奥陶纪生物大辐射研究:回顾与展望

奥陶纪生物大辐射是早古生代地球海洋生态系统发生的一次重大生物事件,经过数10年的地层古生物研究积累和近20年来全世界多个国家与地区相关专家有针对性的研究(以3个IGCP项目的连续执行为标志),目前已经有了一些基本共识:大辐射持续了几乎整个奥陶纪,达4000多万年,期间出现过多次辐射高潮;差异演化是大辐射的基本特征之一;大辐射的发生并不伴有地球海洋生态环境的重大灾变,其起始、进程以及具体表现型式受生物自身宏演化规律(内因)和外界环境因素(外因)的双重制约.在华南开展的实例研究为国际间深刻认识这一重大生物事件做出了积极贡献.继续深化奥陶纪生物大辐射的研究,一方面要在有条件的地区广泛开展实例分析,在精深系统古生物学和高精度生物地层学研究的基础上,深刻揭示大辐射的过程和实质;另一方面要积极与沉积学、构造地质学、地球化学等相关学科进行交叉与综合,以探讨大辐射的诱因及控制机制,进而揭示大辐射期间有机界与无机界的协同演变关系.     

八十年代的天文学研究

天文学正处于黄金时代。1960年以来的新发现有:类星体(1963),宇宙微波本底辐射(1965),脉冲星(1967),中子星双星(1970),射电源的超亮膨胀(1971),日冕穴(1973),双脉冲星引力波辐射的证明(1974),异常太阳中微子流(1976),超γ射线爆发(1979)和引力波透镜(1979)。现在利用射电、红外线、紫外线、X 射线和γ射线方法已有可能研究单由光学天文学所不能及的现象。物理学在提供发展技术和天文学理论框架两方面起着日益重要的作用。现今,原子、分子、原子核和等离子体物理在解释天文学数据方面已是不可缺少的工具。宇宙学和超密组态的研究亦以广义相对论和基本粒子物理为依据。美国科学院天文观测委员会预期在八十年代:     

什么是暗物质?

虽然暗物质的存在已经得到了大量的天文观测的支持,但暗物质的属性是什么仍然是个未解之谜.近期暗物质探测的实验和理论研究均取得了长足的进展.本文从暗物质问题的提出讲起,介绍了暗物质的基本特点和可能的粒子物理候选者,之后详细介绍了暗物质研究的最新进展.(1)暗物质研究的早期历史.从星系旋转曲线、引力透镜、微波背景辐射等方面介绍了暗物质的观测证据,特别是暗物质丰度起源的标准热退耦理论机制和典型的暗物质粒子候选者,如弱相互作用有质量粒子等.(2)暗物质粒子的实验探测的基本原理和手段,如地下直接探测和空间间接探测等.重点综述了近期实验研究的进展.在地下直接探测方面综述了10 Ge V以下轻质量暗物质的探测实验:Super CDMS(super cryogenic dark matter search),CDEX(China dark matter experiment)等,以及大质量暗物质探测中的液氩探测器Dark Side等.(3)暗物质未来的碰撞方向性探测实验,如DRIFT(directional recoil identification from tracks),MIMAC(MIcro-tpc MAtrix of Chambers)等.在空间间接探测方面介绍暗物质湮灭到宇宙线粒子中涉及到的宇宙线粒子产生和传播的基本理论.(4)已有的实验,如Fermi-LAT(Fermi large area telescope)和AMS(Alpha magnetic spectrometer)-02在高能宇宙线电子和核子方面已经取得的成果,特别是近期DAMPE(dark matter particle explorer)卫星实验的首个结果中看到的正负电子总流强中的新现象和疑似反常现象以及AMS-02的反质子结果对暗物质搜寻的影响.展望了未来在反核子,如反氘和反氦方面可能取得的结果及其对暗物质研究的重要性.     

《物质的统一和相互作用的统一》校译后记

《物质的统一和相互作用的统一》一文,是1979年诺贝尔物理学奖金获得者之一、美国哈佛大学教授、著名理论物理学家格拉肖(S.L.Glashow)博士去年在耶路撒冷纪念爱因斯坦诞生一百周年大会上所作的报告,原题为《基本粒子物理学的新、老发展方向》.他从原子论的建立一直谈到基本粒子理论的前沿领城——大统一理论,强调了物质结构的统一和相互作用的统一这两条研究线索的关系.这个报告由格拉肖教授来作,无论从内容或时机上,都是再恰当不过的了. 科学史上,尤其在基本理论研究方面,有些研究工作虽     

一位伟大的丹麦人

尼尔斯·玻尔(Niels.Bhr),本世纪最伟大的物理学家。他在气谱理论中,提出了静态和量子跳跃式变化的存在,从而宣告了线性光谱的量子理论时代的开始。他的这一理论,使人们对元素周期系统(玻尔的另一重大成就)易于理解,直至最后完成量子力学学说的系统阐述.玻尔在新力学的数学形式方面没有什么贡献,但他的“互补性”学说在阐明他的解释中起了关键的作用。接着他把研究氢原子量转到原子核物理     

一种新的处理漫射辐射的近似方法

精确地计算大气热辐射产生的红外冷却率,对现代大气环流和气候研究来说具有重要意义。但由于问题本身的复杂性,精确计算是不易做到的,通常都使用许多简化或近似。用1.66漫射率因子来处理漫射辐射的天顶角角度积分就是其中之一。 关于漫射辐射,Goody曾作过详尽的理论讨论,他认为Elsasser(1942)所提出的1.66     

电子回旋谐振受激辐射的动力学理论——电子回旋中心座标系方法的理论体系

以电子回旋中心坐标系中场的局部展开为基础的电子回旋谐振受激辐射(脉塞)的动力学理论,是作者于1977年提出的。几年来,已发展成为一个理论体系,本文就是这一理论体系的基本总结。文中指明,在坐标系的建立、电子注平衡态模型的统计物理描述以及场的局部展开等几个主要方面,这一理论体系都具有自己独特贡献。文中给出脉塞色散方程的详细推导,还列举了这一理论的应用及发展。     

日本战前的粒子物理

1935年在日本诞生了核力介子理论。1945年也是在日本释放了核力。1935年汤川秀树宣布了一种新的基本粒子的预言,其质量在电子质量和质子质量之间,后来命名为“介子”,意思是说介乎于中间的粒子,用来解释在原子核里结合核子的力(质子和中子)。介子已成为三种基本粒子之一,另外还有baryon(重子、包括核子)Lepton(轻子如电子和中微子)。然而介子和重子不再被看作是最基本的粒子,因为今天它们被认为是由夸克构成。虽然汤川秀树从来没有离开过日本去国外,可他在预言介子存在时,他和同事的研究有助于展开了20世纪初西方科学的国际扩展。1949年,汤川秀树获得诺贝尔物理奖时,他已经在日本建立了兴盛的基本粒     

天体物理和空间物理中辐射磁流体动力学数值模拟研究现状与展望

宇宙中超过99%的重子物质都是等离子体,磁场在其中广泛存在且与等离子体相互作用.另外,辐射也往往对于这些等离子体的动力学起着重要影响.因此,完整描述这些等离子体的基本物理规律依赖于辐射磁流体动力学.由于非线性以及物理上多尺度耦合的特征,数值模拟在求解辐射磁流体动力学方程中起着重要的作用.近年来,由于技术及软硬件的快速发展,数值模拟的作用越来越显著,已经与观测、理论一起,发展成为了3种主要的研究方法.本文综述辐射磁流体动力学的数值模拟在天体物理(包含太阳物理)以及空间物理领域的研究现状,并对未来的发展进行展望.     

(火积)理论及其应用的进展

(火积)和(火积)耗散极值原理的提出,为传热优化开辟了新的方向.回顾了(火积)理论的产生与发展过程,从导热、对流换热、辐射传热、换热器设计、传质等方面介绍了(火积)理论的研究进展.重点围绕(火积)耗散率与熵产率的异同点比较分析、(火积)耗散极值原理与有限时间热力学相结合、(火积)耗散极值原理与导热构形优化相结合、(火积)耗散极值原理与对流构形优化相结合等四个方面,阐述了(火积)耗散极值原理的科学性.     

人体白血细胞体外受X射线照射后染色体畸变的剂量率效应

辐射剂量率的改变对于遗传效应是否有作用是长期以来人们所重视的问题,因为这个问题的解决将为辐射遗传的防护研究提供一些理论基础。根据经典的辐射遗传学理论,点突变以及一次击中的染色体畸变与辐射剂量是成直线相关的,而且不受剂量率的影响。在哺乳动物中研究染色体畸变的剂量率效应的工作还较少。过去在植物中研究得较多。一般认为二次击中的染色体畸变随着剂量的平方而增加。然而在很多实验中,在低剂量率的情况下并不能得到这样的剂量-平方关系。Newcombe提出染色体断裂在一定的时间内会重合(Restitute)。有重合或愈合系统(Rejoining system)存在的理论此后     

类比引力有关问题研究进展

尽管引力是人类最先认识的自然界基本相互作用力,但人们对引力本质的认识还相当不够.至今我们仍然没有一个完全自洽的量子引力理论.近年来研究表明,类比引力为我们深入理解引力的性质提供了一个新的窗口.类比引力的研究一方面为Hawking辐射等弯曲时空量子效应的理论研究和实验验证提供了平台,另一方面也加深了人们对类比系统本身的认识.本文简要介绍类比引力的基本思想以及近年来理论和实验方面的进展,并对未来的研究进行展望.     

欧内斯特·卢瑟福的梦想

正欧内斯特·卢瑟福:放射性研究的先驱,曾担心自己的工作被忽视。于是,他改变了论文发表策略以杜绝这种可能。19世纪与20世纪之交,欧内斯特·卢瑟福(Ernest Rutherford)是快速发展的放射性物理学领域冉冉升起的明星。19世纪90年代,在传奇的剑桥大学卡文迪许实验室工作时,卢瑟福发现了α辐射和β辐射,并且和科学界传奇人物J. J.汤姆孙(J. J. Thomson)共同发表了论文,获得了善于设计各种简易但巧妙实验的名声。     

计算热辐射学的进展

描述辐射能传输过程的基本方程为辐射传递方程. 在三维半透明介质中, 辐射强度是七维变量的函数, 多数情况下只能通过数值计算的途径进行近似求解. 数值模拟方法已成为半透明介质内热辐射传递理论研究和工程应用的重要手段. 本文对国内学者在计算热辐射学方面取得的主要研究进展进行了综述, 提出了今后计算热辐射学研究的重点.     

代数算子方程的正则可解性

在控制论、弹性力学、中子扩散和大气辐射理论中,我们经常遇到下述代数算子方程■其中S,A_i和T分别表Banach空间E上的n次代数算子,有界线性算子和全连续算子。熟知,Cauchy奇异积分方程和Wiener-Hopf方程是(1)的两个重要特殊情况。由于在这些方程的理论中,最基本的结果就在于建立了所谓Noether定理和指数公式,因此人们自然期望在一     

湍流:物理学中最古老的未解之谜

正从很多方面来看,水流如何流过管道这个问题,至今仍是未解之谜。维尔纳·海森堡(Werner Heisenberg)因帮助开创量子力学领域并发展出"哥本哈根解释"和测不准原理等基本理论,荣获1932年诺贝尔物理学奖。传闻说,他曾经说过,如果允许他问上帝两个问题,他会问:"为     

卡尔纳普意义标准述评

卡尔纳普(1891—1970)是当代著名哲学家、逻辑学家。他的研究涉及到逻辑句法学、逻辑语义学、归纳逻辑、语言哲学、科学哲学等领域。其中,内涵逻辑学、科学哲学、语言哲学的发展无不展示出他的巨大影响。作为卓越的逻辑学家,卡尔纳普深知纯粹形式的观点对逻辑研究本身的重要性;作为目光远大的哲学家,他同样深知纯粹形式的逻辑观是远远不够的。对于卡尔纳普来说,逻辑的重要性在于它对非逻辑知识的作用。卡尔纳普对逻辑应用的关注集中体现在他对科学方法论基础问题的重视。他的研究特色在于从科学语言的逻辑分析着手。语言意义问题,尤其是科学语言的意义问题的研究始终贯串在他的学术研究生涯中。研究的一个中心问题是寻求科学理论语言意义标准的适当表述。同早期仅仅包含基本思想的概括口号:“语言的意义在于可检验性”相比,他的表述更多地考虑到了科学理论本身的特征。这显示了卡尔纳普兼顾到了两个方面·既充分体现基本思想,又尽可能精确地刻划科学理论的逻辑结构的努力。在以下几节中,我们来观察这种努力是否奏效。     

太阳能驱动的高温辐射供冷

太阳能作为目前最重要的可再生能源之一在能源领域被广泛利用, 除了日渐成熟的太阳能发电和太阳能热水技术之外, 由于太阳辐照强度与建筑空调负荷有较好的同步性, 所以太阳能空调系统也同样具有较大应用价值, 并且相关的研究在近年来得到迅速发展. 目前的研究主要集中在与太阳能空调相匹配的集热器技术以及热驱动制冷技术上, 而对于冷量输运过程少有关注, 缺乏与太阳能空调系统相匹配的末端形式方面的研究, 这些因素限制了太阳能空调系统的实际应用. 本文针对高温辐射供冷这种末端形式, 研究了它在太阳能空调系统中的作用机制及匹配特性. 通过对辐射供冷末端建立物理数学模型进行理论分析, 结果表明采用辐射末端的太阳能空调, 与常规的空调形式相比, 能够大大增强向室内空间的冷量输送, 并获得更好的热舒适. 通过对实际的太阳能空调系统的实验测试, 表明采用辐射供冷末端之后, 冷机COP(制冷性能系数)和系统供冷量分别提高了17%和50%. 理论和实验结果都验证了高温辐射供冷在太阳能空调系统中的适用性, 可以为今后的系统设计及推广提供有益的参考.     

非均匀散射介质的二维矢量辐射传输方程

近十多年来,辐射传输(RT)理论已广泛地应用于被动和主动遥感中散射和热辐射的模式仿真计算。但是散射介质的模型大都是水平无限伸展平行分层,散射元统计均匀分布的随机介质。因此,辐射传输方程是一维的,但是,在地表遥感、大气云辐射、高温熔炉中热输送等诸多问题中,产生散射和辐射的随机介质许多是非均匀的。要研究非均匀散射介质上散射和     

电离层与太阳活动性关系

秉含着不同时间尺度的太阳电磁辐射变化无疑会调制电离层. 作为电离层物理的核心 问题之一, 电离层对太阳活动性的依存关系是认知电离层结构与演变的基础. 本文简要地综 述最近一些年在电离层的太阳活动性依赖特性方面取得的进展, 涉及的内容包括: (1) 在太阳 辐射的观测与太阳活动指数方面, 以电离层研究的视角评述了太阳活动指数存在的问题, 统 计证实了太阳活动指数与EUV 辐射通量间的非线性关系, 以及改进太阳活动指数的一些努 力; (2) 阐述了在不同高度电离层的太阳活动性依赖性的工作进展, 特别是最近的统计研究发 现, 随着太阳EUV 辐射通量变化, 电离层电子密度变化趋势与所在纬度、季节、地方时和高 度有关, 可区分为准线性、放大和饱和3 种类型, 取决于不同的主控物理过程; (3) 太阳活动 历史序列和23/24 太阳活动周极低展示出太阳活动性存在极端现象, 讨论了太阳辐射极端条 件下的电离层状态; (4) 在电离层的耀斑响应方面, 对全球观测数据的分析研究揭示出耀斑期 间电离层响应与一些太阳参数的统计关系, 特别是修正了以往关于电离层响应与天顶角无关 的错误论断. 利用电离层模式成功模拟了耀斑期间电离层响应的季节、地方时变化和高度差 异等的观测特征. 以上相关工作有助于理解电离层的基本过程, 并为电离层建模、预报和相 关工程应用提供指导.