热力学平衡态的含义
例如,如果我们关心的是系统的力学性质,那么上述提到的宏观小、微观大的尺度应该使得流体或连续体近似有意义,换句话说,系统在上述小尺度的微元上的粒子数密度n应该有限,并且除了在某些特定界面处以外,要求n在相邻的时间、空间微元之间作连续乃至光滑的变化。根据流体力学方程,对n提出的上述要求将会同时要求在相同的微...
陶哲轩:从复杂系统中,抓住奇妙的普适性
当我们从宏观角度审视簇的大尺度结构时,特别是在接近临界参数值(例如,温度)的情况下,微观结构上的差异开始变得模糊不清,一些普适性规律也随之涌现。尽管簇的大小和形状是随机出现的,但它们几乎总会呈现出分形结构;这意味着如果你放大观察簇的任何一个部分,其显示的图像都会或多或少地类似于整个簇。基本统计量,比如...
2023年诺贝尔物理学奖迎来第5位女性得主,阿秒激光技术是否将成为...
阿秒光脉冲的重要性在于,通过提供超短的光脉冲技术,可提高观测微观粒子高速运动的时间分辨率。例如,氢原子中电子绕核一周的时间为152as,而观察电子绕原子核的运动需要超高的时间和空间分辨率,使得人们能更准确地控制和理解原子至亚原子级的微观世界,类似于高速相机捕捉快速事件如爆炸的气球或飞速的子弹。1987年,安妮...
重整化群:从微观到宏观,不同尺度的现象如何联系起来?
按照尺度分离不同现象,正如重整化群所描述的那样,使得科学家们在过去数个世纪里逐渐从大尺度深入小尺度,而不是同时破解所有尺度的奥秘。但与此同时,重整化的过程隐没了微观细节,对于渴望探测到更深层次现象的现代物理学家而言,这无疑是非常不利的。不同尺度的分离表明,他们需要深入挖掘,克服大自然的独特趣味:它倾...
“标准模型”与“希格斯粒子”:从空中楼阁到微观世界的理论基石
我们知道,这个世界上所有的宏观物体都是由无数的微小的叫做原子的粒子组成的。而原子则是由一个位于其中心极小的空间上的原子核和若干个在核外空旷的空间内绕核运动的电子组成。原子核内包含若干个紧密结合在一起的质子和中子,这些原子核内质子和中子不同的数目就决定了不同的原子有不同的物理性质。我们所熟悉...
太阳是白细胞,银河系就是大中国!微观有多小?宏观有多大?
人类对物质微观层次结构逐层深入,微观世界到底有多小?欧洲核子研究中心(CERN)大型正负电子对撞机上的正负电子散射实验证实,在10^-17厘米(十万万亿分之一厘米)尺度上没有发现电子有内部结构,即电子仍然可看做点粒子(www.e993.com)2024年9月18日。德国的e-p对撞机(HERA)高能电子探针已经可以探测质子深达10^-18厘米(百万万亿分之一厘米...
从生命起源到流行病:复杂系统中的多尺度涌现现象
质量是一个有趣的特性,因为在比原子质量大得多的空间尺度上,线性近似非常适用,而在最低尺度上不适用。在基本层面上,就像在量子场论中,质量允许我们测量粒子与希格斯场(Higgsfield)之间的耦合,但它不被认为是一种涌现特性,尽管这个问题一直争论不休。同样有趣的是,在原子核尺度上,基本成分之间的相互作用能够使得...
从宏观到微观,物质认知的百年变革
而剩下不到5%的常规物质,在暗物质大背景的点缀之下,就像大尺度结构是可见的,银河系是可见的。科幻小说《三体》里将银河系猎户座旋臂叫做第三旋臂,第三旋臂中间生长着上千亿颗恒星,其中有一颗是太阳。离太阳不算远也不算近,第三个行星轨道,生活着的蓝色星球,就是地球。
最新研究:已发现极限粒子家族中的6个成员
根据统一信息论,极限粒子是物质的最小单元体,它是由普朗克尺度1.61624×10^-35m构成的绝对标准正方体,是由8个频率相同的能量子(光子)集合而成的。极限粒子是比人类目前为止所发现的所有400多种粒子和61种基本粒子的更为基本的最为底层的不可分的最小物质单元体。就物质实体而言,极限粒子是不可再分,或者说如果再...
关于空间科学发展的一些思考:成就、计划和趋势
(2)空间天文学。开拓了全电磁波段天文、粒子天体物理,推动天文学进入多信使新时代;发现了大批X射线、伽马射线,以及红外天体源、黑洞、中子星等致密天体和系外行星;研究了天体爆发和时变现象,揭示了极端条件下的天体物理过程,推动了宇观和微观物理研究的结合;精细测量了宇宙微波背景辐射,计算出宇宙年龄和组成,证实了...