物理学的未来

<正>物理学要走向何方？我们又要何时才能抵达目的地？两位著名物理科学家讨论他们所处领域的未来。未来属于那些为它做准备的人——向美国宇航局和美国能源部等联邦机构申请研究基金的科学家深知这一点。毕竟，空间望远镜或粒子加速器等大型仪器的价格可能高达100亿美元。因此，2022年6月，物理学界开始考虑他们下一步要做什么，以及为什么要这么做。     

物理学的统一

在过去的五十年中,科学家无论在物理学的部分统一,还是它的整体统一都做了许多尝试。有的人曾企图搞一个包罗万象的封闭理论,但结果常常是僵硬的,最终没有不失败的。作者认为,科学家们应当把理论保持在合理的限度之内,特别是不要完全排除理论的开放性。     

噪音中的物理学

从观看偶然性游戏中的成功涨落到简单的布朗扩散以及现代非线性动力学研究,随机行走到处可见。与20世纪物理学中的许多重要概念一样,随机行走于1905年从爱因斯坦那儿得到了推进(当时爱因斯坦的注意力集中在布朗运动上)。1785年,简·英根赫兹(Jan Ingenhauz)把木炭粉末放在酒精薄膜上发现木炭颗粒在随机地进行运动;1828年,植物学家罗伯特·布朗(Robert Brown)发现,静止液体中的小颗粒在作无确定路线的跳动。爱因斯坦认为这些液体都是由离散的分子组成的,分子与布朗粒子的多次碰撞导致了后者随机地朝着某个方向跳动,布朗粒子的运动是一种随机行走。爱因斯坦的分析不但解释了布朗运动,而且还支持了原子的存在性(原子的存在性在当时还没有被普遍接受)。     

“不平等”的物理学原理

<正>●如果贫穷依旧相随,热力学第二定律的类比或许可以揭示原因。要解释困扰着全球经济的基本不平等现状,或许理由很简单:至少,在一些转向研究经济学的物理学家们看来,理当如此。他们认为,随手找一个国家,你就可以发现,众多民众,他们的收入寥寥无几,也有那么一小部分人敛财迅速,还会发现贫富两个极端的分布,随着收入的提高呈指数级降低(见上图)。该分布图适用于所有人,除了特别有钱的。它来源于熵概念的类比,熵,用于计算物理系统     

当代物理学的前沿

物理学已成为这样一个广阔的科学领域,以至要对其前沿阵地的工作做一个简短的概括将必然是不完全的和带偏见的。今天,每一个物理学家是在某个狭窄领域里的专家,要他对整个物理科学有着批判的见解是不可能的。请原谅,如果谁所工作的领域     

脑机接口的物理学

<正>西德尼·珀科维兹深入浅出地介绍研究人员为研发更安全、更耐用、惠及更多人群的脑机接口所做的诸多前沿工作。人类大脑是一种复杂到惊人的机器。人类大脑皮层拥有800多亿个神经元,每个神经元又有1000个突触。我们的大脑每秒大约要处理100兆比特的信息。想象一下,要是在我们思考的时候,尝试实时测量、提取并解释我们大脑中的所有信号,会是什么场景？记录大脑曾经只是科幻小说和电影——比如《X战警》（X-Men）和《黑客帝国》（The Matrix）——才有的情节,但现在,我们真的有可能把大脑同计算机连在一起,并且通过这种系统控制机械手臂,或者把你脑海中的想法记录下来。     

适应技术中的物理学

适应技术对第三世界的发展起着重要作用。最适技术不一定是最简单的技术,也不一定必须由简单的机械设备构成,物理学能对它帮怎样的忙呢?     

爱因斯坦与物理学的革命

两朵乌云 1900年,在英国皇家学会的新年庆祝会上,著名物理学家开尔文勋爵作了展望新世纪的发言.在回顾过去岁月之后,他充满自信地说:物理学的大厦已经建成,未来的物理学家只需要做些修修补补的工作就行了.只是明朗的天空中还有两朵乌云,一朵与黑体辐射有关,另一朵与迈克尔逊实验有关.     

物理学往何处去

当处在科学发生剧烈争论的时代,我们想平心静气地思考一下科学的各种表象、论理、方法和目的,还是值得的。但是科学这个题目,范围广泛,以致只能严格限制在“物理学”这门学科范围之内。首先让我们确定几个词汇的意义。人类一直认为在纷繁复杂、千姿万态的自然现象中,一定能发现隐藏在这些现象中的一般的、基本简单的定律。正是寻找这种自然规律,我们专门把它叫做“探索性研究”。这种研究工     

物理学史上的两大误会

物理学史上的两大误会田学文一、卢瑟福溅射不是卢瑟福发现的在科学界，很多人都听说过恩内斯特·卢瑟福所做的著名实验．在这个实验中他发现了原子核。然而．很少有人知道，这个著名的实验是由卢瑟福的同事、德国物理学家汉斯·盖革以及他们的学生思内斯特·马斯登完成的...     

餐具中的物理学

无论你是做菜还是用餐，你所用的刀具、勺子和叉子大部分是用钢做的。这些餐具很容易被忽视，除非它们弯了、锈了或是变钝了。但是餐具性能的好坏到底怎么区分呢？制造过程中会有哪些折衷办法来平衡餐具的各种性能？通过下面简短的介绍，让我们来了解一些有关钢的科学知识。[编者按]     

浅谈物理学史在大学物理教学中的作用

文章简单介绍了物理学史的内容,重点讨论了在大学物理教学中引入物理学史的作用.在物理教学中适时引入物理学史,既可以培养学生热爱科学和热爱祖国的高尚情怀,又可以帮助学生更好地理解和掌握物理学知识.     

天文学和引力物理学

一、历史回顾第一个引力理论就是牛顿的万有引力定律,它的出现是天体(特别是行星)视运动规律同力学概念结合的产物.利用它和牛顿运动定律一起创立了天体真运动理论——天体力学.这是天文学发展史中第一次巨大飞跃.此后二百年内,天体力学成为天文学,甚至是数理科学的主要内容. 牛顿万有引力定律又是宇宙间普遍适用的定律.任意两个物体间都存在引力,其大小可用简单公式表达:     

社会物理学的演进

<正>尽管自由意志和生活环境变幻莫测,人类行为总体上还是要比我们想象的可预测得多。在艾萨克·阿西莫夫的《基地》(Foundation,1951)系列小说中,数学家哈里·谢顿(Hari Seldon)运用心理史学预言了银河帝国的崩溃。小说中的所谓心理史学,就是一种对人类大众回应社会及经济事件模式的计算。谢顿起初因叛国罪受审,理由是他的预言助长了所谓的帝国崩溃,后来他获准在一颗与世隔绝的行星上组建了一个研究小组。在那里,谢顿研究了如何将帝国崩溃造成的破坏最     

足球中的物理学

许多球迷大概还对巴西球星罗伯特·卡洛斯于1997年夏天在法国进行的一场比赛中踢出的那记漂亮的任意球记忆犹新。当时,足球放在距对方球门大约30米稍微偏右一点的地方,卡洛斯把球踢得又向右偏出很远,以至于它在距防守队员至少一米远的地方绕过人墙,令     

浅谈物理学史在大学物理教学中的作用

文章简单介绍了物理学史的内容，重点讨论了在大学物理教学中引入物理学史的作用。在物理教学中适时引入物理学史，既可以培养学生热爱科学和热爱祖国的高尚情怀，又可以帮助学生更好地理解和掌握物理学知识。     

物理学的教训

如何对待自然界或实验观察中出现的新现象、新问题?是抓住它深入地进行探索、研究,找出其内在规律,从而建立新的理论,把人类对自然界的认识大大提高一步;还是囿于旧理论的框架,故步自封,原地徘徊。这是科学事业能否发展的一个关键问题。《物理学的教训》一文从近代物理学所取得的巨大成就中指出:其发展的基太原动力是科学实验,因此科学理论必须和实验密切相结合。而一旦当新的实验事实出现时,人们的思想必须冲破传统束缚的囚笼,扬弃旧的观念,发展新的学说。文章内容涉猎中外,论及今古,行文严谨,文笔洗炼;而作者语重心长之情,更是溢于言表,读来发人深省,是篇值得一读的好文章。     

面向所有人的量子物理学

<正>在设计师和非常规演示活动的帮助下,一群法国凝聚态物理学家开始致力于去吸引那些从来没有想过自己会对科学感兴趣的人。对于凝聚态物理学家,2011年是非常特殊的一年。它标志着超导发现100周年,这是量子物理学中最有趣的话题之一,且目前仍是最热门的研究领域之一。当某些特定的材料——例如,铝和铅——     

物理学定律和宇宙系综

为什么那些支配宇宙万事万物的定律和常数如此精巧地与生活相和谐以至广泛地为世人所接受？一位物理学家认为他能回答这个问题,答案是令人惊讶的。物理学的最终目标是一个囊括一切的理论,它以一组简单的方程式"捕获住"现实世界中所有的基本特征。但是,如果物理学家把他们的研究定位在这样一种光彩夺目的功利上,那么,他们可能得到的不过比一点点失望稍多一些面已,因为他n］依然面临着对世纪物理学奠基人之一的约翰·惠勒（J0hxlWiled－er）所提出一个著名的难以回答的问题：为什么自然界满足这样一组方程而不是别的方程？如今,一位在…     

图像物理学

图像学(imaging science)及其应用涉及到物理学的各个方面。材料对于光和其他辐射场的反应揭示了物质的某些基本属性。图像技术也为观察和理解物理过程以及记录和再用结果提供了手段。从19世纪中期威廉·亨利(William Henry)等验明了潜像的催化显影至今,银卤化物摄影术在图像技术中一直占统治地位。图像系统性能的提高,一方面要进一步搞清楚银卤化物的电子和光学性质,另一方