物理学:迈向大统一理论的150年

1861年,詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)发表在当时英国著名学术期刊《哲学杂志》上的方程式,奠定了电、磁、光朝向统一的理论框架。在今日所进行的包括大型强子对撞机(LHC)在内的实验中,物理学家是否更接近于万物统一的目标——     

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。     

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...     

统计学:社会的物理学

玻尔 (Ｂｏｈｒ)、玻恩 (Ｂｏｒｎ )和薛定谔(Ｓｃｈｒ ｄｉｎｇｅｒ)于 2 0世纪 2 0年代把概率引入了量子世界的自然本性之中。这一引进搅乱了科学的哲学基础 ,使得一些学者感到非常困惑。然而早在 1 9世纪中期 ,当统计学的思想进入经典物理学的时候 ,关于偶然性、概率和决定论的争论就已经十分激烈了。詹姆斯·克拉克·麦克斯韦 (ＪａｍｅｓＣｌｅｒｋＭａｘｗｅｌｌ)把概率物理学 (ｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃｐｈｙｓｉｃｓ)带到了神秘主义的边缘 ,他说 :“正是物理科学的某个独特的函数带领我们来到了一个不可理解的事物的边缘 ,并嘱咐…     

明天的家庭:e-home

我们都知道,家庭是指以婚姻和血统关系为基础的社会单位.而e-home是除了人的因素之外,将家中所有的电器通过物理方式连接,使之能相互通信,形成家庭式网络系统,从而组建有利于家用电器进行统一化、智能化管理的电子家庭.     

物理学史上的一场大误会

本文介绍了核物理学家迈特纳对发现核裂变的独特贡献,分析了她被诺贝尔奖拒之门外的原因,对物理学史上这个一直存在着一些混乱和误解的问题作了澄清.     

量子物理学:有缺陷的完美

<正>超纯人造钻石为从量子计算到癌症诊断等领域提供了发展机遇——在俄罗斯钻石中,规则的碳原子晶格偶尔会被氮原子打断,同时一个相邻的碳原子也会不翼而飞,包括在每一个这样的空位中,都可能有一个额外的电子陷落其中。在某些特定情况下,空位中的电子或可被证明是量子计算,或是存储信息的完美媒介。不像其他候选材料,这些钻石缺陷在室温下即可发挥作用。"魔力俄罗斯钻石",正如有些研究人员所称呼的那样,仅有2平方毫米,晶莹剔透,且拥有一种能令所有珠宝商都乐意将其放置于昂贵的戒指中的优秀品质。2005年,德国斯图加特大学的物理学家     

物理学:等待最佳时机的策略

物理学:等待最佳时机的策略@赵一斌~~     

爱因斯坦的未竟之梦:物理规律的大统一

本文对物理学中的统一理论的发展历史和目前的现状展开综述.从牛顿的天和地的统一,到麦克斯韦的电、磁、光的统一;从爱因斯坦的时间、空间和物质的统一,到电磁作用和弱作用的统一.对一些未成功的统一理论(引力和电磁的统一、强作用和电磁作用以及弱作用的统一、夸克和轻子的统一、超对称大统一)也给予简要介绍.最后评述目前正在尝试的试图把所有相互作用都统一进来的超弦理论.     

明天:发出DNA通缉令

科技进步日新月异,DNA侦查技术不断创新。在DNA指纹、STR复合扩增、DNA序列测定等先进技术推广应用之后,一些更先进的DNA技术,如澳大利亚科学家发明的从人体肌肤印迹中提取DNA样品的新技术也已出现。当前,美、德等国的科学家,正在研究应用DNA分析法判定罪犯的长相特征,绘制罪犯的模拟头像,以便在不久的将来,能够在追捕罪犯时发出DNA通缉令。     

人造黑洞:新物理学的开端

几十年来,现代物理学一直存在着一个难以解决的矛盾,这个矛盾使科学家们有时感到无所适从。这就是:我们有两个而不是一个解释宁宙现象的体系。一个体系是量子力学理论,它详细而巧妙地解释了宇宙中波和粒子的性质。另一个体系是广义相对论,它将时间和空间结合成一个连续统一体,科学地解释了行星运动和宇宙膨胀理论。     

金融物理学:一个简单的综述

金融物理学是用统计物理、理论物理、复杂系统理论、非线性科学、应用数学等的概念、方法和理论研究金融市场通过自组织而涌现的宏观规律及其复杂性的一门新兴交叉学科。简言之，金融物理学家将金融市场看作一个复杂系统，把其中的各种数据如个股价格、指数、房价等看作是物理实验数据，力图寻找和阐释其中的“物理”规律。[编者按]     

诺贝尔物理学奖:粒子物理学进入新阶段

在亚原子粒子和力的世界里,一幅好的图像会大有助益。如弱电理论就是粒子物理学家手中重要的理论图,正是这一理论导引他们去认识新的粒子直至拿到诺贝尔奖。本年度诺贝尔物理学奖的授予再次证明了这一点——两位荷兰物理学家特霍夫特和维尔特曼因在弱电理论重整化方面的工作——以使得该理论能更精确地计量粒子的质量和行为——而荣膺1999年的诺贝尔物理学奖。在历史上（1860年）,麦克斯韦揭示出电和磁具有相同的电磁力;以后科学家根据力的配对特性,在本世纪60年代创建了弱电理论,这种力在原子核中作用,并导致某种类型的辐射衰变。根…     

中微子研究:美国核物理学重中之重

<正>美国核物理学家为未来十年列举的一份愿望清单中,首要的两大科学实验是:探索发现中微子的本质;利用粒子对撞机来研究束缚夸克的作用力。核科学咨询委员会(NSAC)10月15日强调的优先重点研究中,上述两个大牌项目亦位列其中,每项将耗资数亿美金。每5~7年,NSAC的高级核物理学家在咨询美国核物理界的意见之后,向美国能源部和美国国家科学基金会提交一份长期计划。     

一个左右对称的大统一理论

作者曾基于SU(2)_L×SU(2)_R×U(1)_L×U(1)_R建立了一个左右对称的弱电统一理论。在这个理论中,共有8个规范粒子,即Q_μ~(L、R)、S_μ~(L、R)。其中电中性的有4个,它们按S_(?)对称性组成4个物理粒子,z_μ、y_μ、x_μ和Aμ。     

大统一理论和质子衰变

自然界存在4种基本相互作用:强、弱、超荷和引力相互作用,故如何构造一种大统一理论来描述所有的基本相互作用是一个非常重要的基本问题.本文首先简单介绍了标准模型及其问题.考虑U(1)_Y超荷正则归一化因子和大沙漠假定(grand desert hypothesis),可以在TeV能标左右引入新的粒子来得到标准模型规范耦合常数的统一,其中特别解释了超对称标准模型.在四维大统一模型中,介绍了Pati-Salam SU(4)_C×SU(2)_L×SU(2)_R模型,Georgi-Glashow SU(5)模型,Flipped SU(5)×U(1)_X模型和SO(10)模型,其中详细介绍了非超对称和超对称SU(5)模型,并讨论了其正确的预言、存在的问题及其解决方案和质子衰变等.还简单介绍了高维Orbifold大统一模型和超弦模型.最后讨论了如何探寻大统一理论:在对撞机上寻找新的粒子及其粒子特性、质子衰变的现在和将来的实验检验以及可能的新探测方案.     

数学:科学统一的纽带

美国科学基金会(National Science Foundation)为了增进公众对科学技术的了解,从1985年起开展“全美科学周”(National Science Week)活动,1986年的科学周是5月11～17日。为了配合这次活动,美国国家研究委员会(National Research Council)所属数学科学部于1986年5月12日在国家科学院召开了题名《数学:科学统一的纽带》(Mathematics: The Unifying Thread in Science)的专题会。会议的目的是强调数学与其它科学的相互联系。会议由著名数学家辛格(Isadore M.Singer)主持,邀请了三位诺贝尔奖获得者到会讲演,他们是科马克(A.M.Cormack,获1979年诺贝尔医学奖)、霍普特曼(H.A.Hauptman,获1985年诺贝尔化学奖)和温伯格(S.Weinberg,获1979年诺贝尔物理奖)。讲演者们用通俗的语言具体介绍了如何把数学巧妙地用于他们的获奖工作中,并且讨论了数学和物理的“不可思议的”联系。讲演者们还回答了听众提出的一系列涉及数学教育、公众对数学的态度、政府对数学的政策以及数学和其它科学的关系等有趣的问题。会议的详细记录见1986年第5期的Notice杂志(p.716～733)。这里选译了其中主要内容,以飨读者。     

生命是物理学吗?——物理学家寻找描述所有生命体的统一方程

正物理学家正在寻找一种"生命理论",来解释生命为什么可以存在。关于生命,一切都不简单。每秒钟,一个细胞能发生数百万次有序的化学反应;数十亿个单细胞生物会形成群落;数万亿个细胞可以精确地黏附在一起,形成组织和器官。尽管生命     

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     

物理学:从经典到现代的演变之路

物理学是建立在大量实验事实的基础上的.实验的特色在于精密而定量的测量,且多半在可控制和可重复的条件下进行.只有在取得大量经验规律后,才能建立融会贯通的物理体系(一般均采用数学形式表达),并要求针对特定问题推出具体预言,再通过进一步实验加以甄别,即证实或证伪.当然,随着研究范围的扩大、研究程度的深化和测量精度的提高,又会发现有些现象与原有理论相悖,导致对原有理论的修正,在某些情况下甚至推翻原有理论,建立新理论.近来由于计算技术的飞速发展,介乎实验和理论推导之间的计算模拟也发挥了愈来愈重要的作用.