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2003年 15卷 04期 刊出日期 2003-08-18 论文 论文 3 氦滴能揭示宇宙的秘密吗 许梅 在芬兰赫尔辛基理工大学和莫斯科朗道理论物理研究所工作的伏龙维克(GrigoriVolovik)研究液氦已30多年。在其研究成果的基础上,他提出:研究接近绝对零度的一滴液氦的特性有助于揭示宇宙的许多秘密。当氦(He)被冷却到接近绝对零度时,它仍然是液态,但开始遵循量子力学的规律而不再服从经典力学的法则。诸氦原子失去独立性,开始互相影响各自的运动:例如氦3能无摩擦地沿容器壁流动并蔑视重力沿烧杯壁向上爬行。科学家们若干年前就已发现超流态的氦与宇宙从数学的观点看存在着奥妙的联系。 2003 Vol. 15 (04): 3-5 [摘要] ( 2470 ) [HTML 1KB] [PDF 153KB] ( 1258 ) 6 从熵、信息熵到自组织 王西明 为了在一定条件下确定一个热力学过程进行的方向,1864年法国物理学家克劳修斯在《热之唯动说》一书中,首次提出一个物理量和新的态函数———熵。他发现:如果一个物体的绝对温度为T,给该物体加热ΔQ,该物体增加的熵为ΔS=ΔQ/T。ΔS表示吸进热量之后,物体的熵S2与吸进热量之前的熵S1之差,或表示成ΔS=S2-S1。如用积分表示,则有S2-S1=∫xx0dQT。同样,如从该物体取出热量ΔQ,则该物体的熵就减少ΔS。 2003 Vol. 15 (04): 6-7 [摘要] ( 2578 ) [HTML 1KB] [PDF 299KB] ( 2082 ) 8 元素周期律与对称性 孙婷雅 元素周期律是俄罗斯化学家门捷列夫1869年在对自然界中各种元素的化学和物理性质的大量实验资料进行分析比较后,发现元素的性质随着各元素的原子量大小顺序呈现周期性变化而得出的规律。性质相似的元素组成一族。例如惰性气体元素,按原子量大小,依次为氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)等,这些元素的原子的电离能特别大(见图1),不易与其他原子结合,在自然界中以单原子分子的形式稳定存在,所以称为惰性气体,在周期表中属于零族元素。 2003 Vol. 15 (04): 8-10 [摘要] ( 1950 ) [HTML 1KB] [PDF 404KB] ( 1984 ) 11 吸引与排斥 吴家宽 作为自然辩证法范畴的吸引和排斥,它是从自然界各种物质运动形式中概括出来的两种基本的运动形式。这里所说的吸引是指一切具有接近、收缩性质的运动形式。所说的排斥是指一切具有分离、膨胀性质的运动形式。物理学所研究的是物质运动最基本最普遍的形式,它包括机械运动、分子热运动、电磁运动、原子和原子核内的运动等等。无疑,吸引和排斥的相互作用是物理学所研究的各种运动形式的内在属性和基本矛盾。事实不正是如此吗?太阳系行星绕太阳作椭圆轨道运动,就是吸引和排斥共同作用的结果。 2003 Vol. 15 (04): 11-11 [摘要] ( 2097 ) [HTML 1KB] [PDF 91KB] ( 1920 ) 12 还牛顿第二定律的本来面目 林辉 牛顿第二定律是牛顿三定律的精髓,它描述了物体所受力与运动状态改变之间的定量关系。历史上在牛顿第二定律的建立过程及适应范围方面,存在很多误解和争议,损害了牛顿的光辉形象。牛顿第二定律建立过程的历史回顾在牛顿具体提出运动第二定律之前,伽利略已提出这种思想的萌芽,他在批判亚里士多德的力与速度的依赖关系基础上,提出了力与加速度之间的依赖关系,但是他没有也不可能在当时条件下发现作用力与加速度之间的定量关系,并将其发展成科学的基本定律。牛顿接受并发展了伽利略的这种观点。在1684年,他明确提出动质量概念之前,只能定性地探索运动第二定律的内容。 2003 Vol. 15 (04): 12-13 [摘要] ( 2036 ) [HTML 1KB] [PDF 97KB] ( 3411 ) 13 物理量的数量级及其数值估算 张博洋,庞金富 物理世界,气象万千。由此决定了我们在进行科研工作时,在选择和建立恰当的数理模型之前,必须掌握各个物理特征量的数量级,并事先对各种事物作粗略的数量级估算,进而才能判定某个物理现象的主要机制,这是一种起码的科研素质。掌握一些物理特征量的数量级,往往是一个科学技术问题研究的关键。若我们平时就培养学生注意各种物理量的尺度大小及其改变所带来的影响,善于引导学生练习对各种事物作粗略的数值估算,有助于增强学生洞察事物本质的本领,更有利于日后参与科研工作对科学素养的需要。 2003 Vol. 15 (04): 13-14 [摘要] ( 3064 ) [HTML 1KB] [PDF 109KB] ( 1394 ) 14 光多普勒效应及应用 金永君 一、光多普勒效应的物理原理当光源和接收器之间有相对运动的时候,接收器受到的光波频率不等于光源的频率,这就是光学的多普勒效应或电磁波的多普勒效应。因为光是一种高速运动的物质,并且其传播不需要介质,因此光多普勒效应与声多普勒效应有本质的区别。下面按相对论的观点对光多普勒效应进行分析。图1光多普勒效应参照图1,设接收器R固定在惯性坐标系K中的O点,单色光源S固定在另一惯性坐标系K′中,K′系相对于K系沿x轴以速度u运动,光源s位于y′轴上某点,速度u和接收器R到光源s的连线夹角为θ,而θ角会随时间的改变而变化。 2003 Vol. 15 (04): 14-15 [摘要] ( 3708 ) [HTML 1KB] [PDF 286KB] ( 3111 ) 16 原子核转动的新机制——磁转动 李磊,宁平治 1997年,美国《物理评论快报》第78和79期上连续发表两篇实验论文,证实原子核的转动和转动能带存在一种全新的机制。以前熟悉的转动带都是原了核大形变或超形变的结果,它们都与大的电四极矩和强的电四极跃迁相联系。1993年,理论预言,对于形变很小甚至接近球形的原子核也可以存在转动带。初期实验很快就在A=190～200质量区发现了这种转动带,它具有以下很不寻常的性质:(1)能谱很有规律,类似于大形变核的高K带,仍符合J(J+1)规律。(2)带内能级间跃迁属于ΔJ=1的磁偶极跃迁,并且磁偶极约化跃迁几率B(M1)非常大,它随能级自旋值的增加而减小。 2003 Vol. 15 (04): 16-17 [摘要] ( 2357 ) [HTML 1KB] [PDF 339KB] ( 2116 ) 18 原子磁芯片与量子回路 Ed Hinds,侯春风 在过去几年中,物理学家们研究出了多种可把原子云团冷却到温度低于1微开(μK)的技术。处于这些云团中的原子是如此之冷,以至于它们不能再被看作是遵守牛顿定律的经典粒子,而应被看作是由量子力学所描述的可传播、衍射和相互干涉的波。现在,人们已经可以把冷原子囚禁在横向尺寸只有100纳米的量子点内,也可使之在长的狭管中流动,就像电子在很细的导线中流动一样。人们开始注意到一种全新的技术的可能性,这一技术与微电子技术相类似,只是它基于受控冷原子流及原子之间的相互作用。这种被称为“原子芯片”的器件可以利用量子力学原理来完成非同寻常的测量或计算工作。 2003 Vol. 15 (04): 18-21 [摘要] ( 1921 ) [HTML 1KB] [PDF 205KB] ( 1278 ) 22 空间技术回顾与简介 彭昌宁 空间技术,又称航天技术,它是探索、开发利用太空及地球以外天体的一门综合技术;它包括运载工具的研制,航天器的发射、控制,以及宇航员生命保障系统的研制等。空间技术作为当代高技术门类之一,越来越受到世界各国的重视与关注。神舟飞船的3次试航成功极大地激发了国人对空间技术的兴趣,增进了对空间技术的了解。一、空间与空间技术历史的回顾探索宇宙的奥秘,奔向遥远的太空是人类自古以来追求的目标,在古希腊神话中,雅典杰出的建筑师代达罗斯,用麻线和蜜蜡将羽毛连接成翅膀插在身上,带他的孩子伊卡罗斯扇动翅膀逃出了囚禁他们的克里特岛;中国古代也有嫦娥奔月的神话传说。 2003 Vol. 15 (04): 22-23 [摘要] ( 1993 ) [HTML 1KB] [PDF 107KB] ( 1419 ) 24 手机电源新家族——当代高能化学电源 汪群拥,尹占兰 手机已成为当代一种时尚文化,发短信息、打游戏、上网、下载铃声、查看当天的新闻和电子邮件,正在迅速成为新一代中青年的精神宠儿。因为手机不再仅仅被当做联络信息的工具,它已成为交友娱乐,追求时尚,甚至是治疗孤独的爱物。因此,信息消费年轻化将是一个不可逆转的潮流。未来5年,中青年消费将更加趋于享受生活,追逐前卫和展示个性。随着信息技术的发展,通讯技术产品开发的日新月异,高能化学电源成为电子产品的原动力,是须臾也离不开的开路电压高、高比能量、工作温度范围宽、放电平稳、自放电小、长寿命的化学电源。 2003 Vol. 15 (04): 24-27 [摘要] ( 1990 ) [HTML 1KB] [PDF 399KB] ( 1885 ) 28 混沌运动的数值特征 张雄飞 混沌,被誉为继相对论和量子力学之后的本世纪最重要的科学发现之一,它揭示了自然界及人类社会中普遍存在的复杂性,加深了人们对客观世界的认识。混沌理论及应用是一个具有广阔前景的前沿课题和学术热点,并逐渐成为一门新兴的产业,显示出巨大的经济效益和优越性。因此,研究混沌运动有着重大的理论和现实意义。一、计算机是研究混沌运动的有力工具因为混沌运动十分复杂,在研究和模拟混沌运动的过程中,不但要进行大量的数值计算,而且要将计算结果直观地展示出来以便观察混沌现象,完成这一任务非计算机不可。 2003 Vol. 15 (04): 28-31 [摘要] ( 1919 ) [HTML 1KB] [PDF 530KB] ( 1731 ) 31 静电及其应用 顾勇 建国以来,随着国民经济的迅速发展,我国静电科学研究已取得了很大的进展,并广泛应用于多个领域。如何进一步防止静电的危害、利用静电造福于人类社会对于我们具有十分重要的意义。一、静电现象与研究人们通常将运动的电荷或导体中的电流叫做动电,而把相对静止的电荷或者物体上处于相对平衡的电荷称做静电。静电现象在自然界,在我们的日常生活中广泛地存在着,如:当你拿起梳子梳头时,你会听到噼啪的声响;在炎热的夏季阴雨天气里,你会看到耀眼的闪电;如果你用一块绸子摩擦一根玻璃棒时,你会发现玻璃棒能够吸引许多小纸屑……这些奇妙的现象,就是静电。 2003 Vol. 15 (04): 31-33 [摘要] ( 1968 ) [HTML 1KB] [PDF 152KB] ( 1386 ) 34 微波武器——21世纪的太空武器 孙光东 高功率微波武器在未来战争中一旦投入作战使用,战场可能会在很大程度上进入以微波和光子代替导弹的新时代。微波武器的毁伤效应是完全看不见的,因此有利于隐蔽使用,从而使敌方对抗措施更加困难和复杂化。微波武器又称为射频武器,它是利用超高频微波发射机和高增益定向天线发射高强度的、汇聚的微波束来杀伤人员和武器装备的装置。据报道,海湾战争刚开始数小时,美国海军就首次使用了微波武器,由战斧式巡航导弹携带微波弹头来破坏和摧毁伊拉克的防空武器的指挥和控制系统。在1999年3月24日北约对南联盟的轰炸中,美国使用了尚在实验的微波武器,它由“二战”中研制原子弹的洛斯阿拉莫斯实验室研制。 2003 Vol. 15 (04): 34-35 [摘要] ( 1979 ) [HTML 1KB] [PDF 112KB] ( 1365 ) 35 电子回旋共振微波等离子体及其在材料科学中的应用 施昌勇 低气压、低温放电方面的一个重要的最新进展是电子回旋共振(ECR)放电。这种技术首先是在核聚变研究中发展起来的。最初,它被用于磁镜实验装置产生和加热等离子体,后来,又被发展成为托卡马克、串级磁镜等聚变装置实验中进行等离子体加热的主要手段之一,即电子回旋共振加热(ECRH)。目前,这一高技术已被移植到各种低温等离子体应用之中,显示了蓬勃的生命力。电子回旋共振微波等离子体是指:当输入的微波频率ω等于电子回旋共振频率ωce时,微波能量可以共振耦合给电子,获得能量的电子电离中性气体,产生放电。电子回旋频率为ωce=eB/m,e和m为电子电荷及其质量,B是磁场强度。 2003 Vol. 15 (04): 35-38 [摘要] ( 3547 ) [HTML 1KB] [PDF 567KB] ( 2730 ) 38 全球定位系统的原理及其应用 黄振平 在生活中,GPS这个词时常出现在我们的视野中,那什么是GPS?一、GPS系统的提出全球定位系统是美国国防部部署的一种卫星无线电定位导航与报时系统,GPS是全球定位系统的简称。20世纪50年代后期,美国派侦察船跟踪侦察苏联向太平洋发射洲际弹道导弹时发现,如果知道导弹轨迹,就可推出船的位置,那么导弹换成在轨卫星也行。在此思想指导下,1958年底,美国海军委托霍普金斯大学应用物理实验室研究军用舰艇导航服务的卫星系统,即海军导航卫星(又称子午仪导航系统),于1964年1月研制成功,用于北极星核潜艇的导航定位并逐步用于各种军舰导航定位。 2003 Vol. 15 (04): 38-39 [摘要] ( 1867 ) [HTML 1KB] [PDF 353KB] ( 2028 ) 40 压电效应及其在家电中的应用 戴岩伟 压电效应及其理论解释1880年法国物理学家皮埃尔和雅各居里兄弟在实验中发现:当某些晶体受到机械力而发生拉伸或压缩时,晶体相对的两个表面会出现等量的异号电荷。科学家把这种现象叫做压电现象,具有压电现象的介质称为压电体。当压电体发生机械形变时,其极化强度发生变化,导致表面吸附的自由电荷随之而变。如果将两个表面装上电极并用导线接通,变化的自由电荷便从一个极板移至另一极板,形成电流。如果压电体上加交变电场,则压电体就会交替出现伸长和压缩,即发生机械振动。压电效应的解释:在离子性的晶体中,正、负离子有规则地交错配置,构成结晶点阵。 2003 Vol. 15 (04): 40-41 [摘要] ( 1942 ) [HTML 1KB] [PDF 107KB] ( 1220 ) 41 低能加速器的应用 李为虎 加速器是利用电磁场来加速带电粒子的装置,如加速电子、质子、离子等。按能量区分,加速器分成高能加速器、中能加速器和低能加速器。其中能量低于100MeV的小型低能加速器在医学、工业辐照、离子注入及核分析技术等领域均有广泛的应用。一、加速器在医学上的应用1.疾病的诊断传统的XCT是透射型CT,测定的是通过肌体的X射线强度的衰减情况,医生从不同的衰减来分析病变情况。加速器介入医学后,促使了一代能测试脏器功能的新的发射型CT(简称ECT)的问世。 2003 Vol. 15 (04): 41-43 [摘要] ( 2694 ) [HTML 1KB] [PDF 145KB] ( 1374 ) 44 生物物理学的医用发展 肖梅,赵兴 生物物理,特别是生物物理材料的医用研究,近年来在国际医用科学界形成了一个特别值得注意的热潮。人们越来越认识到,从医用科学的角度来看,生物与物理的结合是一个正待发掘的宝藏。这是一个新的交叉领域,充满挑战性又富有机会。人们已经用生物物理材料制作除大脑以外的几乎所有组织和器官用于医疗。目前,在富有挑战性的仿生、智能材料及组织工程材料的研究方向上,都在丰富生物医用材料的内容,而在这一领域的研究应用中,也不乏有许多自然科学的哲学问题。生物物理医用材料技术的兴起和发展的内外部因素生物物理何以在20世纪60～70年代崛起并得到迅猛的发展呢? 2003 Vol. 15 (04): 44-45 [摘要] ( 1823 ) [HTML 1KB] [PDF 108KB] ( 1279 ) 45 浅谈数学方法在物理学习中的运用 郭渭平 要注意培养学生运用数学工具分析和解决物理问题的能力,这是现行物理教学大纲明确提出的培养目标之一。众所周知:物理和数学的关系密不可分,物理学要依赖数学归纳自己的发现、表达自身的规律;用它来普遍地准确地表达物理量的定义和物理定律;用它从某些一般理论出发推出新的结论;用它进行公式变形,求出那些不能直接度量的物理量;用它做各种计算和解答习题。几乎所有物理的定理、定律都可由数学语言加以科学地、精确地、简洁地表述。对于物理而言,数学不仅是一种计算和计量的工具,它也是进行抽象思维和逻辑思维的工具。 2003 Vol. 15 (04): 45-47 [摘要] ( 1811 ) [HTML 1KB] [PDF 145KB] ( 1187 ) 48 现代物理知识在教学中的综合运用 孙海滨,刘婷婷 物理教学的主要任务是传授科学知识,提高学习能力,培养学生的科学素质。物理学是在不断地发展变化,因此物理教学必须表现出必要的敏感性,即将物理学发展的前沿动态和物理学的实际应用引入课堂教学,使学生及时了解当前科学技术的发展概况,激发其学习兴趣。为了了解现代物理知识在物理教学中的应用,我们进行了科技工作者问卷调查,并进行了相应的教学改革。一、科技工作者问卷统计结果科技工作者问卷采取的是结构型形式,调查对象是中科院物理所、首都师范大学物理系从事科研与大学物理教学工作的科技工作者,共发出问卷40份,回收有效问卷33份。 2003 Vol. 15 (04): 48-49 [摘要] ( 1841 ) [HTML 1KB] [PDF 146KB] ( 1686 ) 49 物理教学中的结课艺术 王海军 结课是一种艺术,它与“导入”一样是课堂教学中不可缺少的一个重要环节。一个使人深思、悬念迭起的结课,不仅能巩固、加深学生对所学知识的理解,还能调节课堂学习的情趣,使学生有渐趋佳境、意味无穷的感觉。正如名家所说“好的结尾,有如咀嚼干果,品尝香茗,令人回味再三”。一、课堂教学中结课的功能与作用总结归纳、画龙点睛。在一节新课中刚建立起来的新知识对学生来说是不十分清晰和稳定的,同时新知识还易与前面所学知识产生混淆,造成“剪不断,理还乱”的现象。 2003 Vol. 15 (04): 49-50 [摘要] ( 1695 ) [HTML 1KB] [PDF 104KB] ( 1319 ) 50 研究地球磁圈的小型卫星 美国宇航局与加利福尼亚大学签订价值为1.73亿美元的合同,计划研制5颗专门研究地球磁圈以及太阳风影响地球磁场的小型卫星。该计划取名为THEMIS,是美国宇航局研制中等级别太空探测器计划的一部分。计划参与者除加利福尼亚大学之外,还有其他美国大学以及德国、奥地利、法国、加拿大、荷兰、日本和俄罗斯的一些科学家。每颗卫星质量为100千克,5颗卫星将全部利用“德尔塔-2”型运载火箭在2006年夏天发射升空。 2003 Vol. 15 (04): 50-50 [摘要] ( 1647 ) [HTML 1KB] [PDF 57KB] ( 1786 ) 51 如何引入物理学史改进大学物理教学 唐焕芳 《物理学史》这门课是师范院校物理系的一门必修课,提倡引入物理学史改进物理课堂教学,力争把学生正确世界观的树立和方法论的培养落实到实处。但如何引入物理学史改进物理专业知识教学呢?有关这个课题的讨论已是持续多年的事了,其间有许多学者作了多方面的研究和探讨。为什么要引入物理学史对于这个问题,有少数人习惯于笼统地解释为是为了进行辩证唯物主义和方法论教育,认为教科书只能传授知识,不能进行方法论教育。我们认为,这种认识是片面的,并不是只有物理学史才能进行世界观和方法论的教育,引入物理学史的必要性在于它进行方法论教育的方式要比传统教科书的方式更为形象、真实和深刻. 2003 Vol. 15 (04): 51-54 [摘要] ( 1907 ) [HTML 1KB] [PDF 460KB] ( 1836 ) 56 关于温度计的几个问题 胥龙军 温度计是测量温度的仪器,测量温度是通过观察随着温度变化的某种客观物理量来实现的。所选取的物理量可以是各种各样的,如固体的线度、液体的饱和气压、半导体的电阻率、被测对象的热辐射。中学物理教学中常用的温度计是玻璃液体温度计,它利用液体(测温工质)的体膨胀测量温度。但是贮存液体的玻璃泡也会膨胀,因而测温工质与玻璃的体胀系数β差别越大,温度计就越灵敏。比如水银温度计,体胀系数β=0.182×10-3℃-1。玻璃的体胀系数β的范围是(8～10)×10-6℃-1>。可见,我们使用水银温度计时,系统误差很小,测量就精确。 2003 Vol. 15 (04): 56-56 [摘要] ( 1755 ) [HTML 1KB] [PDF 65KB] ( 2168 ) 57 高考物理中的估算题赏析 程嗣,屈珉,金靖明 估算题是近几年新高考中的热点题型。它的特点是不追求数据的精确而强调方法科学,重“理”不重“数”。与其相对应的解题方法则称之为估算法。估算法是利用物理概念、规律、物理常数和常识对物理量的数量级进行快速计算和取值范围合理估测的方法。估算法是一种科学的近似计算,它不仅是一种常用的解题方法和思维方法,而且是一种重要的科学研究方法。1945年7月16日晚,意大利美籍物理学家费米就是利用了估算法,简单、巧妙、成功地估测了世界上第一颗原子弹的爆炸威力,其估算值与实测结果非常接近,使不少科学家为费米简单的科学估算思维和方法所折服。这一事例表明,估算更是人类解决实际问题的重要方法。 2003 Vol. 15 (04): 57-60,7 [摘要] ( 1998 ) [HTML 1KB] [PDF 320KB] ( 1543 ) 61 诺伊曼生平及贡献 胡建新,余芝轩 在20世纪影响并改变人类历史进程的重大事件,当推计算机的发明、量子理论的发现、核武器的诞生和冷战的到来。在这些事件的背后都离不开一个人的工作,他就是美籍匈牙利数学家约翰·冯·诺伊曼(JohnVonNeumann,1930.12.28～1957.2.8)。他是如此才华横溢,成就是如此之大,以至被赞誉为20世纪惟一比爱因斯坦还要聪明的人。他给20世纪科学技术的关键领域带来了革命,提出了对亚原子粒子世界的理解;制定了如今仍在沿用的计算机设计原则,并提出了机器人的数学规则;发现了从打牌到超级大国地缘政治对抗中获胜的规律———博奕论. 2003 Vol. 15 (04): 61-63 [摘要] ( 1919 ) [HTML 1KB] [PDF 387KB] ( 1755 ) 64 黄昆的五个“一”和他的治学之道 杨发文,钱呈祥 2002年2月1日,黄昆从江泽民主席手中接过国家最高科技奖证书,荣膺国家最高科学技术奖。黄昆是国际上著名的固体理论物理学家和声子物理的奠基人。他的研究工作主要集中在两段时间里,一段是在美国工作的6年(1945～1951),另一段是在中国科学院半导体研究所工作的10年(1979～1989)。对黄昆来说,全力进行研究工作的时间只有16年,可在这么短的时间里却产生了以他姓氏命名的一类散射、一组方程、一种理论和一个模型,以及与玻恩合作完成了一部著作,在中国科学家中实属凤毛麟角。 2003 Vol. 15 (04): 64-65 [摘要] ( 1658 ) [HTML 1KB] [PDF 99KB] ( 1803 ) 64 趣谈水的几个物理特性 黄涛,汪国芳 在我们人类生活的地球表面上,有70%的地方由液态水覆盖着,可以说地球是个名副其实的“水球”。几乎所有的生命形式的主要构成成分都是水,没有水就没有生命的存在,也不会有今天有滋有味的生活。水有很多我们熟知的特性,如无色、无味、能溶解许多物质、在0℃时结冰、100℃时汽化、能吸收大量的热能、能形成晶莹的水珠等等。虽然一般人对水都比较了解,但仍有很多值得研究的地方,即使是它那些熟知的特性也显得是如此地巧妙,因而让人类居住的这个神秘的星球有了无比丰富的生命与多姿多彩的生活。 2003 Vol. 15 (04): 64-65 [摘要] ( 1766 ) [HTML 1KB] [PDF 4674KB] ( 1397 ) 66 “面包片落地时几乎总是黄油面朝下”的力学原理究竟是什么 李洪涛 近读《现代物理知识》2002年第5期中“力学原理与墨菲法则”一文(以下简称“原理”),颇感其中疑点甚多。苦思良久之后,作此文以抒己见。“原理”一文在阐述“面包片被碰出桌边掉下去时,几乎总是涂了黄油的一面着地”的力学原理时,把涂了黄油的面包片的下落过程简化为一薄片在真空中的自由下落过程。根据这个简化模型,“原理”一文作者列出方程,并对一个特例(面包片长0.1米,具有竖边的桌子高0.8米且初角速度为0)作了数值计算,结果似乎表明,任意薄片自水平状态从高为0.8米且带有竖边的桌子边滑下而落地时,总会翻转,即说明面包片在桌面上时若黄油面朝上. 2003 Vol. 15 (04): 66-66 [摘要] ( 7049 ) [HTML 1KB] [PDF 65KB] ( 1407 ) 67 “关于黑洞辐射问题的分析”文中的两个问题 段正路 在《现代物理知识》2003年第一期中的“关于黑洞辐射问题的分析”一文中,作者对几个问题出现了错误的理解和计算。先分别列举如下:一、说“霍金是这样理解黑洞蒸发的:如果在黑洞中有一颗粒子,它的位置在黑洞中被很好的定义,这意味着它的速度不能被精确的定义。所以粒子的速度就有可能超过光速,这使得它可能从黑洞中逃逸出来,粒子就这样缓慢地从黑洞中泄露出来。”实际情况却非如此。霍金在1974年解释黑洞辐射时指出:黑洞的辐射只有通过量子效应来实现。黑洞附近的真空产生虚粒子对,虚粒子对在不断的产生和消失,虚粒子对的质量与能量涨落关系符合爱因斯坦的质能关系,寿命遵从不确定性原理。 2003 Vol. 15 (04): 67-67 [摘要] ( 2001 ) [HTML 1KB] [PDF 74KB] ( 1077 ) 68 概念在物理理论中的地位和作用 方玉田,邢永忠 爱因斯坦认为“科学并不就是一些定律的汇集,也不是许多各不相关的事实的目录。它是人类头脑用其自由发明出来的观念和概念所作的创造。物理理论试图作出一幅实在的图像,并建立起它同广阔的感觉印象世界的联系。我们头脑里的构造究竟能否站得住脚,惟一的是要看我们的理论是否已构成了并用什么方法构成了这样一种联系。”由此可以看出概念在物理理论中的基础地位和重要的作用。每一种物理理论都表明了一种关于物理实在的图像,而概念无疑是物理实在图像的构成元素,也是物理理论的构成元素。因此分析概念在物理理论中的地位和作用是有重要的意义的。 2003 Vol. 15 (04): 68-70 [摘要] ( 1832 ) [HTML 1KB] [PDF 430KB] ( 1541 ) 71 原子波束激光有助于探测地下资源 周道其 在美国休斯顿莱斯大学实验室进行的研究领域内,获得了由超冷原子形成并能在空间传输时不扩散的原子束(孤波子)。原子孤波子的这一特性可用来研制辐射不是单色光子而是严格确定能量原子流的特殊激光器。研究小组负责人兰德尔·休列特博士认为,这种激光器能在众多不同领域得到应用,其中许多领域我们目前甚至无法猜想到。他指出:“40年前谁也不能想像,激光将能用在汽车音响和食品店收款机中。我们只是第一次感到惊讶,对于我们来说出人意料的量子奇特现象,暂时不能肯定它能在哪些地方能够应用。利用这样的原子激光将可用来改进重力梯度测量仪器,重力梯度测量仪器常用来寻找地下水源、石油和其他矿藏”。 2003 Vol. 15 (04): 71-71 [摘要] ( 1797 ) [HTML 1KB] [PDF 64KB] ( 1549 ) 71 “通古斯陨星”撞击地球几率有多大 周道其 大小与纽约相仿的小行星坠落到地球上的几率比原先认为的要低得多,大约为每千年一次吧,这些数据是天体物理学家通过军用卫星获得的。小行星是由于在火星与木星之间的所谓小行星带中的宇宙天体相互碰撞时形成的碎片或是从彗星上掉落下来的碎块,它们每天真的像下雨一样落到地球上来,但是它们的大小常常不超过稻粒,此外,它们会在地球大气层上层迅速烧掉。可是在1908年一颗直径为45.5米的陨星因来不及在大气层中烧掉而与地球发生了碰撞,引起了一次在西伯利亚通古斯卡河流域的大爆炸,但在被冲击波摧毁的2000平方千米地区内居然没有找到陨石碎片,成了著名的世纪之谜。 2003 Vol. 15 (04): 71-71 [摘要] ( 1773 ) [HTML 1KB] [PDF 64KB] ( 1385 ) 71 末来太空飞行动力——离子发动机 周道其 欧洲宇航局(ESA)专家正在研制宇宙飞船新型发动机,它能开辟人类掌握宇宙的新纪元。太阳能-电能发动机(它更流行的名称是离子发动机)能直接将太阳能转变成电能,电能同样能将重元素离子加速到巨大速度。这种发动机原型已被用于太空飞行,现在其中一种原型使Artemis通讯卫星转入指定轨道,由于运载火箭的缺陷它的轨道高度发现比计算值明显偏低。在欧洲宇航局一系列利用自动探测器研究太空的计划中,规定利用离子发动机作为主要动力装置。2003年初,法属圭亚那库鲁航天站使小型探测器SMART1离开轨道,利用离子发动机抵达月球. 2003 Vol. 15 (04): 71-71 [摘要] ( 2120 ) [HTML 1KB] [PDF 64KB] ( 1320 ) 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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