马凯与准晶体学

近两个世纪以来形成的晶体学及对称理论是所有固体科学的基础,它不允许有五次旋转对称的存在。一个简单的例子是,不可能用正五角形填满平面。因此当美国、以色列及法国的科学家在1984年末宣布在急冷的铝锰合金中发现五次对称后,立即在科学界引起巨大的反响。《新科学家》(New Scientist)杂志在1985年1月24日一期中的科学论坛的标题是《晶体学定律的     

晶体对称理论三百年

晶体学属于近代科学。尽管在遥远的古代具有规则多面体的矿物晶体就已引起人们的极大兴趣和注意,然而在人类的蒙昧时期瑰丽多彩的晶体却被具有魔力的神话和荒诞不经的迷信所统治。晶体学自17世纪中叶诞生,时至今日已有三百余年的历史。晶体形态学、构造学、生长学、晶体化学、晶体物理学等领域都取得了长足进展。作为晶体学基础的对称理论的进展更令世人刮目相看。本文拟分三个阶段,对三百年间晶体对称理论作一综述,可从前人的科学     

准晶：奇特而又平凡的晶体—— 2011年诺贝尔化学奖简介

准晶是具有长程准周期性平移序和非晶体学旋转对称的固态有序相。它的出现导致了晶体学与凝聚态物质结构理论的一次革命，极大推动了相关学科的完善和发展。其发现者Daniel Shechtman因此获得2011年度诺贝尔化学奖。本文简介了准晶的发现、结构特征和发展现状，同时介绍了中国科学家在这一领域的独特贡献。     

I_h点群与具有I_h点群对称的Al-Mn原子簇的电子结构

Shechtman等从骤冷形成Al-Mn合金的电子衍射图上,发现了具有二十面体点群(I_k群)对称的衍射点存在,打破了把固态分成晶态和无序态两大类的传统分类方法。由此而发现的一种新物态——准晶态(quasicrystalline),便和晶态、无序态一样成为固体的一态。准晶态是一种介于无序态和晶态之间的态。理想准晶体结构具有长程取向有序和准周期平移有序。准晶研究的兴起,使长期被排斥在晶体学32种点群之外的二十面体点群受到了重视,准晶现阶段的研究也集中于具有I_h点群对称的Al-Mn准晶上。     

特征数2的域上对称阵定义的群的生成元

设K是特征数2的域,S是K上的一个n级可逆对称阵,K上满足条件ASA′=S的n级可逆阵A的全体,对于矩阵乘法组成群,叫做K上由对称阵S所定义的群,记作G_n(K,S)。在域K上,由合同的对称阵所定义的群是同构的对称阵在合同变换下可化为     

引力规范理论中带电粒子的球对称静场的近似解

一、引言 引力规范理论是近年来人们研究的一个重要课题。人们使用了各种不同的时空对称群作为规范群,例如Lorentz群,Poincaré群,de Sitter群以及Conformal群等等。Lagrangian的取法形式很多,但它们都必须能够解释广义相对论的四大验证。在这些理论中,时空几何已不再是Riemann几何,而是Riomann-Cartan几何,即存在挠率张量(torsion tensor)。挠率场的     

两类半对称图的构造

称边传递而非点传递的简单正则图为半对称图。每一个半对称图为二分图。本文利用本原群理论的一些近期货期结果,构造了两类半对称图,使其自同构群在两块上作用均为本原。     

铁(Ⅱ)卟啉电子光谱的理论分析

铁(Ⅱ)卟啉是血红蛋白(Hb),肌红蛋白(Mb)和细胞色素等的基本组分。X-射线结晶学的结果指出,铁卟啉具有四方单锥构型,接近C_(4v)点群对称(图1a).在五配位高自旋铁(Ⅱ)衍生物中,铁原子并不位于卟啉环的四氮原子平面。当由高自旋五配位(去氧)转化为低自旋六配位(含氧或含一氧化碳)时,铁原子即进入卟啉环平面。在铁(Ⅱ)结合部位的平均键长如表1所示。     

局部De Sitter不变性

一我们曾经在局部Lorentz不变的重力规范理论的基础上,建议从局部de Sitter不变的角度来描述重力场,并进行了初步的尝试.根据典型时空理论,常曲率半de Sitter空间中可以定义惯性坐标系.同时,由于齐次Lorentz群是de Sitter群的固定子群,Min-kowski空间是de Sitter空间曲率为零的退化     

数学(上)

当前数学的研究涉及广泛的各种互相关联的思想,包括古老的和新兴的。例如,关于在代数几何中由多项式方程定义的曲线和曲面研究的成果,已经出现在物理学的孤立波和规范理论研究中。几世纪前提出的古老的数论问题有些已经解决了,而另一些则显得不可解;一切有限单纯群的分类已接近完成(完整的叙述篇幅将会很长);群表示理论,有助于对称的研究。这些发展以及许多其它的发展,证实了数学的生命力。     

基于空间群P3对称性的一种新型三维编织材料

用点群S₆ 对应的对称操作推导出一种新的三维编织几何结构单胞. 根据空间群 P3 描述的对称性, 对新的单胞进行对称变换获得了一种新的三维编织几何结构, 研究 了这种三维编织几何结构可行的编织工艺. 通过建立其几何分析模型, 预测了对应三 维编织材料的纤维体积百分含量及其变化趋势.     

某码头进港大门网架结构的谱响应分析

文章以某码头进港大门网架结构为研究对象,建立空间计算模型,并应用通用结构有限元分析程序进行该网架的自振特性及谱响应分析。结果表明,结构的自振以整体振型为主;结构的地震响应沿平面对称;结构在地震作用沿Y轴方向输入时的响应最大;网架的支座处及网架边缘处最薄弱。     

太原火车站扩建站台钢桁架施工过程分析

文章介绍了太原火车站雨棚钢桁架和檩条采用的“单榀主桁架工厂预制拼装后分段，单榀分段吊装、高空拼接，桁架分榀依次安装就位，桁架下设临时支墩，桁架安装完毕后对称安装檩条”的施工方案及其施工顺序，并对其施工过程各阶段的受力和变形进行跟踪模拟，重点分析了钢管拱桁架在自身施工和添加檩条的过程中，结构的变形及内力的变化规律和最薄弱部位，为施工提供依据，并为施工过程提出了相应的安装顺序和注意事项。     

层展论的旗手——菲利普•安德森

文章综述了理论物理学家菲利普?安德森的生平和科学成就。安德森的科学工作既紧密联系实验又有深刻的普遍意义。他对凝聚态物理有很多方面的具体贡献，如确立了一些核心概念或者范式，特别是对称破缺。他建议用对称性自发破缺解决粒子物理领域杨-米尔斯理论中的规范粒子质量问题，而他在自旋玻璃方面的工作对生物学和计算机科学也有影响。 安德森在层展论（笔者译自emergentism）的崛起中居功至伟，他强调高层次物质的规律不是低层次规律的应用。笔者认为还原论和层展论是硬币的两面，相辅相成。     

蛋白质分子α螺旋结构的发现

笔者具体介绍了蛋白质分子α螺旋结构的发现过程。鲍林是怎样在了解蛋白质组成和X射线研究的实验成果的基础上,从结构化学的角度认识到在蛋白质中氢键的性质和作用,揭示了肽基的刚性平面性质,从而发现了蛋白质分子的α螺旋结构的。     

芳香寡聚磺酰胺大环化合物的合成

以芳香二磺酰氯和芳香二胺为原料, 三乙胺作缚酸剂, 二氯甲烷作溶剂, 用一步成环法合成了一系列新型的、芳环单元不同的芳香磺酰胺四聚体大环化合物3a~6, 并得到了IR, ¹H NMR, MALDI-TOF(matrix assisted laser desorption ionization/time of flight mass spectrometry)等对其结构的确认. 这些大环化合物的对称性和脂溶性较好, 易溶于丙酮中, 重结晶纯化方便可行. 同时发现了制备一系列结构对称的芳香寡聚磺酰胺大环化合物的简单易行的方法, 并对合成方法进行了有价值的探讨.     

猎户四边形聚星的空间形状和运动特征

猎户四边形聚星是否在膨胀和瓦解的问题是恒星起源和演化研究工作中长期争论的一个问题。1954年曾经根据这四颗星的自行资料证明它们是在膨胀的。但是,自行资料的精度只有±0″.0021/年,与猎户四边形聚星的内部运动同数量级。而且要正确判断一个系统是否在膨胀,需要知道它的成员星的空间运动和空间位置,光凭自行资料是不够     

蠕变动力学模型及其在弹簧蠕变中的应用

通过引入活化粒子浓度、蠕变进程、蠕变作用等定义和假定,将蠕变过程理想化为一个由少数活化粒子产生的随时间逐渐缓慢变化的渐变过程,用量子统计的观点计算了固体活化粒子浓度,在此基础上提出了能够描述固体蠕变的蠕变动力学模型,并应用蠕变动力学模型解决了弹翼张开簧寿命评估问题,取得了很好效果.     

质量之谜：希格斯机制与希格斯玻色子——2013年诺贝尔物理学奖简介

质量之谜长期以来一直困扰着物理学家们。直到1964 年,恩格勒、布绕特与希格斯才提出了生成质量的机制,此机制中预言的希格斯玻色子一直萍踪难觅。为搜寻该粒子,欧洲核子中心(Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire,CERN)斥资60 亿欧元建设大型强子对撞机(Large Hadron Collider,LHC)。2012 年7 月LHC 的超环面实验组(A Toroidal LHC Apparatus, ATLAS)与紧凑渺子线圈实验组(Compact Muon Solenoid,CMS)分别宣布找到了希格斯粒子。至此,人类也揭开了上帝粒子的神秘面纱,此机制的提出者也被授予2013 年诺贝尔物理学奖。     

论物动学中公理化的形数结合几何学方法(2)

古代中国本土的物动学,是对中国远古文明物动学的直接继承和发展,而为举世无双的科学。整个现实宇宙左右对称的几何态,是形数结合的几何分形以求解整个自然界内部张量运动的基础,继而以几何微分求解得我们人类的宇宙过程极为敏感的初始条件或边界条件,随之以有限多个同步迭代步骤求解得无穷积分或无穷集合的形上数值解。