面向气候变化的复杂地球系统建模与模拟探索(上)*

地球是开放系统的集合，在现实世界中，任何取自于地球的模拟对象皆包含着耗散与回递的因子，所以它们亦是非线性的。非线性方程式基本上无解，这就是建模与数字化面临的难题。因此本文给出系统的严谨数学定义与其参数，透过自动化模式、线性机械线路、形式语言与其等价的文法规则及混沌系统理论，直接以时空拓扑结构及回递函数、量子方程式与化学反应式之本质，取代偏微积分方程式，以非线性离散数学直接描述所有取自于地球的模拟对象，令数字化模式与模拟对象一致，以解决建模问题，更为科学打开通往数学物理化的门扉，进而从根本上消弭数学与物理间不一致的基础危机。     

面向气候变化地球系统模拟建模探索(上)

地球是开放系统的集合,在现实世界中,任何取自于地球的模拟对象皆包含着耗散与回递的因子,所以它们亦是非线性的。非线性方程式基本上无解,这就是建模与数字化面临的难题。因此本文给出系统的严谨数学定义与其参数,透过自动化模式、线性机械线路、形式语言与其等价的文法规则及混沌系统理论,直接以时空拓扑结构及回递函数、量子方程式与化学反应式之本质,取代偏微积分方程式,以非线性离散数学直接描述所有取自于地球的模拟对象,令数字化模式与模拟对象一致,以解决建模问题,更为科学打开通往数学物理化的门扉,进而从根本上消弭数学与物理间不一致的基础危机。     

从历史角度看四种相互作用的统一(根据杨振宁博士1978年7月6日在上海物理学会的演讲整理)

现代科学有一个重要的特点:一方面是分科愈来愈细;另一方面是逐步走向综合、走向统一。物理学中的四种基本相互作用,通过规范场的观念而走向统一,这是当前物理学发展的一个引人注目的方向。本演讲简要地回顾了人类对四种相互作用的认识历史,介绍了物理上的规范场与数学上的纤维丛的关系,认为在物理学发展中要保持物理与数学的均衡关系。本文系本刊编辑部整理,未经本人审阅。     

假如爱因斯坦生在中国

50年前的4月18日,科学巨匠、物理"至尊"爱因斯坦溘然长逝.50年后的这一天,科学界以一种独特的方式来追思这位伟人:这项活动就是"物理照亮世界"光接力活动.渴望民族复兴的中国,自然成为这次活动的重要参与国.据报道,中国有10万人参加这次活动,其中大多数是青少年和学生.据说这是为了让年轻人更好地了解物理学的发展,激发他们对科学的热爱,用心不可谓不良苦.     

度量的艺术

正物理学在于观察,通过测量予以量化,以单位进行表达。处理物理单位的做法不断演变,与科学家对物理学本身越来越深入的理解有关。目前全球的科学家使用国际单位制。人们很容易认可国际单位制的正确性,而定义和建立一致又实用的单位制是一桩繁重的差事,目前这一维持和发展度量标准的工作主要由全国性度量衡学研究机构完成。度量衡学研究受益于物理学发展的同时,也在推动基     

21世纪科技新趋势--生物-物理大融合

临近世纪末，在国际科学界有一种越来越趋同的共识，未来科学的重大突破将越来越有赖于生物学和物理学的结合。讲21世纪是生物学世纪无疑是有充分根据的，但生物学要有大突破必须寻求物理学和其他学科的支持。为了顺应这种正在增长的趋势，目前，一批全美拔尖的研究性大学已在纷纷筹划一种新的方式，使物理学和生物医学专家联合在一起。这种趋向的最有力推动者来自斯坦福大学，这所大学的诺贝尔奖得主、物理学家朱橡文和生物学家詹姆斯·斯布迪许正着手探索创建一个有50名成员的研究中心，这些学者来自从应用物理到临床医学等多种学科。芝加…     

最可能发现外星生命的地方

关于广袤太空是否存在智能生命,科学界始终存在着两种不同的观点:一种观点认为地球和人类都是浩渺宇宙的普通成员,没有什么特别之处.因为现代科学已经证明,孕育智能生物的地球上的物质元素,与遥远星球上的物质元素在本质上是相同的,这至少说明诞生原始生命的基础是十分接近的.     

在前沿的物理学和数学

1.引言鲍威尔·狄拉克,量子力学的伟大先驱与英雄人物之一,相信在数学与物理学之间有着深刻的联系。他更是坚信探索数学结构本身可导致新的和真正的物理发现。和在许多其它方面一样,在这方面狄拉克也是一个先驱。理论物理的追求,从来没有过像今天这样符合于狄拉克关于数学与基础物理学问有着深刻而富有成果的联系的观点。因此,我感到今天,在接受狄拉     

新单位制

正科学界计划在2018年对数项物理学基本单位进行重新定义,这需要精确了解多项基本物理学常量的数值。科学家们正在努力工作,力求在截止日期之前将全新的国际单位制变成现实。本文作者约阿希姆·菲舍尔(Joachim Fischer)和约阿希姆·乌尔里希(Joachim Ullrich)认为,所有七项国际单位制基本单位会最终用基本物理常量来定义。     

巍巍山仑--中国工程院院士山仑

我曾经就如何诠释科学精神这个问题请教过中国工程院院士、我国著名旱地农业与作物抗旱生理学家山仑先生。他的回答无疑是高屋建瓴的:“我认为科学界应遵循科学道德,这与科学精神要求是一致的。科学研究工作的本质是一种创新的工作,它探讨的是前人不了解和未解决的问题。科学精神是一种实践精神,这又与中国共产党所倡导的实事求是的精神是一致的。作为一位农业科技工作者,应在科研第一线了解农村的一些实际,要亲自调查、亲自动手;科学精神还应包括团结、协作精神;科学精神最重要的是要有一种勇往直前、不怕困难,甚至是不畏牺牲的大无畏的奉献精神。”     

数学与物理:宇宙的私语

正《物理世界的数学奇迹——现代数学如何揭示宇宙最深处的秘密》作者:【英】格雷厄姆·法梅洛译者:王乔琦出版社:中信出版集团鹦鹉螺工作室2020年7月出版数学与物理是两大基础学科,它们都是现代科学的支柱,各有一番值得我们终身探索的天地,但同时,这两门学科也相辅相成、水乳交融,已经达到了你中有我、我中有你的境界,甚至发展出了一个叫作"数学物理学"的高度交叉领域。     

把物理学融入科学史的长河中

没有抽象复杂的公式,没有深奥难懂的术语,用一个个鲜活有趣的故事,引导你沿着大师们走过的足迹,渐次进入丰富神奇、五光十色的物理世界。这就是《物理学与人类文明十六讲》一书的魅力之所在。     

试论理论物理中数学方法的创造力

理论物理与数学的关系特别密切,采用合适的教学方法,对于理论物理的发展是十分必要的。尤其是近代物理,其各种理论体系几乎都是原理性理论。所谓原理性理论,是指从基于经验事实的创新的(物理)概念和(物理)原理出发,凭借数学方法,通过逻辑演绎,建立起抽象的数学形式体系(或称作公理化体系)。理论的抽象程度,自本世纪初以来快速地提高;因为采用的是更为抽象的近代数学工具,进行逻辑演绎的数学推理步骤也愈加繁复,用爱因斯坦的话说,通往(检验理论的)实践的思想链条愈来愈长。那就意味着数学方法在物理理论建树过程中所起的作用越来越大;实际上,近代物理理论正就是一些对其作出一定物理解释的数学结构体系。因此,爱因斯坦意识到“理论物理学家越来越不得不服从于纯数学的形式考虑的支配”,并认定理论物理的“创造性原则寓于数学之中”。本文试就近代物理的几个主要理论的形式结构的特征及其建树过程中的创造性因素,作一些综述性的讨论,以探究爱因斯坦的这些见解的涵义。     

《走近爱因斯坦》

集邮，是许多人的爱好。将集邮与科学史相结合，则是一种有趣的尝试，肯定会引起很多人的兴趣。在这方面，实际上也并非没有前例。例如，前几年在上海科技教育出版社的“八面风”文丛中，就曾推出过很精美的《邮票上的数学》一书。不过，正值今天国际物理年之际，由清华大学出版社出版的由中国学者编著的更为厚重的《邮票上的物理学史》一书。     

中算传统方法与两种计数函数

中国的传统数学与西方数学代表着两种不同的体系,思想与方法。我国的传统数学着重于机械化的思想方法与算法形式,西方则着重以定理表达的概念与演绎。宋元以后我国数学停滞不前,逐渐丧失了领先世界的地位。西算传入后,我国的数学传统长期被人忽视,即使有很好的方法与成果,也几乎湮没无闻。近来由于计算机科学蓬勃发展,我国注重算式和机械化的思想     

通向无标度超引力论的道路

一个世纪以来,物理学家们一直梦想着实现基本物理作用力的统一。众所周知,本世纪初诞生的相对论物理学,就是上世纪末人们为统一电磁力与机械力所作努力的最终产物。本世纪的量子物理学则为这一统一大业提出了更艰难的目标,因为现在涉及到四种基本相互作用,还涉及到既相容又对立的量子论与相对论(经典引力论)的真正统一。     

阿哈罗诺夫-卡谢效应

本世纪初相对论和量子力学的问世,引起了物理学的一场翻天覆地的大革命。从原则上讲,经典电磁理论是不受这场革命影响的唯一的一门物理理论。但它与量子力学也有一点小小的不一致,这就是所谓A、B之争,即磁势A和磁场B到底哪一个更为本质。这样就促使物理学家提出井用实验验证了阿哈罗诺夫-玻姆效应(AB效应)及其电磁对偶阿哈罗诺夫-卡谢效应(AC效应)。     

世界物理学年简介

1905年 ,爱因斯坦先后发表了5篇具有划时代意义的论文 ,为相对论、量子论等物理学领域奠定了基础 ,为纪念这一“奇迹年”100周年 ,全球物理学界一致呼吁2005年为“世界物理学年”。该倡议首先由欧洲物理学会(EPS)在2000年“第三届世界物理学会年会”上提出 ;2002年得到国际纯粹物理与应用物理联合会(IUPAP)第24次全体大会的一致通过 ;在2003年召开的联合国教科文组织(UNESCO)全体会议第32次会议上 ,表决通过了支持2005世界物理学年的决议 ;2004年6月10日 ,联合国大会召开第58次会议 ,会议鼓掌通过了2005年为“世界物理学年”的决议。…     

撒哈拉正在“变绿”

科学界一致认为,全球变暖给地球造成的整体影响是相当负面甚至毁灭性的,但个别的区域却可能从全球变暖中获益。比如,全球变暖导致更多的降雨,可能令世界上最贫瘠的土地——撒哈拉沙漠部分地区"变绿"。当然,这可能只是短时期内的变化。     

请不要称它为克隆

为了能使科学现象的精确描述得以交流与传播,科学家们运用了一套通用的专业术语。一般来说,这种常规做法对科学界是十分有益的——当需要说明新发现、新行为、新结构或新原理时,新术语就应运而生,科学语汇也就这样不断地进化着。那些能自如使用专业领域语言的科学家可运用来自这套通用术语的缩略语进行交谈,并转达这些术语所要表达的意义。然而,当科学缩略语传播到了非科学界的大众时,就会出现这样一些可能性,即这些术语会丧失其原有意义或被人误解,或将这一术语与不恰当的研究或应用联系在一起。