时空的本质

在一场持续了几个月的辩论中，两位相对论学者，提出他们关于宇宙及其演变及对量子理论影响的不同观点。前英国皇家学会会长M·阿蒂雅认为，这是继爱因斯坦和玻尔辩论之后本世纪最重要的论争。《科学美国人》编者按语：1994年，斯蒂芬·霍金（StePhenWHawking）和罗杰·彭罗斯（RogerPenrose）在剑桥大学牛顿数学科学研究所发表了一系列公开演讲。普林斯顿大学出版社用《时空的本质》的书名结集出版。为了对两位科学家的观点进行比较和对照，《科学美国人》选辑他们几次演讲的精义在这里发表。他们分享着物理学的共同传统（彭罗斯在剑桥…     

让塑料也导电

美国加利福尼亚大学圣·巴巴拉分校的艾伦·黑格（Ａｌａｎ　Ｈｅｅｇｅｒ）、宾夕法尼亚大学的艾伦·马克迪尔米德（Ａｌａｎ ＭａｃＤｉａｒｍｉｄ）和日本筑波大学的白川英树（见图）由于发现了塑料也可以导电，而分享了今年的诺贝尔化学奖──这一发现具有重大的应用价值。目前导电塑料已经广泛地应用于许多工业领域，如移动电话的彩色显示装置、抗电磁辐射的计算机视保屏等。将来，人们还可以利用此项发现来制造用单分子组成的计算机器件和廉价的大面积太阳能电池。 发现导电塑料，最初是一件非常偶然的事情。７０年代初，白川英树的一…     

反原子研究之现状

对物理学家来说反物质是个老生常谈的课题了。当物理学家在1933年发现了第一种“反粒子”的存在以后，这一课题复活了。所谓反粒子是指通常粒子的一个仅除了电荷相反外的全同复本。当反物质粒子产生后又与它的物质复本相遇，从而产生一个能量爆炸的湮灭过程仅为百万分之几秒。物理学家已经专注于寻求使它们停留足够长时间的方法，以便用它们去作一些有兴趣的研究。特别地，他们已经用了15年的努力以求使反质子和反电子结合成一个反氢原子。1996年1月，德国尤里青核物理研究所的沃尔特·奥勒特（WalterOelert）领导的一个研究组宣告已制造出…     

反物质的世界

自然界的每一种粒子在奇妙的镜面世界中，均有一个反物质的伴侣，当两者相遇时，它们会以辐射形式而湮没，物理学家们通过实验已创造出反粒子、甚至已制造出反物质原子。当人们问20世纪最惊人的发现是什么时，很少有人怀疑是德国量子物理学家W·海森堡（WernerHei－senberg）发现的测不准原理。按照他的意见，在本世纪30年代自从预测和发现了反物质，它像魔镜一样已在宇宙中出现。由此我们能看到反物质粒子，每一种均对应了物质世界中的一种粒子，但是许多性质相反或相对映。那么进一步情况会是什么？如果物质粒子接近或碰到其“对映物”…     

透过镜子看一个颠倒的世界──物理学家为何钟情于反物质研究

物理学家为何钟情于反物质研究── 物理学家正在布置陷阱以捕获反氢，这个反物质的镜像世界中最简单的元素。亚历山大·海利曼斯（Ａｌｅｘ－ａｎｄｅｒＨｅｌｌｅｍａｎｓ）认为他们的研究成果将会改变我们对基本粒子以及基本作用力的看法。 ＣＥＲＮ（欧洲核子中心）是世界上最领先的高能物理实验室之一，在它的一个角落里，一扇通向反物质世界的大门即将开启。在日内瓦附近的ＣＥＲＮ，大约有１５０名物理学家正在尖端的静电阱、磁铁以及高精度激光的帮助下试图捕获反原子，并且他们还首次把反原子问题提交到科学的议事日程上来了。他们…     

科学家,氟氯碳烃,臭氧层

当F·S·诺兰德和M·J·莫里纳于1974年首先发现氟氯碳烃(CFCs)中的氯原子能够破坏地球的保护层——臭氧层时,他们对这一发现感到震惊、迷惘,起初他们真不敢相信这是真的,并希望他们的发现是错误的. 然而事实就是如此.1976年,美国国家自然科学研究院证实了他们的这一发现,并指出:在较低大气层     

人造宇宙可能吗?

一般物理学家总是在宇宙范围内探索自然力的作用,马萨诸塞州技术学院的艾伦·H·古思教授及其同事们也许在决心实现最终研究目标。他们在寻求一种途径使人类有可能籍以从头开始创造一个新的宇宙。尽管这样做似乎是离经叛道,但古思博士仍然在认真地从事他的调查研究。他说:“十年以前,人造宇宙有无可能这个问题我们甚至连提都不敢提,但是从那以后,物理学家们取得了很大进展,今天我们是在真     

差一点发现原子的人

国际商用机器公司（IBM）的两名科学家，海恩里希·罗雷尔（HdnhchRohrer）和相德·莫尼（GerdBinng）发明了扫描隧道显微镜（STM），但他们并非最早探测电子世界的人。SO年代末期，宾夕法尼亚州立大学的欧文·米勒（ErwinMuller）已经发明了一台原子分辨装置——场粒子显微镜。这种装置设在一个真空空中，强电场把带电原子从样品表面剥离下来，把它们迅速送至检测器中能反映它们排列的适当位置上，然而这种显微镜仅仅局限于观测被拉成非常尖锐的针尖状试样。但在60年代末期，米勒一个从前的学生制成了一种装置，如果他能完成的话，这…     

科学之窗

来自银河系中心的反物质美国海军研究实验室（NRL）的库费斯和西北大学的帕塞尔在5月上旬的高能天文学会议上宣布，他们观测到银河系中心上方数千光年处稀薄的光晕区喷射反物质和炽热的气体。目前，天文学有关银河系的知识可能因这一发现而有所改变。据海军研究实验室的伽玛射线天文学家介绍，反物质的喷射使银河系中心和星系的遥远边缘连接起来，这种宇宙现象揭示出星系中心对其边缘的制约。研究人员利用航空航天局康普顿伽玛射线观测站（GR）上的设备绘制出了银河系中心的高能图，从而得出了上述结论。由于尘埃弥漫，通过可见光和紫外线…     

导电塑料的发现和发展—从2000年诺贝尔化学奖谈起

２０００年１０月１０日，瑞典皇家科学院宣布２０００年诺贝尔化学奖授予美国加利福尼亚大学的物理学家艾伦小黑格（ Ａｌａｎ　Ｊ．Ｈｅｅｇｅｒ）教授、美国宾夕法尼亚大学的化学家艾伦·Ｇ·马克迪尔米德（Ａｌａｎ　Ｇ．Ｍａｃ－Ｄｉａｍｉｄ）教授和日本筑波大学的化学家白川英树（Ｈｉｄｅｋｉ　Ｓｈｉｒａｋａｗａ）教授，以表彰他们对导电塑料的发现所做出的杰出贡献。 塑料长期来一直被认为是不导电的绝缘体。电线通常就是用塑料作外套，来防止短路和漏电。黑格、马克迪尔米德和白川的工作改变了我们对塑料的看法。事实上，在某种…     

基因革命将有助于提供食物

据世界农业科学界的一位权威人士预测,"基因革命"将会同60年代以后的"绿色革命"那样,成倍地增加世界食物供应.国际水稻研究所前任所长、印度著名科学家M·S·斯沃米纳塞恩指出:遗传工程已经用较少饲料培育出了体重较重的鳟鱼新品种,并成功地培育出了能在较冷水域中存活的鲑鱼.他预言:在今后10年内,人类食用鱼将有四分之一     

大爆炸之前

前大爆炸时期是存在的。大爆炸并不是时间的开始，而是宇宙历史中的一个转折点。 大爆炸之前宇宙是什么模样？若你问宇宙学家，他们通常会搪塞说，这个问题没有意义。如著名的天体物理学家霍金对此总是问道，“北极之北是什么地方？”按现代宇宙学的主流思想，大爆炸意味着宇宙的真正开始，空间和时间由此进入存在，决不会有“之前”这个问题。 但有一位物理学家敢于挑战这个问题。若他正确，那么在大爆炸之前，宇宙已经历了一个不可想象地久长的时期。欧洲核子研究中心（ＣＥＲＮ）的Ｇ·范纳齐奴说，“大爆炸远不是时间的开始，它仅是宇宙…     

物质世界的对称性破缺 ——2008年诺贝尔物理学奖简介

由于对基本粒子物理学中的对称性破缺问题做出了重大理论贡献,美国芝加哥大学恩里科•费米研究所的美籍日本物理学家南部阳一郎（Yoichiro Nambu）、日本筑波高能加速器研究中心的小林诚（Makoto Kobayashi）和日本京都大学汤川理论物理研究所的益川敏英（Toshihide Maskawa）被授予2008年度的诺贝尔物理学奖。本文将简要介绍他们获奖的工作,以及与之相关但尚未解决的宇宙的物质-反物质不对称难题。     

LHCb关于正反物质性质差异的研究取得新进展

<正>现行理论认为,宇宙大爆炸产生了几乎等量的物质和反物质.由于物质和反物质在微观性质上存在一定的差异(物理学上称为"电荷共轭-宇称对称性破缺",简称CP破坏),宇宙经过长时间的演化,形成我们今天观测到的由正物质组成的世界.欧洲大型强子对撞机(LHC)是目前世界上最大、能量最高的粒子加速器.大型强子对撞机底夸克实验(LHCb)是LHC上的4个主要探测器之一,它的主要物理目标是测量     

被发现的暗物质

由《发现》撰稿人菲利斯·弗兰克尔（Felice Frankel）的一个话题，引发了第一幅宇宙“暗物质”天图的制作者理查德·J．马赛（Richard J．Massey）和拉斯·L·克里斯滕森（Lars L．Christensen）之间的一段生动对话。为了让天图以一种更直观的方式展示在大家面前，在对话中他们披露了天图的整个制作过程，包括引入了虚拟标记语言符号，即数字可视化技术等，使科学延续着“新在陆探险家”的工作……[编者按]     

DNA与黄金合成新材料

就象雕刻师一点点地加粘土来制作雕像一样，科学家们也尝试着一点点地用纳米级的粒子来制造新的材料。现在，有二个研究组已经找到一种制造这种新材料的方法：他们用DNA将一串小金珠连接了起来，结果形成由无机粒子和有机分子组成的混合物。这些混合物在生物检测和生物电子学上有着很大的应用前景。他们采用的都是利用DNA碱基对的特性的方法。伊利诺斯州埃文斯顿西北大学的查德·米尔金（ChadA．Mirkin）、罗伯特·利辛格（RobertL．Letsinger）和他们的同事将二种不同顺序的DNA串附加在悬浮在水中直径为13纳米的金粒于上。看起来这些…     

诺贝尔奖金幕后 宇宙的幸运

阿诺·彭泽斯(Arno Penzias)和罗伯特·威尔逊(Robert Wilson)或许会首先同意,他们愿把他们关于宇宙微波背景的发现——他们恰因这个成就而荣获诺贝尔奖金——很大程度上归功于侥幸的意外。虽然早在四十年代就已预见了这种充满宇宙的辐射的存在,但却被人遗忘了;虽然在六十年代至少有三个研究小组独立地朝着类似的预测走去,但彭泽斯和威尔逊对此却一无所知。他们碰巧有机会接触一个异常灵敏的无线电天线/接收机系统,这个系统是为采用《回声》卫星进行通信而建造的;他们对来自我们自己的银河系的背景     

创作《科学新诗》的初衷

一个极偶然的机会，我似乎发现在肃穆井然的科学和激情洋溢的诗歌之间存在着一个尚未开发的空域。尽管长时期来我已经感觉到它的存在。例如，有的书中在长篇大论之前往往点缀一小段颇为精彩、余味无穷的诗一般的短句。这种相互渗透的念头是我在摘录E·M·罗杰斯著《探求者物理学丛书》的一段小诗时突然升华的。诗云：我们在知识中失去的智慧在何处？我们在资料中失去的知识又在何处？经过20个世纪苍天的轮回，使我们离上帝更远而离红尘更近。──T·S·埃里奥特我即兴写了几句：我们的眼睛天生符合光学定律？我们的思维发展如同DNA旋律？…     

荣膺诺贝尔奖的导电聚合物研制者——记化学家艾伦·麦克迪尔米德

化学家兼教育家艾伦·麦克迪尔米德（Alan G．MacDiarmid）1927年4月14日出生在新西兰的马斯特顿市，1955～2007年任教于美国宾夕法尼亚大学化学系，1988～2007年被聘为布兰查德化学教授，2002～2007年荣任美国德克萨斯大学詹姆斯·冯·欧尔科学技术讲座教授，[编者按]     

银河系中心发现毁灭源

天文学家最近公布，他们发现了从银河系中心喷发出来的一个“毁灭源”。这些天文学家说，这个毁灭源是由物质和反物质相遇并互相摧毁时产生的热气体组成的。它也许是说明存在着一个恒星爆炸地区和黑洞周围有风的证据。