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2015年 27卷 4期 刊出日期 2015-08-18 统计物理与复杂系统研究前沿进展专题Ⅱ 系列讲座 物理知识 物理前沿 科技经纬 科学源流 统计物理与复杂系统研究前沿进展专题Ⅱ 3 从单层网络到多层网络——结构、动力学和功能 Hot! 陆君安 在20 世纪末, 小世界和无标度网络模型的提出,打破了人们习惯性地用随机图来描述现实中的复杂网络的传统思维,确立了复杂网络研究的标志性里程碑。自然和社会中存在着大量复杂系统,如WWW、Internet、通讯网络、电力网络、生物神经网络、新陈代谢网络、科研合作网、演员合作网络、社会关系网,等等,尽管看上去各不相同,但是它们有着惊人的相似之处,概括起来,复杂网络有以下几个主要特征: 2015 Vol. 27 (4): 3-8 [摘要] ( 4521 ) [HTML 1KB] [PDF 747KB] ( 2971 ) 9 复杂网络可控性的研究概况 聂森, 王旭文, 汪秉宏 近年来,随着复杂网络研究的不断深入,人们越来越关注于对复杂网络终极目标的探索,即如何对复杂网络进行控制。如同一辆构造精密且复杂的汽车,人们对汽车的驾驶和操控只需通过档位、油门、刹车和离合这样几个简单的部件即可(如图1 所示),那么对于一个节点连边众多的网络,我们也希望通过少量的外界输入来控制整个网络的运行状态,使网络的运行结果为我们所用。例如在电力网络中,如何对个别节点进行外界输入来达到调控整个网络的性能;在基因网络中,如何有选择地对某些节点进行外界输入或者干预来达到调控整个基因网络,从根本上实现对一些疾病的治愈等。 2015 Vol. 27 (4): 9-11 [摘要] ( 2458 ) [HTML 1KB] [PDF 536KB] ( 777 ) 12 交通网的结构特性 辜姣, 邓为炳, 郭龙, 江健, 池丽平, 李炜 交通是现代社会生活的重要组成部分,随着科技进步与社会发展,交通运输系统也发生着日新月异的变化。100 多年前的中国,广泛存在的“交通”主要通过人的两条腿完成;50 多年前,上下班的自行车大军是城市中一道壮丽的“人工”景观。现在的中国,汽车已成为许多家庭的必备工具。与个人交通工具的快速发展相同,公共交通也发生了翻天覆地的变化。城市中装载着人群穿梭的,不仅有陆地上忙碌的公共汽车,还有地下呼啸奔驰的地铁。绿皮车与轰隆轰隆的车轮声正慢慢成为许多人的记忆,越来越多白色宽敞的动车和高铁伴着嘹亮的鸣叫驶入站台。“飞的”已是许多商务人士的家常便饭,密集的航班和相对低廉的票价使得飞机成为了国际旅行的首选交通工具,为洲际间的交流提供了方便。一艘艘满载着集装箱的货轮交织穿梭于四大洋之间,将整个世界连接成现代化的工厂,为现代化的全球分工协作提供保障。交通如同空气一样,充斥着现代化生活的方方面面。如果将交通中的实体抽象成节点,节点之间的连接抽象成线,它们所织成的大网几乎可以罩住地球上所有有人居住的地方,而这张大网也展现着它迷人的魅力。 2015 Vol. 27 (4): 12-16 [摘要] ( 2087 ) [HTML 1KB] [PDF 584KB] ( 246 ) 17 网络科学与统计物理之间的联系与挑战 方锦清 世纪之交国际上诞生了一门新兴交叉学科——网络科学,在国内外遍地开花,迅猛发展。研究方兴未艾。网络科学的两大主要理论基石——图论数学与统计物理发挥了极其重要的作用。我们一直面对一个值得思考的问题:网络科学和统计物理(平衡和非平衡态)之间究竟有何内在联系？它们的主要前沿课题是什么？无标度网络理论的创立者艾伯特· 拉斯洛· 巴拉巴希(Barabasi)在其科普名著《链接》一书里的回答是:“寻找或发现网络的动力学普适规律及其网络拓扑结构、功能的关系就是前沿课题之一。”“我们需要攻克下一个前沿问题,就是理解在网络中发生的动力学过程。……是否有这样的可能:这些动力学过程有着一些共同的特征？” 大家确信:动力学共性肯定是存在的,只是迄今尚未完全构建成其普遍性的理论框架。复杂网络必然存在丰富多彩的平衡态和非平衡态统计物理过程,寻找复杂网络及广泛的复杂系统的理论基础离不开统计物理方法。与网络拓扑结构的普遍性相比,发展网络动力学共性的理论基础不可能离开统计物理方法的创新和发展,特别是非平衡统计物理将大有作为。进而,理论上自然提出的问题是,网络科学是否存在或需要建立一套包括动力学方程在内的网络科学的统一的基本理论体系？回答是肯定的。本文将分四部分来讨论上述问题。 2015 Vol. 27 (4): 17-24 [摘要] ( 2602 ) [HTML 1KB] [PDF 730KB] ( 315 ) 系列讲座 25 超弦理论:四种自然力走向统一的一种尝试 厉光烈, 刘明 谈到超弦理论,中国科学院理论物理所从事这方面研究的李淼研究员* 不仅曾为本刊写过“弦论小史( 一)( 二)( 三)”,还在网站上传过“弦论通俗演义”,就宣传弦论来说,实在没有必要再写点什么,但是,这一系列讲座,原定以“超弦理论:四种自然力走向统一的一种尝试”作为结束,因此,我们不得不参考李淼的相关文章、中国科学院大学物理学院丁亦兵教授多年前为本刊编译的“著名物理学家谈超弦”、中国科学院高能物理所常哲研究员为本刊撰写的“超弦与M 理论”,以及B. 格林著、李泳译的《宇宙的琴弦(The Elegant Universe)》来完成这最后的一讲。 2015 Vol. 27 (4): 25-31 [摘要] ( 3004 ) [HTML 1KB] [PDF 780KB] ( 649 ) 物理知识 32 给天文学家出难题的行星——水星 Hot! 卢昌海 水星是离太阳最近的行星——这“近”当然是天文学意义上的“近”:水星在近日点和远日点离太阳的距离分别约为4600 万千米和7000 万千米。水星不仅离太阳近,离地球也不远,最近和最远距离分别约为7700 万千米和2.2 亿千米,以最近距离而论是离地球第三近的行星(仅次于金星和火星)。 2015 Vol. 27 (4): 32-38 [摘要] ( 2543 ) [HTML 1KB] [PDF 514KB] ( 2156 ) 39 超新星与宇宙未来 李良 超新星是一些质量较大的恒星演化到晚期发生爆炸所产生的天体。它们在短时间内很明亮,一颗超新星的亮度可以相当于整个星系。超新星中有一类被称作Ⅰa 型超新星,天文学家认为它的亮度是基本稳定的,可以当作“标准烛光”来使用。也就是说,它距离地球越远,人们看到它就越暗,因此在天文学中可以用它们来测定宇宙学距离,从而探索宇宙的演化。 2015 Vol. 27 (4): 39-45 [摘要] ( 2219 ) [HTML 1KB] [PDF 731KB] ( 283 ) 物理前沿 46 首次成功飞掠冥王星的“新视野” Hot! 庞之浩 经过约9.5 年、48 亿千米的长途跋涉, 美国研制的世界第一个冥王星探测器“新视野”(NewHorizons),于北京时间2015 年7 月14 日19:49,从距太阳系边缘的冥王星最近处1.25 万千米掠过,并拍摄了这块太阳系最后一块未开垦的处女地的最清晰照片(本文所涉及图片,均参见本期封二),打开了人类的新视野。 2015 Vol. 27 (4): 46-50 [摘要] ( 2180 ) [HTML 1KB] [PDF 440KB] ( 2183 ) 51 顶夸克的研究与展望 Hot! 张华桥 20 年前(1995 年),费米实验室的Tevatron 对撞机在175 GeV 附近发现了一个全新的粒子, 被称为顶夸克(top quark),这是标准模型中最重的基本粒子。在所有标准模型预言的基本粒子中,顶夸克是倒数第二被发现的,是最后被发现的费米子。中科院高能物理研究所对该粒子的发现作出了贡献。 2015 Vol. 27 (4): 51-54 [摘要] ( 2287 ) [HTML 1KB] [PDF 494KB] ( 2241 ) 科技经纬 55 迷惑雷达的“魔法” 谢亮, 赵小青 诞生于第二次世界大战的雷达,有人这样评价了它对这场战争的重要性:“原子弹只不过为战争划下句号,真正赢得战争的却是雷达。”是的,从不列颠之战、中途岛大败日军到追踪日军潜艇,雷达在二战中战功赫赫。到了20 世纪70 年代初期,雷达探测与雷达制导地面火炮及导弹已对进攻的飞机构成了致命的威胁。尤其是在越南和中东战场上,美制战斗机更是在地对空导弹的攻击中损失惨重。如何使雷达这双“千里眼”变成“近视眼”,从而使飞机躲过雷达的探测？英国著名科幻小说家威尔斯在其小说《隐身人》中描写了一个天才青年科学家格里芬发明了一种“隐身服”,穿上它,可把自己变成一个来去无踪的“隐形人”。如果能给飞机设计一种有魔力的“雷达隐身服”来迷惑雷达,那么,在雷达面前,飞机也将成为匿迹消声的“隐形人”。 2015 Vol. 27 (4): 55-58 [摘要] ( 2013 ) [HTML 1KB] [PDF 544KB] ( 314 ) 科学源流 59 李政道与中国的同步辐射 Hot! 陈和生, 陈森玉 李政道先生在阔别26 年后的1972 年9 月,携夫人重返祖国大陆,受到周总理的亲切接见。1974 年5 月李先生第二次回国,受到毛主席的亲切接见。 2015 Vol. 27 (4): 59-63 [摘要] ( 2001 ) [HTML 1KB] [PDF 638KB] ( 2696 ) 64 1595年7月19日:开普勒的洞见成就了《宇宙的奥秘》 萧如珀, 杨信男 今天,物理学和天文学息息相关,而在16 世纪时并非如此,当时认为物理学是自然哲学,而天文学则与数学和博雅课目有关,帮忙打破此藩篱的科学家就是开普勒(Johannes Kepler)。 2015 Vol. 27 (4): 64-65 [摘要] ( 1911 ) [HTML 1KB] [PDF 468KB] ( 196 ) 66 1868年8月18日和10月20日:氦的发现 萧如珀, 杨信男 虽然氦在可观察到的宇宙是第二多的元素, 但可由铀等的放射性元素衰变而生成的氦,在地球上却是相对稀少。事实上, 氦真的太稀少了, 所以直到1868 年才被发现, 这都要归功于两位科学家的努力, 一位在英国,另一位在法国。 2015 Vol. 27 (4): 66-67 [摘要] ( 1522 ) [HTML 1KB] [PDF 508KB] ( 220 ) 68 贝尔纳:20世纪物理学界的一位伟大的科学通才 程民治, 朱爱国 20 世纪的物理学界,可谓是群星璀璨、英雄辈出、硕果累累。但同时在物理学、化学、生物系统的结构与功能的研究方面,以及在科学社会学领域均作出开创性突出贡献者,却为数很少。本文所论及的贝尔纳(J. D. Bernal,1901 ~ 1971),就是这样一位伟大而杰出的科学通才人物。 2015 Vol. 27 (4): 68-71 [摘要] ( 1862 ) [HTML 1KB] [PDF 441KB] ( 340 ) 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...

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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