科学的接力赛

电磁理论的创立是科学史上的一次革命。电磁波从预言、发现到实际应用,经过了几代人接力赛式地努力。奥斯特是电磁理论的先驱,1820年他发表了著名的奥斯特实验,第一次揭示了电流能够产生磁场的物理现象。在此基础上,法拉弟于1831年发现了电磁感应定律。不过,法拉弟是实验师,他船终未能把他的发现和见解精确地表达并升华到理论的高度。这个任务,后来历史性地落在麦克斯韦的肩上。1862年,年方31岁的英国物理学家麦克斯韦在法拉弟研究的基础上,提出电磁理论。他认为,变化的磁场在任何空间都能产生电场,而变化的电场又在它     

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     

连通世界的遁世天才:奥利弗·亥维赛

<正>让伯纳德·卡尔森津津乐道的是一位自学成才并引发电讯革命的工程师的传记。当你遇到身穿印有四个微分方程的T恤的学生时,你会知道自己已经进入电气工程系。他们会告诉你,这些方程式是以19世纪物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)的名字命名的。这位物理学家用这些方程式构建了将光、电和磁统一起来的理论。今天,麦克斯韦方程组被用于解决电子和电讯     

卡文迪许实验室的科学研究史

<正>1874年,英国担心在物理学方面落后于欧洲大陆,在剑桥大学创立了卡文迪许实验室。麦克斯韦是该实验室首位主任。天体物理学家马尔科姆·朗艾尔(Malcolm Longair)的《麦克斯韦的不朽遗产》(Maxwell’s Enduring Legacy:A Scientific History of the Cavendish Laboratory,牛津大学出版社,2016年)一书给出了该实验室建立     

《回望人类发明之路》连载之十八 驾驭电子(下)

正短短100年间,电子学领域的发明几乎影响到人类活动的一切方面。如果地球上的电子在一瞬间突然不辞而别,今天的人类真不知如何是好。电子技术领域的发明,拓展了人类获取自然信息的空间尺度。20世纪30年代,科学家开始突破光学显微镜的局限,深入更小的微观世界观察病毒和原子;开始通过电磁波获取光学望远镜无法得到的太空天体信息。1931年,德国科学家卢斯卡(1906-1988)发明了电子显微镜,利用电     

从比热商到麦克斯韦妖

作为气体分子运动论和电磁理论的主要奠基人,一百多年来,麦克斯韦的名字一直脍炙人口。人们尊敬这位伟大的物理学家,不仅因为他建立了电磁理论,并且真正从科学上闯开了通往微观世界的大门,使人类第一次找到了联系宏观世界和微观世界的纽     

亨利希·罗勒(1933-2013)

据IBM公司称,瑞士物理学家亨利希·罗勒(Heinrich Rohrer)于2013年5月16日在瑞士沃勒劳家中去世,终年79岁。罗勒与IBM公司同事盖尔特·毕尼希(Gerd Binnig,1947-,德国物理学家)因发明扫描式隧道电子显微镜(STM)而分享1986年诺贝尔物理学奖的一半奖金;另一半奖金由发明电子显微镜的德国物理学家恩斯特·鲁斯卡(Ernst Ruska,1906-1988)获     

狄拉克的数学美原理——《狄拉克：科学和人生》读后

英国物理学家保罗·狄拉克(1902-1984,1933年获得诺贝尔物理学奖)是有史以来最伟大的物理学家之一,他的贡献堪与世界科学巨匠牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦的贡献相提并论.但是,他的科学传记在国内却一直没有见到过,这不能不使国人感到极其遗憾.     

马可尼——实用无线电报的发明人

意大利物理学家马可尼(Manconi Guglielmo 1874～1937)是实用无线电报系统的发明人。他将电磁学原理应用于信息空间传输,从而开创了不用导线就能对无数接收机同时进行电波通讯的先河,奠定了几乎所有现代远距离无线电通讯的基础。为此,许多国家先后发行了纪念他的邮票,如图是卢旺达共和国发行的一组纪念邮票。 马可尼出生于意大利博洛尼亚,家道殷实,他没有上过大学,但他热爱物理学。1894年他和哥哥一起去阿尔卑斯山度假,在旅途中,他读到了赫兹的一篇论文,赫兹用实验证明了麦克斯韦提出的电磁波确实存在,并能以光速穿透各种物质。马可尼敏锐地意识到电磁波可以用来传播信息。他回到家中开始进行了实验。他采用一只增压感应线圈和一只发送端由莫尔斯键盘控     

光从哪里来?

人类离不开光。太阳光为万物创造生机;电光源是现代文明的基石。我们通常所说的可见光,是指波长从0.77微米(红光)到0.39微米(紫光)的电磁波。电磁波从红光向下可延伸至3×1010微米,从紫光向上延伸可达4×10-9微米。至今,电磁波谱尚无确切的起点和终点,各个区域之间也没有清晰的界限。从17世纪中叶到20世纪初的200多年间,关于光的本性的探索经历了几次重大的发展,从牛顿的微粒说,到惠更斯、傅科、麦克斯韦的波动说,再到爱因斯坦的光子说。光的主要特性有波粒二象性和光速不变性等。光速不变性是狭义相对论的两条基本原理之一。光在真空中的速…     

音乐家发明了彩色胶卷

今天,当我们方便地使用彩色胶卷拍照,留下了生活的美好瞬间时,你可知道是谁发明了彩色胶卷?照相技术发明初期,只能拍摄黑白照片。因而,不少不满足这种状况的人开始思考和探索彩色摄影的问题。1865年,著名的英国物理学家麦克斯韦·詹姆斯·克拉克利用摄影技术制出了第一张彩色图片———他用三架相机和相应的滤色镜,分别拍摄同一物体的红色、蓝色和绿色图片,然后把这三张图片重叠投射到屏幕上,从而形成了彩色图像。这可以称得上是彩色摄影的鼻祖。此后大约50年间,一代又一代研究彩色摄影技术的科学家,都沿袭名声显赫的麦克斯韦的思路继续探索…     

名词浅释

开普勒行星运动三定律 (1)行星沿椭圆轨道绕太阳运行,太阳位于椭圆的一个焦点上。(2)对任一个行星说,行星到太阳中心的连线在相等的时间内扫过相等的面积。(3)行星绕日公转周期的平方与它的椭圆轨道半长轴的立方成正比。麦克斯韦电磁场方程麦克斯韦是英国物理学家。1831年英国物理学家法拉第发现磁场变化可以产生电场的电磁感应现象,确定了电磁惑应定律。他反对超距作用,认为任何作用的传递都必须经过某种物质媒介,电磁相互作用就是通过电磁场来传递的。这样,就在近代科学史上首次引进了场的概念。在法拉第工作的基础     

量子计算的魅力

<正>传统计算机好比两指弹琴,量子计算机则是千手观音弹琴……人类历史上的每一次科技革命,都是以物理学上的重大突破为基础的。第一次科技革命源自牛顿力学和热力学,瓦特等人以此为理论改进了蒸汽机等技术,将人类文明带入了工业时代。第二次科技革命源于法拉第和麦克斯韦在电磁学上的重大发现,以此为基础,科学家们陆续发明了发电     

诺贝尔科学奖的孵化器——卡文迪什实验室

在英国剑桥大学校园内,有一栋古色古香的三层楼房,这就是遐迩闻名的卡文迪什实验室.它是由剑桥大学校长、第七代德文郡公爵威廉·卡文迪什(W.Cavendish)私人捐款,英国物理学家麦克斯韦(J.Maxwell)于1871年筹建,历时四年,至1874年建成,以英国物理学家、化学家亨利·卡文迪什(H.Cavendish)的名字来命名的现代著名的科研机构.     

激光致冷技术的新发展——1997年诺贝尔物理学奖

1997年10月15日瑞典皇家科学院宣布,1997年诺贝尔物理学奖将授予美国加利福尼亚州斯坦福大学的美籍华裔物理学家朱棣文教授,美国马里兰州的国家标准与技术研究所的威廉·菲利普斯博士和法国高等师范大学的克洛德·科昂-塔努吉教授,以表彰他们在利用激光冷却和捕获原子方面所做出的贡献。 获奖的3位物理学家曾在80年代后期发明并逐步改进了通过激光束来使气体达到接近绝对零度的方法,成功地利用激光所造成的原子“陷阱”限制了气体原子的无序运动,为人类精确研究单个原子及其内部结构创造了条件。     

麦克斯韦和电磁理论

杰出的物理学家麦克斯韦是现代电磁理论的奠基者,在物理学的其他领域他也有很多建树。今年是他逝世的一百周年,我们特刊载两篇文章来纪念这位伟大科学家。     

由场论与超距论之争到电磁波的发现

由宋德生同志撰写的《由场论与超距论之争到电磁波的发现》一文,详细地讨论了经典电磁学史两大理论体系的沿革和发展,分析了超距论电动力学的局限,阐发了电磁波的发现是麦克斯韦电磁场理论的逻辑结果的观点,有一定参考价值.     

量子反常霍尔效应:打开诺贝尔奖富矿的钥匙

<正>中世纪的欧洲,大科学家伽利略在比萨斜塔成功地完成了自由落体实验,从而否定了古代大学者亚里士多德关于物体降落的速率和该物的重量成正比关系的理论,由此扬名于世。19世纪的美国物理学家霍尔,同样怀疑和推翻了英国物理学家、电磁学权威麦克斯韦关于某一电磁现象的论断,经过艰苦的探索和实验,"霍尔效应"问世了。新闻界将霍尔的成功誉为"过去50年中电学领域最重要的发现"。霍尔大学毕业后在美国北部的缅因当了两年中学教员,于1877年考入霍普金斯的研究生院,师从罗兰     

超导隧道效应的发现

在人类生产技术进步的历史上,常常可以看到这样的现象:没有在基础科学研究中理论和实验的突破,就没有新技术的诞生。从法拉第的电磁感应定律到现代电机,从麦克斯韦的电磁场方程组到当代的各种无线电技术,从肖克莱,巴丁等对半导体性能的研究到晶体管和集成电路的应用等等,作为科学研究推动生产技术飞跃发展的生动事例,在科学技术发展史     

智能时代:人类与比特共舞的未来

<正>20世纪,计算机与光通讯技术的发展让人类步入互联网时代。当蒂姆·伯纳斯-李为欧洲核子研究组织的物理学家分享研究资料而设计万维网时也许不曾想到,他的发明与手机等的结合叩响了人类迈向智能时代的大门。从此,人类有史以来的生活方式开始了天翻地覆的变化。人们在尽情享受生活改变的同时,也在惊诧中开始反思:智能技术之于人类的未来,是普罗米修斯的圣火,还是潘多拉的盒子,抑或是乔安·罗琳笔下哈利波特的魔法世界?亚当·格林菲尔德的《激进技术》一书关于智能手机社会学