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2002年 14卷 01期 刊出日期 2002-02-18 论文 论文 3 太阳中微子失踪案和中微子振荡 彭秋和 《科技日报》公布的2000年国际十大科技新闻的第5条“中微子质量已成定论”报道说:“2000年6月17日,在加拿大卡尔加里召开的国际中微子科学会议上,日本和美国的科学家小组发表论文,阐述了太阳中微子有质量的理论和实验报告,受到会议的肯定,结束了中微子有无质量的长期争论。7月17日,美、日、韩3国科学家发表最新实验结果,确认中微子有质量的概率达95%”。中微子有质量意味着什么?为了使读者了解它,本文首先介绍著名的“太阳中微子失踪案”,然后进一步介绍与中微子质量问题密切相关的“中微子振荡”问题。 2002 Vol. 14 (01): 3-6 [摘要] ( 2306 ) [HTML 1KB] [PDF 819KB] ( 1935 ) 7 荣获诺贝尔物理学奖的天文项目回顾 吴鑫基,温学诗 闻名于世的“诺贝尔奖”,每年一次授予在物理学、化学、生物学、医学等自然科学领域作出卓越贡献的科学工作者,至今已整整100年了。以天文学研究成果为主的诺贝尔物理学奖可以说是从1970年为起点。在5个年度中,有9位天文学家荣获了7项物理学奖。事实上,还有不少天文学家的成就也可以与获得诺贝尔奖的项目相媲美,如发现赫罗图的赫茨普龙(Ｈｅｒｔｚａｐｒｕｎｇ)和罗素(Ｒｕｓｓｅｌｌ),发现哈勃定律的哈勃(Ｈｕｂｂｌｅ)。可惜,由于当时的历史条件,他们无缘得此殊荣。20世纪下半叶以来,天文观测和物理实验、天体物理学与物理学各个分支之间的渗透逐步加强。 2002 Vol. 14 (01): 7-11 [摘要] ( 2159 ) [HTML 1KB] [PDF 253KB] ( 1911 ) 12 束能技术与定向能武器 陈永丽 随着现代物理技术最新成果问世,在21世纪未来战场上,可望投入一些新概念兵器,如利用激光、微波、粒子束研究发展的定向能武器,它是利用强束能向一定方向发射,用高能量束杀伤和摧毁目标的武器系统。这一崭新机理的“束能技术”发展很快,军用前景十分广阔,是一种令人瞩目的技术。一、激光武器利用激光束直接摧毁目标或使之失效的定向能武器,称为激光武器。激光武器主要由激光器、精密瞄准跟踪系统和光束控制与发射系统组成。激光器是激光武器的核心,用于产生高能激光束。 2002 Vol. 14 (01): 12-13 [摘要] ( 3387 ) [HTML 1KB] [PDF 172KB] ( 1393 ) 13 惯性约束核聚变 刘红 “每个研究理论问题的人……不可抗拒地被迫接受近代自然科学的成果”。我们正处在一个知识爆炸、高新技术迅猛发展的时代,2001年2月26日到3月6日,在北京展览馆举办的“八六三计划50周年成就展”,向人们展示了中国在新世纪所拥有的高科技与新技术。1986年为了迎接世界新技术革命和高技术竞争的挑战,王大珩、王淦昌、杨嘉墀、陈芳允4位科学家,提出加快发展我国高技术的建议,邓小平同志高瞻远瞩,果断决策,于同年3月亲自批准启动了我国高技术研究发展计划,即863计划,中国的高技术研究发展由此掀开了崭新的篇章。 2002 Vol. 14 (01): 13-15 [摘要] ( 3393 ) [HTML 1KB] [PDF 528KB] ( 2779 ) 16 引力改变了时空——从欧几里得空间到准黎曼空间 苏景顺 爱因斯坦在1905年所建立的狭义相对论建立了高速运动下的时空变换,这种变换是局限在惯性系之间的,这正是“狭义”的涵义。作为狭义相对论的推广,爱因斯坦从1907年开始努力尝试将相对性理论推广到非惯性系。他在研究了引力场与加速系关系的基础上,于1916年在德国《物理学杂志》上以“广义相对论基础”为题正式发表了广义相对论。广义相对论的诞生进一步更新了我们对空间、宇宙的认识观念。从平直均匀的欧几里得3维空间,到闵可夫斯基的4维空间,再到弯曲的黎曼空间,独立于时间与物质的“绝对空间”概念被彻底地打破了。 2002 Vol. 14 (01): 16-19 [摘要] ( 2214 ) [HTML 1KB] [PDF 570KB] ( 2265 ) 19 奇妙的光学陷阱 周素云,刘义保 科技的迅猛发展给地球上的人类生活带来令人眩目的变化,古人的梦想例如“千里眼,千里耳”在今天已经实现。现在的人类梦想在将来也许有一天会实现。科幻小说伽莫夫的《物理世界奇遇记》里描述的一段:汤普金斯先生来到一座神奇的城市,由于这城市的光速异乎寻常的小,当他骑自行车高速行驶时,发现周围的一切都变扁了。自从爱因斯坦的狭义相对论成立以来,上面的描述被认为是正确的。但它的前提是光速非常小,自行车速都能超过,这看起来有点玄乎。据最近报道,英国皇家科学院的科学家用光学陷阱里的冷原子来捕获光子,使光速减慢为17ｍｓ,是真空中的光速3×108ｍｓ的2亿分之一,简直不可思议。 2002 Vol. 14 (01): 19-20 [摘要] ( 3494 ) [HTML 1KB] [PDF 106KB] ( 1539 ) 20 少女与老妪 江姗 在1994年中国科协普及部主办的“世界自然科学探索博览会”上,有一幅“少女与老妪”的黑白画像。你从画中会看到一个秀发飘逸、面容亮丽的少女。奇妙的是,你同样会看到一个下巴干瘪、苍老阴郁的老妪。同一幅画,从不同角度看,竟能看到两种完全不同的形象。这件展品的寓意在于:在科学问题上不能仅凭眼睛看到的现象(往往是事物的表象)就信以为真而匆忙下结论。这种观察事物的方法,不论是对科学问题还是对社会问题,都是行之有效的。 2002 Vol. 14 (01): 20-20 [摘要] ( 2830 ) [HTML 1KB] [PDF 61KB] ( 1137 ) 21 熵定律的不可逆本质论 杨建森 熵定律,也就是热力学第二定律,是物理化学中的一个重要定律。无论从宏观的观点出发,还是从微观的角度分析,在热力学理论体系中,熵定律“占有至高无上的地位”。它与热力学第一定律一起,构成了复杂热力学系统能量转换、状态演化方向的度量和判据,且被广泛应用于科学和工程技术的许多领域。然而,如何引入熵定律,如何准确理解熵定律的物理内涵,并适度泛化熵定律,却一直是我们探讨的问题。1.熵定律的表述热力学第二定律,始于19世纪40年代人们对如何提高热机效率问题的研究。 2002 Vol. 14 (01): 21-22 [摘要] ( 2491 ) [HTML 1KB] [PDF 354KB] ( 2288 ) 23 原子核的手证对称性 陈惕生,周善贵 手套有左右两只,ＤＮＡ有左旋右旋两种,许多分子也都有两个相互镜象对称的形式,通常称为左手形式和右手形式。现在,物理学家又发现原子核也有左手性和右手性两种模式。物理学家一直在寻找对称性和对称性破缺,从而揭示出基本的物理原理。最初,人们认为原子核是球形的,有着高度的对称性。后来实验发现原子核可以在很大程度上被拉长,甚至会像一支雪茄。20世纪60年代,理论物理学家预言原子核可以有三轴形变(即非轴对称形变)———对称性进一步降低,但是一直都没有被实验证实。 2002 Vol. 14 (01): 23-23 [摘要] ( 2198 ) [HTML 1KB] [PDF 61KB] ( 1877 ) 24 生物计算机前景迷人 马建军 生物分子电子技术是利用生物分子信息功能来装配电子元件和仪器的技术。目前,科学家已经了解和掌握了多种生物系统进行信息处理与传输信息的机理和模式:结构开关模式(利用电子从共价键传入和传出,改变分子状态);光学开关模式(利用特殊波长的光照射某些蛋白质,使蛋白质改变状态,选择和控制两种稳定结构表示开与关两种状态);“锁———匙”模式(利用酶的2种作用模式);非电子扰动模式(利用一个分子与蛋白质作用,使蛋白质振动而形成开关);此外还有以膜为基础的传感和控制模式、排列分子组合模式和生物分子非线性化学动力学模式等。 2002 Vol. 14 (01): 24-24 [摘要] ( 1969 ) [HTML 1KB] [PDF 132KB] ( 1693 ) 25 黑洞及其研究简况 蒋耀庭,姜海勋,肖海鹏 1939年美国科学家奥本海默和佘德尔从广义相对论出发提出具体黑洞的概念,从而翻开了人类对天体研究的新的一页。短短几十年,黑洞一直成为天体物理学家研究和讨论的热点,形成了黑洞物理学。一、经典黑洞从1915年爱因斯坦广义相对论的建立而预言黑洞存在,许多科学家对其展开了研究,并认为它是由天体坍缩形成的超致密的区域(包括光在内的任何物质都不能从该区域逃逸)。根据黑洞的不同特性将黑洞分成各种不同类型。根据质量不同将其分为小型黑洞、中型黑洞、巨大黑洞。所谓巨大黑洞是指质量超过太阳质量的100万倍以上的黑洞,它在黑洞的研究中占有重要的地位,一度认为黑洞事件视界直径与黑洞质量成正比。 2002 Vol. 14 (01): 25-26 [摘要] ( 2463 ) [HTML 1KB] [PDF 348KB] ( 1721 ) 27 试论王立军实验的意义 刘辽 2000年王立军等人在《自然》上发表了一篇重要论文“具有增益的超光速传播”,文中认为他们已成功地实现了光脉冲的超光速传播和从铯室(Ｃｓｃｅｌｌ)中的出射光脉冲在时间上超前于入射光脉冲。图1是实验的示意图:图1王立军实验(ＷＫＤ实验)示意图图1中,入射光脉冲于实验室参照系的时刻ｔ0进入铯室,于实验室参照系的时刻ｔＬ从铯室出去.在铯原子气的反常色散区群速指数ｎｇ=ｎ(ｖ)+ｖｄｎ(ｖ)ｄｖ=-310±5<0(1)光脉冲群速为负速度,即ｖｇ=Ｃｎｇ=-Ｃ310<0.(2)光脉冲在铯室内的通行时间为Δｔ(Ｃｓ)=ｔＣｓＬ-ｔ0= 2002 Vol. 14 (01): 27-29 [摘要] ( 2298 ) [HTML 1KB] [PDF 146KB] ( 1472 ) 30 光纤通信发展的3次浪潮 刘喜莲,彭天翔 光纤通信是以现代物理学中的激光技术、半导体技术、光学元器件等为基础,结合其他众多学科形成的一种新型的通信方式。光纤通信系统具有传输容量大、传输距离远、保密性好、抗干扰能力强及光纤的25ＴＨｚ巨大带宽资源等特征,从70年代中期诞生至今不到30年的时间内迅速发展壮大,并广泛地应用于长途干线、海底通信、有线电视、局域网等领域。近年来,随着高速光纤通信技术的快速发展和光缆、元器件技术不断取得突破及价格的逐年下降,传统的光纤通信网正在向下一代全光通信网快速演进。 2002 Vol. 14 (01): 30-32 [摘要] ( 2043 ) [HTML 1KB] [PDF 261KB] ( 1307 ) 32 激光全息技术及其在医学中的应用 罗乐,袁航,陈兴 1948年英国科学家伽伯在研究电子显微镜的分辨本领时提出了全息理论并开始了全息照相的研究工作。但是由于缺少理想的相干光源,研究工作进展缓慢,直到1960年梅曼研制出世界上第一台红宝石激光器以后,激光的高度相干性和高强度为全息照相提供了理想的光源。在1962年利思和厄帕特尼克斯提出了离轴全息图以后,使全息技术的研究与应用进入了一个新阶段。由光的波动理论可知,从物体表面发出的光波可表示为:Ｙ=Ａｃｏｓ(ωｔ+φ-2πγλ),其中Ａ是振幅,表示光强的大小,(ωｔ+φ-2πγλ)是位相,表示光在传播过程中各点所在的位置和振动方向。 2002 Vol. 14 (01): 32-33 [摘要] ( 1923 ) [HTML 1KB] [PDF 164KB] ( 1305 ) 34 现代经济学领域中的物理学 吴家宽,程民治 从表面上看,物理学与经济学似乎风马牛不相及,它们往往被看成是毫不相干的两个范畴系统。但是,由于物理学的思想、研究的规律以及科学方法论,具有极大的普遍性。因此,可以认为物理学既是一切自然科学的基础,又涉及人文科学、社会科学诸学科。根据物理学的基本原理发展而成的现代技术,极大地影响着人类的生活,这就使得物理学与社会经济学有着这样或那样的联系。例如,在现代物理学直接影响下,非线性经济学和知识经济应运而生。 2002 Vol. 14 (01): 34-36 [摘要] ( 2122 ) [HTML 1KB] [PDF 378KB] ( 1811 ) 36 信息传递的重要方式——液晶显示 关荣华,于慧,杨洋 作为当今信息产业中最重要的信息处理手段之一的液晶显示技术,是适应社会的需要而迅速发展的一门新技术。这一先进的技术为人类有效地扩展了自身的视觉能力,打破了人们传统的用报纸、广播等方式传递信息的单一模式。当今从液晶电子手表、计算器到液晶电视、便携式计算机,人们已非常熟悉了这种闪动的数字与图形,但能揭开其神秘面纱、了解其特征的人并不多。本文通过介绍液晶显示的基本知识、性能特点及应用领域,使人们对液晶显示加以认识,开阔眼界。一、液晶显示液晶显示是利用液晶材料将反映外界事物的信息经过变换处理,以数字、图形等适当形式加以显示使人们获得信息的一种方式。要了解液晶显示,首先要了解什么是液晶。 2002 Vol. 14 (01): 36-37 [摘要] ( 1987 ) [HTML 1KB] [PDF 111KB] ( 1210 ) 38 必须在实验教学的过程控制上下功夫 李灵杰 近年来,随着先进教学思想的引入,以素质教育、开放式教育为代表的现代教育理念也开始与高校物理实验教学接轨,涌现出不少关于推进教学改革的理论研究成果。但从我们了解的情况看,在改革的声浪中,学生的实际能力并没有质的提高,问题就在于强调形式、方法的创新多,而扎扎实实抓好教学过程控制少。事实证明,实验教学过程是学生能力生成的主渠道,提高物理实验教学效果,最中心的环节,还是强化对教学全过程的控制。笔者以为,无论运用多么先进的教学手段和方法,无论改革的力度有多大,着力点都要落实到以下4个基本的教学过程中来。 2002 Vol. 14 (01): 38-39 [摘要] ( 1997 ) [HTML 1KB] [PDF 96KB] ( 1093 ) 40 谈物理类专业的创新教育 皇甫国庆,罗维亮 中科院院长路甬祥认为:“21世纪将是人类依靠知识创新和高技术创新持续发展的时代”,不少国家对高等教育发展趋势的研究也表明,在人才培养上要更加注重能力、素质的培养,特别是创新能力的培养。现在提倡的素质教育,其核心内容就是创新人才的培养。要求创新人才要有创新的意识、创新性的思维和创新的能力。要培养大学生的创新能力,作为老师,教学思想、教学内容和教学方法也要创新。近年来,我们结合物理学和电子学专业的特点,通过教学实践,围绕创新教育作了一些探索。 2002 Vol. 14 (01): 40-41 [摘要] ( 1969 ) [HTML 1KB] [PDF 91KB] ( 1837 ) 42 物理教学要抓住物理学特点 李克轩,郭留河,王尊志 我们在物理教学中有时常容易忽视一些最基本的问题,即没有充分体现物理学的特点。在此略谈一二。一、物理教学应概念优先于计算许多研究表明,传统的物理教学常是按教材给出了什么问题、相应采用什么方法计算、后做题训练。有时过分追求单纯的习题演算训练和偏重符号演算的解题技巧的训练,解题也是往往只讲推理不讲道理(物理含义)。学员只学到了如何解某些标准类型的题目,实际没有学到物理概念,对物理世界的图像没有一个清晰的基本认识。而概念才是物理课程的关键,物理学的程序就是发现概念和定律,这些概念和定律可帮助我们认识宇宙。概念是物理学的基础,定律是概念间关系的陈述。 2002 Vol. 14 (01): 42-43 [摘要] ( 2054 ) [HTML 1KB] [PDF 101KB] ( 1232 ) 43 结合物理教学激励学生学习动机的尝试 王本菊 学生的学习不仅取决于智力水平,认知方式和学习能力等认知因素,还制约于对认知过程起着始动、定向、引导、维持、强化作用的心理因素,如动机、兴趣、情感、意志、态度、性格等心理成分。其中动机因素对学生的学习效果起着决定性的作用。动机是由某种需要所引起的有意识的行动倾向。它是激励或推动人去行动以达到一定目的的内在动因。学习动机是直接推动学生进行学习的内部力量,也是一种学习的需要,这种需要是社会和教育对学生学习的客观要求在学生头脑里的反映。对教师来说,学生的学习动机之所以重要,因为它既可以作为教育目标,又可以作为教育手段。 2002 Vol. 14 (01): 43-45 [摘要] ( 2137 ) [HTML 1KB] [PDF 139KB] ( 1323 ) 46 渗透科学思想科学方法教育的实践与探讨 姚庚新 在初中《物理教学大纲》中,对学生进行科学态度,科学精神教育有一段总体要求说明(见大纲三:(六)、(七),而对科学思想、科学方法教育却没有明确提出,即使在各章节具体“教学要求”中也只字未提。众所周知,科学思想、科学方法是人类认识自然、社会、自我的惟一正确思想方法,它与科学精神,科学态度同样重要。依据教学内容和教学进度,在初中物理教学整个过程中,反复渗透科学思想、科学方法教育(以下简称“渗透教育”),潜移默化教化感化学生,对他们形成正确的科学人生观、世界观、方法论起到启蒙引导塑造作用,这在其他学科教学中是不可替代的。 2002 Vol. 14 (01): 46-49 [摘要] ( 1978 ) [HTML 1KB] [PDF 514KB] ( 1484 ) 50 准历史现象初探 邓铁如,陈连运 在教材及教案编写中,有机地插入物理学史料,适当地介绍人类探索自然规律历程中的艰辛曲折,是当前教学改革大潮中的一种有益的尝试。实践证明这一做法有助于建立清晰的物理图像,形成敏锐的物理直觉,也能调动学生学习兴趣,提高讲课效果。更重要的是物理学家们表现出来的刻苦钻研、锲而不舍、持之以恒、百折不挠的精神对学生的熏陶和启迪,能起到教书育人的作用。1.准历史现象指对历史的重构准历史现象是近年来在学史研究中提出的一个新概念。泛指在教材编写中为了教学的方便,或为了体现某种逻辑思路、强调某些方面,将史料重新剪裁、拼接,有意或无意地重构历史的做法。 2002 Vol. 14 (01): 50-51 [摘要] ( 1990 ) [HTML 1KB] [PDF 98KB] ( 1581 ) 51 光的认识与应用 高强,阮秉粱,沈峰,唐晓亮 光与人们的生活和生产非常密切。人们的视觉与光是密切相关的,人们借助光来观察世界,从事生产劳动,光也是人们通常遇到的一种最普遍的自然现象,所以,人们从很早起便对光产生了兴趣,并开始了研究。光学的起源可以追溯到二三千年前。我国的《墨经》就记载了许多光学现象。西方也很早就有光学知识的记载。至于光学实验,像我国古代的墨家的针孔成像、赵友钦的“小罅光景”等实验,其方法之巧妙,规模之巨大,在科学史上都是罕见的。光学真正形成一门科学,应该从建立反射定律和折射定律的时代算起,它奠定了几何光学的基础。光的本性也是光学研究的重要课题。微粒说和粒子说的争论构成了光学发展史中的一根红线。 2002 Vol. 14 (01): 51-53 [摘要] ( 1803 ) [HTML 1KB] [PDF 378KB] ( 1638 ) 54 从费恩曼最后的日子谈科学家的良心和责任感 肖炳西,李学潜 20世纪后50年,由于量子力学的广泛应用,计算机技术飞速的发展以及人类对生命科学的认识等一系列在基础科学方面的重大突破,科学和技术达到了有史以来不能梦想的成就。整个人类都无可置疑地受益于技术发展带来的高水平物质文明。有人预言,21世纪40年代会产生知识大爆炸,我们的科学技术水平甚至会在这些年中以几何级数迅猛发展。做为21世纪的人,也许我们不会再为癌症,飓风,泥石流或缺少电子设备而苦恼,充分享用科学家和工程师为我们创造的新世界。 2002 Vol. 14 (01): 54-56 [摘要] ( 2010 ) [HTML 1KB] [PDF 195KB] ( 1638 ) 56 从惠更斯的遗憾说开去——类比法浅议 赵小青 在长达200多年的有关光的本质问题的争论中,17世纪末牛顿的微粒说和惠更斯的波动说之争是众所周知。惠更斯利用类比法,将光波类比为声波,提出了光也“像声音一样”,是以“波的形式来传播的”。为此,他建立了惠更斯原理,并用波动说的理论解释了光的反射、折射和双折射,在光的本质这一重大课题上取得了重要的进展。但是惠更斯的光的波动说并未战胜牛顿的微粒说而确立其地位,除了某些方面的原因外,一个重要的原因就是惠更斯在应用类比法时,没有意识到光波与声波之间的一个根本差异:偏振性。声波是纵波,无偏振性,而光波是横波,具有偏振性。 2002 Vol. 14 (01): 56-57 [摘要] ( 1884 ) [HTML 1KB] [PDF 121KB] ( 1084 ) 58 理性与感性的融合 王直华 一《人散后,一钩新月天如水》,是丰子恺先生发表的第一幅漫画。读这幅画,令人想起一句名言:“一百个读者,就会有一百个哈姆雷特。”读这幅画,让人想说这样的话:“一百个读者,就会有一百个丰子恺。”这幅画,人见人爱。郑振铎先生说出了多数人的感受:“虽然是疏朗的几笔墨痕———我的情思却被他带到了一个诗的仙境,我的心上感到一种说不出的美感,这时我得到的印象,较之我读那首《千秋岁》为尤深。”观赏丰子恺这幅作品,想起了白居易的话:“诗者,根情,苗言,华声,实义。”观赏丰子恺这幅作品,想要说的话是,优秀的画作,不仅有形、有色、有光、有影,而且有情、有言、有声、有义。 2002 Vol. 14 (01): 58-59 [摘要] ( 2358 ) [HTML 1KB] [PDF 119KB] ( 1443 ) 60 宇宙节点和万物之源 李良森,于效科 自古至今,我们生活的这个世界,有着无穷无尽的景象,从而使得人类对其产生浓厚的兴趣和无限的遐想。宇宙的运动规律到底是什么样,经过千百年探索和研究,人类对宇宙有了初步的了解和认识。从本质上讲,整个宇宙是由物质组成的,没有物质的真空不存在。整个宇宙中所有物质以运动的形式存在着。这些物质随着时间的推移,在一定宇宙条件下会不断产生和灭亡。原子经过自发裂变和感生裂变以及核聚变反应之后,从而产生新的其他原子和粒子;在一定条件下,光子将自身的能量传递给金属中的电子,使其脱离金属束缚后变为自由电子飞离金属;对于恒星来说,经过引力收缩阶段后,内部开始热核反应. 2002 Vol. 14 (01): 60-62 [摘要] ( 1878 ) [HTML 1KB] [PDF 143KB] ( 1077 ) 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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