聚变能量终于准备好闪亮登场了

正耗时30年,耗资237亿美元后,25 000吨的国际热核实验反应堆即将变成太阳。直到1920年,人类才真正意识到太阳和恒星是如何产生巨大能量的。同年10月,英国天体物理学家亚瑟·爱丁顿(Arthur Stanley Eddington)写了一篇题为"恒星的内部结构"的文章,他写道:"恒星正在以未知的方式从一些巨大的能量库中吸取能量。这个能量库只能是亚原子能,众所周知,它在所有物质中     

系统工程及其研究途径

一、系统与系统工程的基本概念1.什么是系统与系统工程?对“系统”这一名词有种种解释,下面我们作两种主要归纳:(1)系统是人、设备与过程为完成一个统一目的而形成的组合.它根据某些规定而发生作用.它的功能是接受信息、能量和物质,并按时序将它们转换成其他型式或级别的信息、能量和物质(包括物质     

他感,竞争和信息的植物生态学挑战

自海克尔(E. Haeckel) 1866年提出ecology一词后,生态学便开始在物质水平上茁壮成长。1935年坦斯来(A. G. Tansley)将系统概念引入生态学,创造出ecosystem术语,稍后,1942年林德曼(R. Li-ndeman)又将能量从生命现象中抽象出来,从而使生态学迈入系统能量研究的新纪元,引起了生态科学的第一次大革命。而仙农(C. E. Shannon)的《信息论》(1948),瑞斯(Rice)1974、1984年两版《植物他感作用》和哈勃伦(Harborne)1977, 1982年两版     

宇宙是由什么构成的?

通过星系、星系团,乃至宇宙整体的动力学行为,天文学家发现宇宙中绝大部分物质是不发光的,即暗的.其中暗物质占宇宙中总物质和能量的27%,暗能量占68%,而普通物质(即粒子物理标准模型粒子)只占5%.暗物质和暗能量是当代天文学和物理学的重大发现,是主要研究前沿.我们回顾暗物质和暗能量的发现历史、已知属性和待解决的问题.     

地球内部物质的运动与动力

地球物理学研究的主体内涵是地球内部物理学,而地球内部物理学研究的核心则是地球内部结构、物质的运动和力源及其响应.在研究和探索地球内部物质与能量交换的深层过程与力源机制的基础上提出:(1)地球内部各圈层结构和物质组成是研究物质运动、介质属性、结构和深层过程的基础;(2)大陆漂移、海底扩张和板块运动是地球内部岩石圈物质飘曳在软流圈上运动极为重要的地球科学事件,大陆溢流玄武岩的喷发和地幔热柱的上升体现了水平力系与垂直力系并存和其耦合响应;(3)强烈地震的发生、火山喷发、青藏高原的整体抬升、第二深度空间金属矿产资源、油气能源形成与聚集是地球内部物质与能量交换的产物;(4)地球内部物质运动的驱动力源是其物质力学属性研究与探索的核心问题之一,但有关一系列的假说却难以解释发生在地球上的诸多事件,唯地幔对流说取得了较多的共识,由于尚缺乏可靠的精确实测论据,故乃为一假说;(5)地球内部放射性元素蜕变和核-幔热动力边界层及其产生的热能可能是驱动地球内部物质运动最可能的能源.地球内部是否可能还存在像天体运动研究中最近提出的"暗物质"和"暗能量"呢?为此尚必须深化认识地球本体.     

爱因斯坦:机遇与眼光--第22届国际科学史大会报告

(一)1905年通常称为阿尔伯特·爱因斯坦的“奇迹年”(AnnusMirabilis)。在那一年,爱因斯坦引发了人类关于物理世界的基本概念(时间、空间、能量、光和物质)的三大革命。一个26岁、默默无闻的专利局职员如何能引起如此深远的观念变革,因而打开了通往现代科技时代之门?当然没有人能够绝对完满地回答这个问题。可是,我们也许可以分析他成为这一历史性人物的一些必要因素。首先,爱因斯坦极其幸运:他生逢其时,当物理学界面临着重重危机时,他的创造力正处于巅峰。换句话说,他有机会改写物理学的进程,这也许是自从牛顿时代以来独一无二的机遇。这…     

论生态关系的协调与失调

一、生态关系是指生态系统备要素之间的错综复杂而又有规律的联系形式与相互作用。其联系与作用发生在:生态环境因素之间;生态环境与生物成分之间;各种群内部与种群之间;人类(从生物成分中独立出来)与其周围的生物、非生物要素之间。二、生态关系不是平衡关系。平衡是:在一定的时空范围内,某物质或能量在对应方面的“量”呈均衡状态。而在一个系统或地区中,很少甚至不可能出现总体性的平衡,故“生态平衡”一词不够确切。     

和的统一定义

文[1]指出,在物质流的能量方程中,pv这一项不是物质所携有的一种能量——流动能,而是物质流克服压力所作的流动功.但是现有的稳定物质流的(?)和(?)的定义(例如文[2])中,仍然将pv这一项视为物质流所携有的一种能量.文[3]得到了一个各种不同形式的能量的     

利奥·P·卡达诺夫(1937-2015)

正●2015年10月26日,芝加哥大学物理学和数学荣誉教授、杰出的理论物理学家利奥·菲利普·卡达诺夫(Leo Philip Kadanoff)因手术并发症不幸去世。卡达诺夫是过去半个世纪以来最杰出的理论物理学家之一,他的理论彻底改变了物理学家对集体现象(collective phenomena)和物质结构的认识。他关于物质的标度概念、将物质划分为"卡达诺夫分块"的概念,以及与这种标度变换相关的数学框架,对于从凝聚物质到基本粒子的各种应用都     

热密QCD介质中部分子能量损失

采用光锥路径积分(LCPI)方法研究有限的夸克胶子等离子体(QGP)区域中重夸克能量损失, 导出计算能量损失的解析表达式, 并给出计算结果. 结果表明, 考虑了质量效应的重夸克辐射能量损失较忽略质量的轻夸克辐射能量损失有明显的压低. 对高能夸克, 其辐射能量损失与介质长度的平方成正比, 随着能量的降低, 平方关系变为线性依赖.     

寂态热力学发展的新趋势

寂态热力学是研究热力学体系所包含的一切运动形式的能量和相应的(火用)传递、转换及相关规律的科学.传统工程热力学一般仅涉及少数几种能量和(火用)形式,并主要集中于能量及(火用)的静态转换规律的研究.能量的开发和利用对理论的发展提出了新的要求,对传统的热力学体系的描述和与之相应的各种定律的表达形式已不能满足理论研究和实际应用的要求.因而必须超越对一般意义下的能量的认识.在理论上对物质的运动变化和相互作用的涵义作进一步探索.从更深、更广的层次上研究能量和(火用)的传递和转换规律.     

决定电位离子吸附的一种理论模型

本文给出决定电位离子吸附的一种理论模型,其要点有四: (1)处于任一本身离子溶液中的M(Z_M~ )A(Z_A~-)型固相物质。其表面由于决定电位离子的吸附而形成一带电层——决定电位层。 (2)吸附在决定电位层的离子是具有特定能量的决定电位离子,此能量称决定电位吸附能。     

生物的光能转化

物质、能量与信息的传递、贮存与转化及其相互间的协调,构成了整个生命活动。生物的能量转化是生命的基本特征之一。它是生物学中的基础理论问题之一,也是与一些重大实际问题密切有关的问题。生物维持其生命的最基本的需要就是物质与能量,但是各种生命活动又需要不同的能量形式,所以能量转化在生物中不仅普遍存在而且形式也是多种多样。如肌肉收缩时的化学能转化为机械能;神经兴奋过程中的化学能转化为电能;视觉过程中的光能转化为电能;物质     

方兴未艾的超声空化技术应用

超声波与声波一样,是物质介质中的一种弹性机械波,其频率范围为2×104Hz～109Hz.超声波在物质介质中可形成介质粒子的机械振动.当超声波能量足够高时,就会产生超声空化现象:液体中的微气泡在声场作用下发生一系列动力学过程,压力波的作用使流体中分子的平均距离随着分子的振动而变化,在超声波纵向传播形成的负压区微气泡产生、生长,而在正压区又迅速崩溃、闭合.理论和实验已证实,空化过程可以把声场能量集中(聚焦)起来,伴随空化泡崩溃瞬间,在空化泡周围的极小空间内产生异乎寻常的高温(＞5000K℃)、高压(＞5×107Pa)、强冲击波和射流等极端物理条件,其能量效应和机械效应会引起特殊的物理和化学效果.     

类星体的能量之谜

类星体,是遥远宇宙中最明亮的一类天体.光变研究表明类星体发出光学辐射的区域很小,只有几光天到几光年.如此小的发光区域,每秒钟释放的能量却比大小是它几十万甚至千万倍的普通星系还大上千倍.那么,类星体的巨大能量来源是什么呢?超大质量黑洞对周围物质的吸积,是对这个问题的最简单回答.那么,黑洞如何吸积周围物质?此外,黑洞不仅吸积物质,还可能吹出盘风,产生喷流,与周围星际介质发生相互作用,从而能影响类星体寄主星系的演化.本文将着重介绍:(1)类星体的发现;(2)类星体的能源;(3)黑洞吸积盘理论模型;(4)类星体的喷流;(5)超大质量黑洞与其寄主星系的演化.     

广义相对论及其实验基础

阿尔贝特·爱因斯坦是当代最伟大的物理学家.他在1915年创立的广义相对论是关于时间空间性质与物质及其运动相互依赖关系的学说,是建立在广义协变要求和黎曼几何基础上的引力理论和宏观物质运动理论。这一理论不仅对牛顿力学的核心内容(牛顿动力学和万有引力公式)给予了统一和深刻的解释,还预言了牛顿力学所不能解释的新的引力效应,并为以后的实验所证实。广义相对论就其创造性和理论内     

基于流体动力学理论的颗粒物质本构关系

利用流体动力学(hydrodynamic)方法, 普通固体的弹性理论能自然地推广到颗粒物质, 从而得到一组可用来具体计算包括应力、变形、能量、能流、热产生等所有物理量在内的完备偏微分方程. 特别地, 它们能确定具有重要工程意义、至今尚未完全建立的颗粒物质本构关系. 本文具体推导了这个本构关系的一般热力学表达式. 结果显示, 即使在自由能模型和耗散系数都比较简单的情况下, 本构关系也是非常复杂的非线性关系, 有繁多的关于应力、速度、密度等变量的空间导数项. 因此, 直接从实验数据建立严格的, 特别是非均匀情况下的本构关系将是一件非常困难的事情.     

天山1号冰川成冰带和积雪特征对气候变化的响应

冰川是气候变化的指示器. 成冰带是冰川表面成冰作用有差异的区带,与物质平衡密切相关; 积雪由层位组成, 层位通过沉积、风蚀和变质作用形成. 成冰带的界限(如粒雪线、湿雪线、干雪线)保存着气候环境信息(如消融区大小、0℃等温线、极端消融事件),消融末期的粒雪线代表着反映物质平衡变化的零平衡线(ELA). 因积雪表面的辐射通量以垂向为主, 所以物质能量的转化与积雪层位的数量和性质密切关联. 可见, 冰川消融与积雪的物理性质密切联系且受气温影响. 成冰带分布和积雪组成逐年波动, 在较长时间尺度上(10 年或更长)对物质平衡和气候变化敏感, 尤其在全球变暖下.     

人体科学应用基础研究的新动向

生物体在作任何动作时,都必须伴随着物质的转换、移动和能量的转换。因此在考虑生物体机能的时候,可以认为这全部是物质和能量转换机能,而且有的时候把物质和能量转换的结果当作信息转换这种机能的出现来理解,如此更易于理解高级的生物体机能。因此人体机能最重要的基础机能也是物质和能量的转换机能和信息转换机能。这里所指的物质和能量的转换机能,可以把物质和能量转换本身当作物质和能量转换机能的出现来理解,是指植物所具有的光合机能、微生物所具有的各种物质生产机能以及肌肉的收缩机能等。这里所指的信息转换机能是指创造和思考、记忆、学习和认识     

ATP——味觉的神经递质

当你品尝假日宴会上的各种美味佳肴时,你可能不得不感谢三磷酸腺苷(ATP)这种化学物质。新的研究显示,ATP这种传统上与细胞能量处理相关的物质在把食物的味道传递给大脑的信息过程中起到了关键的作用。当食物与舌头上的味蕾接触时,味蕾上的细胞能释放化学信使物质来刺激邻近的神经纤维,随后,这些神经纤维再将信息传入大脑,从而使大脑能区分食物到底是酸、甜、苦,还是咸。味觉研究者曾致力于鉴定味觉的神经递质(将信息从味蕾传递给神经纤维的信使物质),并提出了多种候选物质,包括去甲肾上腺素和5-羟色胺(血清素)等,但这些候选者大都已经被…