统计协同理论与方法及其应用

本文从统计物理学的基本范畴入手，对统计协同理论与方法作了系统的论述，并对其在自然科学、社会科学研究中的应用进行剖析。     

孤立理想气体系统中分子的能量分布

孤立系统由于没有外界热影响是热力学与统计物理学研究的最基本理想系统,也是研究一般系统性质的基础。孤立理想气体系统气体分子间除了碰撞瞬间外没有相互作用,是理论上可严格处理的系统。这样简单系统的统计性质除了等几率假设外并没有被认真研究过。本文将从统计物理的等几率假设出发,严格计算孤立理想气体系统中单分子能量分布及关联性质。     

复杂系统结构及动力学现象的统计物理研究

近年来生物学、信息学和社会科学海量数据的积累,推动了各类定量分析手段的发展.统计力学作为联系多体系统微观与宏观描述的数学理论,在复杂性科学的发展历程中正发挥着作用.本文结合复杂网络和非平衡态系统的若干研究成果,对统计物理方法在复杂现象的描述、主要变量及其相互依赖关系的确定、模型的提出与分析、及普适性规律的发现等方面的进展作一简单介绍,并探讨统计物理学与相应学科深层次交叉所面临的机遇和挑战.     

低维晶格系统能量传导与扩散研究

低维晶格系统中的能量输运和扩散已成为非平衡统计物理输运理论的前沿课题,正在蕴育线性响应理论之后的近平衡理论的新突破.本文重点介绍厦门大学课题组在这个方向上的主要进展,阐述基于粒子间相互作用势函数的对称性所建立的输运和扩散的基本理论框架以及基于系统哈密顿函数求解输运系数的路线图和相关进展.本文还将揭示能量均分所遵循的普适规律,探讨这些规律和输运行为之间的内在联系,并报告在耦合输运研究方面发现的新奇效应.     

物理学演进对社会的影响

原天地之美,而达万物之理.--庄子 物理学是研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律及所使用的实验手段和思维方法的自然科学.物理学作为自然科学的带头学科,是当代技术发展最重要的基础,每次物理学上的重大突破,都会对人类社会发展产生重大影响.特别是近代以来,物理学的重大进展推动着人类社会从农业社会到工业社会,从蒸汽时代进入电力时代、电子和原子能时代以至现今的信息时代.     

辐照金属氦脆的非平衡统计理论

运用非平衡态统计物理学方法建立了辐照金属氦脆断裂的统计理论.利用辐照金属中氦泡密度分布函数和氦泡的平均断裂半径,讨论辐照金属氦脆断裂的宏观性质,包括材料的断裂几率,可靠性、材料的肿胀率、材料寿命及断裂延伸率.得到理论与实验结果较好的符合。     

GDP对称性与变换群

系统对称性和规范建模是将物理学的规范变换理论推广应用于各种经济系统、生物系统和人类社会系统,以期解决系统科学中如何刻画组元之间的相互作用等最基本的问题.针对商品市场经济系统的对称性与规范建模中的核心问题——发现不变量,首先从经济意义角度分析了GDP所揭示的商品经济的基本事实以及商品所具有的根本属性,进而给出了GDP对货币的3种对称性,并在科学层面上找出了对称性所对应的变换群,从而说明GDP是商品经济系统运动过程中的不变量.     

提高物理思维有效性的方法研究

物理学是一门基础自然科学,它所研究的是物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律及所使用的实验手段和思维方法。本文结合笔者的教学实践,分别从新课、习题课、实验课、练习题编制几方面提出了教师在教学中如何强化研究对象,提高学生思维准确性的一些想法。     

论两极对立与相互作用

本文通过对物理学中两极对立与相互作用的研究，从哲学角度阐述了吸引和排斥只是对立两极的表现形态，而相互作用则是其质的反映．分量等值、总量守恒是相互作用过程的一般规律，而这个规律的特点、性质具有统计的意义．     

系统科学视角下的复杂网络研究

系统科学在科学研究方法论的层面上要求我们从还原论走向系统论,其关注的核心科学问题是复杂系统的涌现性.复杂系统的涌现性通常是指系统通过个体之间的非线性相互作用,可以在宏观层次上出现新的时空结构和功能.通过对各个领域复杂系统宏观涌现行为的研究,抽象出具有普适性的一般规律,是认识系统复杂性的基本途径.而复杂网络作为刻画系统相互作用的基本工具,是构建系统模型、研究系统性质和功能的基础.     

超导材料的超快光谱研究

电子、晶格、自旋和轨道微观自由度对超导材料的宏观特性起到至关重要的作用.在超导体系中,特别是非常规超导材料,这些自由度衍生出具有不同能量尺度的玻色激发和有序态.前者如声子、磁振子、电荷密度波、自旋密度波、自旋涨落、向列涨落等;后者如超导态、赝能隙态、向列相、反铁磁/铁磁等.前者与后者的形成密切相关.尤其是,不同的玻色激发在频域内纠缠在一起彼此相互作用,同时又与电子(或准粒子)耦合,构建出复杂而又丰富的平衡态和非平衡态物理过程.超快光谱技术的独特性在于具有宽能量范围和高时间分辨率的特点,利用光(电磁波)与超导材料相互作用中的线性和非线性响应,可以共振或非共振地探测与调控这类材料中的准平衡或非平衡态动力学属性.因为桌面超快光谱系统功能全面且具有很大的灵活性,它不仅被应用于超导体系,而且被广泛应用于其他各种无机和有机材料.由于非平衡态理论,特别是与关联电子体系相关的,目前还处在快速发展的阶段,所以本综述主要介绍了常用的桌面超快光谱技术和目前被广泛使用的相关分析理论,聚焦于讨论超导材料中超快光谱实验数据涌现出来的一些普适性趋势及进展.所涉及的超导材料包含了常规超导体、铜氧化物超导体、铁基超导体和重费米子超导体.     

白垩纪若干重大地质事件的耗散结构分析

应用耗散结构理论对白垩纪若干重大地质事件进行了分析,认为海底火山作用的发生和演化是一个动力学过程,海底火山的非平衡定态失稳是在非平衡态下宏观体系的自组织现象具体表现;大洋缺氧事件发生是同位素的共生组合、赋存状态和分散状态在特定条件下开放地球化学系统所处的非平衡定态的质和量的局域扰动触发定态失稳的结果;超静磁带事件意味着地球核幔相互作用和外核流体运动可能处于能量最低的状态,地球磁场系统通过不断地与外界交换物质和能量,维持一种空间或时间的有序结构.这种结构为系统发生能量耗散所致.     

玻色-爱因斯坦凝聚体量子模拟实验技术进展

玻色爱因斯坦凝聚体（BEC）的最初理论在1925年由爱因斯坦和玻色提出,直到1994年才通过激光冷却原子气体的方法在实验室实现,并于2001年获得诺贝尔物理学奖。BEC具有宏观量子特性并且具有较长的相干时间,因此是开展量子模拟研究的重要平台。随着光阱、光晶格、微结构光阱和量子气体显微镜等技术的发展,基于BEC的量子模拟器不仅能够用于研究凝聚态物理中已有的基本模型,而且能够探索自然界中不存在的新奇量子物理现象和量子物态。甚至在非平衡和动力学演化研究方面,BEC量子模拟器可以用来研究当前物理实验中无法观测的快速量子物理现象。     

热力学两个常用方程在统计物理学中的证明

由于物态方程实验测定时的误差和描述不准确;构建微观模型不完善导致配分函数与实际的差异,常常使由热力学给出的结论与统计物理学给出的结论差距很大,但在高度理想化条件下抽象出来的热力学同统计物理学基础理论应保持高度的一致性,本文给出在均匀系统中两个常用的热力学方程——热力学基本方程和能态方程在统计物理学中的证明,说明其本质上的统一性．     

肌球蛋白工作循环模型

目的基于肌肉的特殊结构,给出肌球蛋白工作循环的四态模型,研究肌肉中力与位移的关系。方法利用化学动力学方法及其非平衡稳态解,从物理学的角度讨论肌肉中力与位移的关系。结果力与位移的关系与实验结果基本吻合。结论此模型可用于讨论肌肉的力与位移的关系,而且化学动力学方法适用于研究本文体系。     

有限时间热力学理论的特征及发展中几个重要标志

有限时间热力学是经典热力学的延伸和推广,是现代热力学理论的一个新分支。主要研究非平衡系统的有限时间中能流和熵流的规律。它既不同于20世纪30年代建立起来的不可逆热力学,又不同于工程热力学,有它自己鲜明的理论特征。现已广泛地应用于物理、化学和工程热物理等许多学科领域,建立了一系列相应的新理论。在有限时间热力学的发展过程中,内可逆卡诺循环模型、最大功率输出时的效率、基本优化关系、内可逆循环统一理论、不可逆循环理论等方面的研究起到了极其重要的作用。文中还结合相关的问题简述我们组在有限时间热力学研究中所做的部分工作和特色。     

2018年粒子物理学热点回眸

 粒子物理是研究物质的基本组成和相互作用的前沿学科。从希格斯物理、新物理寻找、中微子物理、暗物质寻找、新强子态和强作用力机制研究、以及未来对撞机研究等方面回顾了2018年粒子物理学取得的重大进展及突破。     

Reaction-diffusion processes

The main progress made in the past dozen years or more in the study of reaction-diffusion (abbrev. RD) processes is surveyed. The processes are motivated from some typical models in the modern non-equilibrium statistical physics and consist of an important class of interacting particle systems which Is currently an active research field in probability and mathematical physics. The models are concrete but as a part of the infinite-dimensional mathematics, the topic is quite hard. It is explalned how new problems arise, and how some new ideas and new mathematical tools are introduced. Surprialngly, the mathematical tools produced from the study on the simple models then turn to have a lot of powerful appllcations not only in probability theory but also in other branches of mathematics.Nevertheless,the story is still far from finished, and some important open problems are proposed for further study.     

粒子的统计特性及其可能的发展

首先指出统计原理是量子力学和整个物理学的基本原理,其次讨论非平衡统计和统计的某些应用,然后研究各种统计方程及其与量子理论的关系,最后探讨高能时的统计性及此时具有的新特征.