从摇滚乐到糖科学，卡罗琳·贝尔托西走上科研之路

<正>卡罗琳·贝尔托西(Carolyn Bertozi)的父亲是麻省理工学院的物理学教授,但她进入哈佛大学后,一度想主修音乐。"我父母不希望我这么选择。我的一个亲戚从事音乐事业,最后却通过在银行上班来付房租。我不太敢违抗他们。"于是她选择了包括数学和科学课程在内的医学预科课程,并在大一结束时决定主修生物学。她表示:"我在大一并不喜欢普通的化学课。它只是我必须打勾的一个选项而已。"     

黑洞杀手如何拯救天文学课程

<正>作为一所小型学院的物理学教授,我教授各种各样的课程,所面对的学生群体也是五花八门,他们有的是有备而来,有的则是出于兴趣……我教授的课程涵盖了从普通教育物理学和天文学到高级物理学专题的各种课程。我发现:在任何一种情况下,如果我把通俗的和有关历史的读物整合到课程中,都会对学生的学习经历产生永久性和实质性的积极影响。当我的职业生涯一开始,我就意识到:课程设计应该比简单选择的教科书更加周到和精细。我发现,尽管     

李群与粒子物理学

我在哈佛大学的研究生生活是与J.范·维勒克的著名课程物理学中的群论在1954年同时开始的。其课程的纪念物——有限小群的乘法表——仍然装饰在杰弗逊实验室的演讲厅中。在接下来的四分之一世纪中这一课程不断变化,经过了很多人(包括我)的手后变成了霍华德·乔基教授笔下的样子。很自豪我说服了霍华德来发表他有价值的讲稿。这课程的发展变化反映了物理学研究生们数学技能的增强;反映了李群对现代理论物理来讲     

什么是好的科学?

正毫无差别地要求理论可证伪或可观察,这会阻碍科学的发展。我们需要疯狂的想法。维也纳的物理学家沃尔夫冈·泡利(Wolfgang Pauli)遭受了内心的煎熬。他解决了核物理学中最棘手的难题之一,但也付出了代价。"我做了一件可怕的事情,"他在1930年冬天向一位朋友承认,"我假设了一个无法检测到的粒子。"尽管泡利有着难言的绝望,但他在信中透露出,他并不真的认为他的新亚原子粒子始终不会检测到。他相信,实验     

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——     

写给下一代的公开信

我的物理学生涯从一名大学本科生开始一直到成为系主任,时间跨度大约为半个世纪。然而大体上我还是喜欢我在成长过程中所经历的不同角色,不管是学生、教授,还是系主任。我想,如果一个批评家在评论我的职业生涯很平凡时,你也许会感到惊讶。为什么呢?首先,我对自己所从事的职业很感兴趣。物理学是如此的引人入胜,以致于我坚信不管自己最终达到什么样的水准,付出总是值得的。而从     

热力学中萦绕不散的“哲学之妖”

<正>热力学是一项怪异的理论。尽管热力学是我们了解世界的基础,但它与其他物理学理论大不相同。热力学故此被叫作物理学中的"村巫"。热力学有许多怪异之处,其中包括经典统计力学的怪诞的哲学意涵。早在相对论和量子力学将现代物理学的悖论展现于公众视野中之前,路德维希·玻尔兹曼(Ludwig Boltzmann)、詹姆斯·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)以及其他统计力学开拓者早已使出全力,与几个恐将破坏热力学的思想实验(或者说是"哲学之妖")角力。     

超级英雄使物理学妙趣横生

明尼苏达大学的詹姆斯·卡卡里奥斯 (JamesKak alios)上周在得克萨斯的奥斯汀举行的美国物理学会年会上说 ,连环漫画册里的超级英雄们无所不能的业绩有助于物理学的教学工作。绝大多数的学生认识不到物理学与他们的日常生活有什么关系 ,卡卡里奥斯说 :“我们制造出了一些涉及抛物体运动或从悬崖上向下扔球的高度程式化的问题 ,而这些问题看起来与现实严重脱节。”因此 ,他开设了一门题为“从阅读连环漫画册中我了解的科学知识”的大学课程。卡卡里奥斯开玩笑说 :“当我列举连环册里的例子时 ,学生们从不怀疑他们会在实际生活中用到它们。看…     

植物也懂量子物理学

<正>人类对量子物理学的研究仅有百年左右,但是科学家近日发现,植物可能也懂得量子物理学,它们已经"研究"量子物理学25亿年了,并通过这一原理促进光合作用的进行。光合作用一直被认为是地球拥有生命的标志性反应。植物在进行光合作用时,可"收获"大约95%的太阳光照,并将其转换为化学能,该过程反应时间仅为千万亿分之一秒,甚至更少。植物可以通过量子物理学来实现这个近乎完美的高效反应。当一个光子在细胞中"激发"分子作用后,会通过最有效的途径参与     

进化:达尔文的家庭发现

<正>本文作者亨利·尼科尔斯(Henry Nicholls)推荐了一本"生物学家的居所成为进行非凡实验场所"的书,书名为《达尔文的后院:小实验如何通往大理论》。我的硬盘里有一个文件夹,名为"达尔文在家里",这是我一直想写的一本书的提纲。令我感到惊奇的是,达尔文的一些极为出色的实验是在英格兰的达尔文故居的嘈杂家庭环境里完成的。进化生物学家詹姆斯·科斯塔(James Costa,达尔文信托的受托人)帮助了我。他撰写的《达尔文的后院》(Darwin’s     

宇宙线和物理学的根本问题

这里的二篇文章,都是讲的物理学前沿。《宇宙线和物理学的根本问题》是海森堡(W.Heisenberg)去世前最后的一次讲演。海森堡的一些基本观点,在其他文章如“什么是基本粒子”中,已为人所熟知,但是在本文中表达得最清楚。两年前,本刊选载过韦斯可夫(V.F.Weisskopf)的《科学的前沿》。现在,他在《当代物理学的前沿》中又概述了近年来的新发现及新见解,并描述了无序、表面、非线性等学科的生长点,较全面地介绍了物理学的现状。     

技术转移：引导发明从实验室走向市场

正从事技术转移工作需要多任务处理技能、沟通和谈判技能,获得的回报是可以看到科技进步造福社会。2014年,克里斯·沃尔加穆斯(Chris Wohlgamuth)在得克萨斯大学达拉斯分校学习的博士课程即将结束,他在搜索引擎中输入了这样一个问题:"有了物理学学位,我可以做什么?"想到要拥有终身学术职位还须申请助研金,这使他感到失望;而且,在产业界也没有搜出什么结果。不过,沃尔加穆斯在网上偶然发现了技术转移方面的职位。     

怎样成为天才?

正我曾走遍世界,翻阅无数档案,想要从历史上最杰出的人物身上找出隐秘的经验教训。别误会——是的,我是耶鲁大学教授,但我不是天才。当我第一次对四个已成年的孩子说起,我将要开授一门关于天才的新课程时,他们认为这是他们听到过的最滑稽的事情。"你,你压根不是天才!"是的,他们说得没错。那么,为什么在十几年后的今天,我还在教授"天才课程"。我新出版的著作《天才成功的隐秘》(2020)还入围了亚马逊年度精选。     

生物学和物理学的真正结合

人们普遍认为,是量子力学使物理学和化学融合为一门统一的物理科学。人们也常说,是分子生物学把物理学与生物学统一起来,或者消除了它们之间的界限。但我认为,这是夸大了生物学的作用。首先我想指出生命系统所具有的根本特征。生命系统最突出的特征大概要算遗传密码了,这是地球上一切有机体所共有的。我认为,遗传密码的产生是一个具有历史性质的事件。应当说,遗传密码的产生不仅有赖于核苷酸和氨基酸的物理化学特性,而且也有赖于形成遗传密码的原始环境的物理化学条件。用物理化学观点研究遗传密码起源     

对称性自发破缺的历史发展

本世纪最伟大的科学成就之一是弱电统一理论,而使该理论取得重大突破性发展的是真空对称性自发破缺的应用。对称性自发破缺的概念在当代物理学中占有十分重要的地位。本文将研究探索对称性自发破缺概念是如何从固体物理学领域(特别是超导现象)移植到粒子物理学中,以及物理学家们是如何克服重重困难,最后使其成为粒子物理学的重要概念的。     

融科学、商业和法律为一体的专利工作

<正>专利工作者认为,技术专利的申请、评估和维护是一项有趣而有意义的工作。"没有人在五岁时一觉醒来会想,我将来是不是会成为一名消防员、兽医或专利律师,但我认识的每一个同行都很喜欢这份工作。"在圣地亚哥超导体公司工作的赛勒斯·巴如查(Cyrus Bharucha)说道,他原来是一位物理学家,如今从事专利律师工作。巴如查补充说:"我发现,一名优秀的物理学家也是     

弗兰克·维尔切克的迷人生活

正一位小说家请一位物理学家解释他的科学突破。诺贝尔奖获得者弗兰克·维尔切克(Frank Wilczek)的新书《基本原理:通往实在的十把钥匙》(Fundamentals:Ten Keys to Reality),既是思考外部世界和内部世界丰富性的方式,也是通过科学"重生"的方式对传统宗教的替代。我受邀为《纽约时报》评论这本书,因为这本书显然是写给非科学家的。我在为我的小说《爱欲与哀矜》(Lost and Wated)做拓展研究时,养成了为外行阅读物理学的习惯。     

生命信息科学概述

引言人类对客观世界的认识总是从简单到复杂;从宏观到微观;从局部到整体;从具体到抽象,科学的重点也随着人类对大自然认识的深化而转移。一、物理学革命: 传统的概念认为:看得见、摸得着的东西是物质,19世纪物理学家法拉第、麦克斯韦、赫兹使物理学导致了一场大革命,论证了无静止质量物质(以下简称能量物质)——电磁波是物质运动的一种形式,论证了每一种有静止质量物质(以下简称质量物质),都对     

图书推荐

<正>在20世纪初期发展起来的量子物理学无疑是人类历史上最激动人心的篇章,但是,由于抽象的理论和艰深的数学使绝大部分想了解它的人对此视作畏途……不要着急,《上帝掷骰子吗:量子物理史话》这本书,会带您穿越历史长河的时光隧道,去逐一领略物理学的刀光剑影以及华彩篇章。仔细翻阅整本书,竟没有一句行文是枯燥晦涩的。难得的是,作者曹天元不仅通透整个物理时代中各方自圆其说的学派     

史蒂文·温伯格瞥见应许之地

<正>85岁的史蒂文·温伯格知道他度过一段令人艳羡的人生。他在最新出版的文集《第三个思想》(Third Thoughts)中告诉我们:"我娶了大学时的恋人。"在他接受荣誉博士学位后的讲话中,他谈起自己在过去30年里所待的这座城市。"正如你们大概能猜到的,我喜欢住在奥斯汀。"他也见证了科学大进步,"我回忆起20世纪60年代早期的宇宙学和基本粒子物理学,那时相互竞争的不同猜想发出刺耳的声音,"他写道,"如今在这两