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物理  
  物理--2022, 51 (9)   发布日期: 2022-09-12

50年光影岁月,印证了《物理》杂志的成长历程。不变的初心、不断的耕耘、不忘的责任,承载了《物理》历届编委会、作者们、读者们对科学的热爱,对杂志的深情。扎根丰沃土壤、服务学界需求,助力学科发展、致力科学普及,是《物理》肩负的使命与担当。感谢有您一路同行!期待与您共书未来!

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《物理》创刊50周年主编致辞

五十而知天命 Hot!

朱邦芬
2022, 51(9): 587-587     全文: PDF (7552 KB)   ( 下载: 1628 )
摘要

《物理》已经面世半个世纪了。“五十而知天命”,所谓知天命,就是知道自己来到这个世间要做什么事,要实现什么目标。在这期五十周年刊庆的杂志封面上,编辑部用初心、耕耘和责任三个关键词很好地表达了自己五十周年的心路历程。

五十年前,正处“文化大革命”之中,全国所有科技期刊业已停刊多年。《物理》应运于1972 年6 月而生,或因集停刊的《物理学报》和《物理通报》的任务于一身,某种意义也可称复刊,成为中国科学院主管刊物中最早恢复的。创刊头两年,《物理》是国内唯一能发表物理论文的刊物,曾发表了“2.5 埃分辨率胰岛素晶体结构的研究”“一个可能的重质量荷电粒子事例”等有影响的研究论文。1974 年,《物理学报》复刊,《物理》办刊方针改为物理学普及与提高相结合的综合性刊物,既有“新知识新进展”“物理教学”“研究工作简报”“实验技术和实验方法”等栏目,也有“物理学为工农生产服务”“工农兵学员科学研究总结报告选登”等烙下时代印记的专栏。“文革”结束至80 年代初,《物理》的物理学高级科普期刊的定位日益清晰,其标志包括:与美国 Physics Today  建立了交换关系、正式开辟报道国内外物理学各领域重要新进展的“前沿”专栏。谢希德先生的题词:“重知识,兼顾趣味性;重理论,密切联系应用;重前沿,不忘历史与前人的贡献”,很好概况了《物理》的办刊宗旨。

特约专稿

布朗运动理论及其在复杂气候系统研究中的应用 Hot!

陈乐天,袁红,孙昌璞
2022, 51(9): 588-601     全文: PDF (12877 KB)   ( 下载: 1487 )
摘要

文章将从非平衡态统计物理发展和应用的角度,介绍德国科学家哈塞尔曼荣获2021年诺贝尔物理学奖的研究工作——基于布朗运动理论,建立了描述气象(天气)影响气候长期演化的随机气候学模型,并建立了寻求影响气候主因的最优指纹方法,从而能够分辨出人类活动和自然界局部改变对气候这一复杂系统的影响。哈塞尔曼的工作本质上是理论物理在实际复杂系统领域的成功应用,他采用的基础物理方法——布朗运动理论是我国杰出女物理学家王明贞和其导师乌伦贝克在20世纪40年代基于爱因斯坦的工作发展起来的。文章将介绍布朗运动理论的发展及其相关的非平衡统计物理思想的当代发展,以展示哈塞尔曼如何把相关的物理理论巧妙地用于气候长期预测的实际应用研究:(1)建立了快变的局部“气象”变量涨落通过耗散涨落关系影响缓变的整体气候变量的基础理论;(2)通过最优指纹方法,寻找局部“噪音”和外驱动力影响气候演化的关键要素。

浅谈计算凝聚态物理 Hot!

孟敬尧,马天星,林海青
2022, 51(9): 602-610     全文: PDF (2142 KB)   ( 下载: 1455 )
摘要

计算物理以计算机为工具,以计算方法和计算软件为手段,近年来发展迅速,在研究物质结构及物理规律方面成功解决了大量传统物理难以解决的难题,已经成为研究自然的理论—计算—实验鼎力三足。文章简要介绍了计算物理的起源和发展,重点关注了计算物理在凝聚态物理方面的应用,介绍了包括精确对角化、数值重正化群、蒙特卡罗、动力学平均场等方法,并阐述了各个方法的特点。在探究新奇物理现象、发展计算方法两方面,讨论了计算凝聚态物理的未来发展方向。

强相互作用诺贝尔奖漫谈 Hot!

董相坤,邹冰松
2022, 51(9): 611-623     全文: PDF (3981 KB)   ( 下载: 1426 )
摘要

作为四大基本相互作用之一,强相互作用的研究可以追溯到19世纪末元素天然放射性的发现。在随后将近一个世纪里,经过众多科学家的不懈努力,强相互作用的面纱逐渐被揭开。文章将简要介绍与强相互作用相关的诺贝尔奖,并以此为载体梳理我们在探索世界的进程中对强相互作用的认知过程。

拓扑量子材料简介 Hot!

冯硝,徐勇,何珂,薛其坤
2022, 51(9): 624-632     全文: PDF (10956 KB)   ( 下载: 1462 )
摘要

近20年来,拓扑量子物态和材料已成为凝聚态物理领域最为重要、发展最快的前沿领域之一。文章简单回顾这一领域的研究进展,介绍包括拓扑材料体系、磁性拓扑材料、拓扑超导体及相关物理。这些材料涉及的研究范畴广泛,未来可能推动电子学、自旋电子学、光学等各个方向的基础研究和产业发展。

镍氧化物超导研究——非常规高温超导研究的重要启示 Hot!

李庆,闻海虎
2022, 51(9): 633-643     全文: PDF (10366 KB)   ( 下载: 1437 )
摘要

最近几年,镍基氧化物超导材料方面的研究进展吸引了广大科研工作者的密切关注,其原因是镍基超导的母体RNiO2(R为稀土元素)与铜氧化物高温超导母体之一CaCuO2具有相似的晶体结构,而且其最外层轨道电子排布(3d9 )与众多的铜氧化物超导体的母体相似。因此,对相关镍氧化物进行深入的探索和研究,可以帮助我们进一步理解非常规高温超导的物理起源。文章对近年来镍基超导材料的发展进行了概述,主要包括镍基薄膜中超导电性的发现;112相的晶体结构和电子结构;薄膜生长条件的优化及相关研究进展和相图。最后,对镍基超导材料的发展给出简要总结和展望。

前沿进展

量子系统哈密顿量的必要条件 Hot!

汪克林,曹则贤
2022, 51(9): 645-648     全文: PDF (1491 KB)   ( 下载: 1439 )
摘要

在此前的量子理论中,哈密顿量被要求是厄米算符,这既保证了其本征值谱为实又保证了动力学演化过程几率守恒。近年来,一些非厄米哈密顿量被发现同样满足这两条要求。然而,这两条要求都是哈密顿量可描述量子系统动力学的充分条件而非必要条件。文章中我们从量子化条件和动力学演化方程出发,考察一般形式的哈密顿量,表述为产生算符和湮灭算符之正规积的形式,欲为恰当的哈密顿量所应满足的必要条件。对于形如这样的近年来得到广泛关注的非厄米哈密顿量,容易验证它们满足必要性条件。必要性条件可以用来及时排除那些不恰当的非厄米哈密顿量形式。

物理攫英

用量子纠缠编织时空

王少江、李理 编译
2022, 51(9): 649-650     全文: PDF (1989 KB)   ( 下载: 1166 )
摘要

借助一些简化模型和数学工具,理论物理学家们的工作揭示出宇宙的时空结构来自于量子纠缠。这种新颖的观点可能是人们朝着量子引力和长期寻求的“万物理论”迈出的颇具希望的第一步。

用里德伯超原子控制单光子

王树峰 编译
2022, 51(9): 651-651     全文: PDF (2043 KB)   ( 下载: 1144 )
摘要

在过去的十年中,量子技术的发展和应用取得了长足进步。许多有前景的方向使用光子作为量子信息的载体。但是,由于光子间通常没有相互作用,使得利用一个光子来操纵另一个光子难以实现。并且光子与其他量子系统耦合较弱(例如超导量子位),使得这些系统很难与光子系统对接。

物理学漫谈

Heusler合金中的磁性相变材料

张玉洁,张亚九,吴光恒
2022, 51(9): 653-659     全文: PDF (10699 KB)   ( 下载: 956 )
摘要
Heusler合金是一类材料的总称。大约在1996年,从这个古老的材料家族中兴起了一个引人注目的研究热点:磁性相变材料。针对它在磁、热、力等多重物理作用下可以反馈相变物性的特点,人们把它归属于智能材料之列。全球参与研究磁性相变材料的课题组前前后后总共有五六十个之多,开发出了几十种新材料亚种,展示了很多新奇有趣的物理现象,揭示了各种相变结构演绎,发现了一个全新的合金体系,并尝试了一些器件应用。相关研究持续了近30年,这是电子学、信息社会、物联网的飞速发展,以及人工智能的美好愿景所共同促成的科研活动。
书评与书讯

随着时间的流逝

陈徐宗 编译
2022, 51(9): 660-661     全文: PDF (5469 KB)   ( 下载: 694 )
摘要

很可能在你开始阅读这篇文章前不久,你查看过时间。无论你是睡眼惺忪地盯着闹钟判断是否迟到,还是在手机的日历应用程序中进行预约操作,我们大多数人每天都会多次通过钟表查看时间。正是这种熟悉且无所不在的时间追踪构成了奥泽尔(Chad Orzel)的大作《计时简史:从巨石阵到原子钟的计时科学》(A Brief History of Timekeeping:the Science of Marking Time, from Stonehenge to Atomic Clocks)的基础。在该书中,这位美国物理学教授讲述了几个世纪以来的科学发现、政治阴谋和社会变化如何影响我们当前采用的计时方法。

物理思想进课堂

思维与实验并重,深度认知光学物理图像

秦亮,孟令川
2022, 51(9): 662-663     全文: PDF (2288 KB)   ( 下载: 733 )
摘要
视觉是人类获取外部信息最重要的渠道,与视觉紧密相关的光现象自然成为人类最早关注并思考的问题之一。由此,光学成为发展最为悠久的物理学科之一。从西方《圣经》中表述的“神说:‘要有光’,就有了光”到“羲和育十日” 的传说,从欧几里得的“反射定律”到墨子的“光学八条”,从开普勒的《折光学》到牛顿的《光学》,从光的波动说与微粒说之争到爱因斯坦和德布罗意等人对光的波粒二象性的统一,再到当代量子光学和全光网络。
科学咖啡馆

燃科学之光——中国科学院物理研究所“未来中国,让科学偶像成为时代之光”主题讨论侧记

李束炜,秦晓宇,成蒙
2022, 51(9): 664-665     全文: PDF (5399 KB)   ( 下载: 633 )
摘要
最近的这十年,是中国科技进步最快,科研实力飞速提升的十年,在基础研究和战略高技术领域取得的重大科技进展令世界瞩目。当前,新能源材料、量子科技、人工智能、空间探测等前沿科技创新成就与人们的生产生活越来越密切相关,科技已经进入寻常百姓家中。
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