多种物理和医学技术,能让医生们观察到患者体内的基因、蛋白质和其他分子的活动。通常,探测人体分子的方法有离体和在体两种。分子影像技术作为一种在体探测方法,其优势在于可以快速、远距离、无损伤地获得人体分子的三维图像。 2004 Vol. 16 (02): 47-48 [摘要] ( 2105 ) [HTML 1KB] [PDF 295KB] ( 2115 ) 48 利用激光钻井 陈海燕 20世纪60年代,具有方向性强、亮度大、单色性好及相干性好等特点的激光一经出现就引起人们广泛关注,现已广泛应用于军事、医药、人民生活及生产技术等各个方面。冷战结束后,美国国会委托国防部“星球大战”防御部把激光技术用于石油工业,如应用激光技术在卫星上测定油气田开发过程中地面的沉降,用于对采收程度的监控,为制定开发计划提供原始资料;分析不同类型的原油;利用高功率激光切割机械、钻孔、钻探油/气井及射孔等。其中激光钻井技术最具有吸引力,美国能源部预言:“激光钻井技术上的突破,能产生像上个世纪初旋转钻机取代顿钻机那样的根本性转变。 2004 Vol. 16 (02): 48-49 [摘要] ( 1949 ) [HTML 1KB] [PDF 170KB] ( 1879 ) 50 大学物理教学改革的几个问题 贾贵儒 一、与时俱进论教育时代的特征当代是一个充满机遇和挑战的重要时期,世界各国都十分重视教育发展的基础和优先地位的确立。德国在1987年制定的《高等学校建设总规划》中指出,“能否保持创造领先和具有国际的竞争能力”,关键是高校政策能否及时适应当前新形势发展的需要”。美国在1988年提出,“教育是美国最强大的经济计划,最主要的商业计划和最有效的反贫穷计划”。我国也适时地制定了“科教兴国”的整体方针。当代科学技术发展日新月异,知识、信息呈爆炸式膨胀。知识劳动将成为人们谋生的主要手段,知识劳动者将成为社会劳动的主体。发展的社会必然给他们更多的机遇。据估计,到1980年人类社会的科 2004 Vol. 16 (02): 50-53 [摘要] ( 1805 ) [HTML 1KB] [PDF 178KB] ( 1660 ) 53 水沸腾前水层的温度分布 许雪梅,何善亮 在中小学科学教育中,强调科学探究过程的重要性得到了广泛的理解,但要付诸实施却困难重重。对于学生来说,构成现代科学内容的知识体系是丰富的、精巧的、引人入胜的。不过,知识体系大多是借助科学家的研究产生的,而且探究的过程不断得到修订与变更。学生如何参与并熟悉科学探究过程,以获得诸多的科学知识,积累更高的科学素养?研究表明,教师的课堂行为对学生的探究学习活动会产生各种影响。教师倘若能明了探究的过程,熟悉不同的探究阶段,认识并揭示探究过程的要素,给学生更多习得的机会,那么将会大大提高教学的效率。 2004 Vol. 16 (02): 53-54 [摘要] ( 1971 ) [HTML 1KB] [PDF 96KB] ( 1493 ) 54 法国天文学家发现天王星大气层“毒气”弥漫 法国天文学家宣布,他们已经在太阳系第七大行星———天王星的大气层里发现有一氧化碳和其他诸如氯化氢等能够致人死亡的气体。他们大胆估计,宇宙中一些陨落的小行星在下坠时候冲击凝滞在天王星地层内的一氧化碳,使得这些长期埋藏在地表之下的一氧化碳飘散并且凝冻在冰冷的大气层里。此外,科学家在太阳系另一颗行星———海王星上也发现了一些混合气体,并推断这些混合气体可能是来自该行星的内部。法国天文学家在南美洲智利的南欧天文观测台依靠红外线探测仪器观测到了上述发现。 2004 Vol. 16 (02): 54-54 [摘要] ( 2352 ) [HTML 1KB] [PDF 435KB] ( 1267 ) 55 物理教育中STS教育资源开发的探索 吴长龙,熊万杰 一、STS教育与STS教育资源STS是ScienceTechnologyandSociety即“科学技术与社会”的简写。STS教育是近年来世界各国科学教育改革中形成的一种新的科学教育的构想,以强调科学、技术与社会相互关系和科学技术在社会生产、生活和发展中的应用为指导思想而组织实施的科学教育,其基本精神是:把科学教育和当前的社会发展、社会生产、社会生活紧密结合起来,既要考虑当代科学技术发展对教育提出的要求,又要研究社会成员对现代和未来社会生产、社会生活发展做出决策。 2004 Vol. 16 (02): 55-56,6 [摘要] ( 1937 ) [HTML 1KB] [PDF 152KB] ( 1348 ) 57 自然现象中的黄金比之谜 许梅,Mario Livio 向日葵葵花子的排列,植物叶子的分布,猎鹰猎物时的飞行路线,兔子的繁殖,鹦鹉螺和其他软体动物身上的螺线,旋涡星系的外貌以及黑洞是如何从一种状态改变为另一种状态的?这些毫不相干的自然现象之间有什么共同之处吗?答案是:所有这些现象都与一个奇异的数字黄金比有关。黄金比又称“黄金分割”,“黄金数”,甚至有人称之为“极好的比例”,其实就它本身而言,完全不是什么新的概念。希腊几何学的泰斗欧几里德,公元前300年在亚历山大执教时,在其有关几何学和数学的著作《几何原本》一书中对黄金数就做出过定义。但他的定义完全限定在几何学的范围之内,并未揭示它与自然现象有丝毫关联。 2004 Vol. 16 (02): 57-59 [摘要] ( 2098 ) [HTML 1KB] [PDF 205KB] ( 1616 ) 60 南极DomeA冰盖的科研价值 赵喜梅 DomeA冰盖,是南极冰盖的最高处,海拔4100～4300m,是承载着地球历史的信息库,也是各国科学家南极考察的一个研究热点。为什么DomeA冰盖中能反映丰富的历史信息呢?它又是如何形成的呢?DomeA冰盖研究具有哪些科学价值呢?大气壳层结构是形成大气环流的物质基础我们知道地球大气层自下而上可以分为5个壳层,即对流层、平流层、中间层、热成层、与散逸层。其中对流层和平流层对DomeA冰盖中丰富信息形成起着决定性的作用。对流层在温带地区高度约10～12km;赤道处约16～18km;两极约8～9km。 2004 Vol. 16 (02): 60-60 [摘要] ( 1860 ) [HTML 1KB] [PDF 61KB] ( 1720 ) 61 居里夫人的另一侧面——科技应用发起人 侯春风,Soraya Boudia 居里夫人由于对放射学的研究工作,例如镭的发现而举世闻名,但是她与工业界的广泛合作却鲜为人知。1898年12月28日,皮埃尔·居里(PierreCurie)、玛丽·斯卡罗多夫斯卡———居里(MarieSklodovskaCurie)和古斯塔夫·贝蒙特(GustaveB啨ｍｏｎｔ)在法国科学院院刊《论文汇编》上发表了题为《论沥青铀矿中的一种新的强放射性物质》的论文,他们在文中宣布发现了一种具有惊人特性的新元素———镭。 2004 Vol. 16 (02): 61-64 [摘要] ( 2006 ) [HTML 1KB] [PDF 308KB] ( 1335 ) 65 认识惯性定律的历程 韩春柏 一般认为,惯性定律是伽利略奠定基础,牛顿精练而成为经典力学运动第一定律的,其实,人们对惯性定律的认识,可以追溯到遥远的古代。古代的认识牛顿在他的手稿《惯性定律片段》中写道:“所有那些古人都知道第一定律,他们归之于原子在虚空中直线运动,因为没有阻力,运动极快而永恒”,古希腊的德谟克利特、伊璧鸠鲁都有这样的看法。例如,伊璧鸠鲁就说过:“当原子在虚空里被带向前进而没有东西与它们碰撞时,它们一定以相等的速度运动。因为当没有东西与它们相遇时,重的原子并不比小的和轻的原子运动的更快;而当没有东西与它们相撞时,小的原子也不会比大的原子更快,它们的整个行程是等速的”。 2004 Vol. 16 (02): 65-67 [摘要] ( 1912 ) [HTML 1KB] [PDF 369KB] ( 2117 ) 68 物理学所蕴涵的人文基因 程民治 科学“求真”,人文“求善”,两者交融则“生绿”,即“求美”。现代高等教育应是科学教育与人文教育融为一炉的“绿色教育”。因为只有这种真、善、美有机统一的教育理念与模式,才是今天素质教育对人的培养所追求的最高目标。一则它可以使受教育者自觉地陶冶与纯洁思想感情、升华精神境界、树立对国家、对民族的高度责任感和使命感,即培养学生“钟情于爱国”的大德;二则它能活跃与完善青年人的思维能力、优化思维过程、开启作为万物之灵的人的固有灵性、发挥人类进化500万年来所形成的巨大潜能,极有利于学生“不断创新”。 2004 Vol. 16 (02): 68-70 [摘要] ( 1812 ) [HTML 1KB] [PDF 212KB] ( 1806 ) 71 纳米管制成的最小“转子” 周道其 美国加利福尼亚大学阿列克斯·泽特尔博士及其同事设计出直径比人发细2000倍的电机转子,并将它放入一个芯片内。这细小转子单叶片长度不超过300纳米,它安放在用多极碳纳米管制成的轴承尖上。放在这轴承末端的黄金电极将装置与芯片相连。在将电压加在纳米管“转子”上时,位于其周围的3个或更多的电极会迫使它快速旋转。这时调节电压,即可控制“转子”;使它保持在原地或迫使它以恒定速度移向所需方向。纳米管“转子”的应用范围非常广泛,首先,因为它可以在最不能改变的条件下发挥作用,比如在高温、化学腐蚀介质中乃至在真空中工作。 2004 Vol. 16 (02): 71-71 [摘要] ( 1812 ) [HTML 1KB] [PDF 57KB] ( 1525 ) 71 科学家揭开臭氧形成之谜 周道其 夏天在城市中出现的臭氧从何而来,科学家早已清楚,太阳光会加热废气与其他污染物的混合物。但是在热带大西洋,臭氧是通过自然途径出现的,这一点一直使科学家感到迷惑不解。现在借助于卫星使科学家有可能准确查明臭氧源,同时确定臭氧究竟是自然产生还是人为技术成因。美国国家大气研究中心戴维·爱德华兹与加拿大以及欧洲同行一起着手解决这一问题,他们广泛收集4颗卫星的数据,通过专门的计算机模型对这些数据进行处理。他们惊奇地发现,在热带非洲上空闪电会形成大量臭氧,这臭氧数量比农业或燃烧矿物燃料释放的臭氧还要多。科学家还查明,影响臭氧形成有几个因素,其中包括雷电和污染大气。 2004 Vol. 16 (02): 71-71 [摘要] ( 1603 ) [HTML 1KB] [PDF 57KB] ( 1552 ) 71 受热不会膨胀的新型导体 周道其 美国密歇根大学科学家研制成一种合金,它在受热时不会膨胀(因而也不会收缩),同时保持有导体特性。专家称,这种新型合金能在运行条件变化范围大的技术领域中获得广泛应用,例如在发动机、电传动装置以及航天仪器制造领域。大多数材料具有正的温度系数,即在受热时会膨胀,虽然也有极少的物质能在温度升高时收缩。如果将这两种类型材料组合成一个整体,则可以获得新的复合材料,这种复合材料在受热时将不会改变外形大小。密歇根大学科学家成功找到了这一问题的另一方案———不用由两种特殊物质片段组成的复合材料,他们成功研制成一种合金,在合金中含有镱、镓和锗。 2004 Vol. 16 (02): 71-71 [摘要] ( 1736 ) [HTML 1KB] [PDF 57KB] ( 1373 ) 编辑部公告 2018年全国物理科普大会通知 更多... 物理科普信息 更多...

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