金沙娱乐- 威尼斯人- 太阳城澳门在线娱乐城曹则贤：原子与原子物理（上） 中国科学院2026跨年科学演讲

　　金沙娱乐,金沙娱乐城官网,金沙娱乐城app,金沙娱乐城,金沙赌场网站,金沙博彩,金沙集团官网,金沙赌场网站,威尼斯人赌场,太阳城,太阳城娱乐,太阳城app,太阳城app下载,太阳城集团,太阳城赌场,太阳城网络赌博平台,太阳城集团官网,太阳城网站注册,太阳城注册网址,澳门赌场app,澳门赌场官网,澳门赌场在线

　　关于原子和元素的认识，到这个地方我给大家打一个可能不太恰当的比喻，但是我相信大家可能比较熟悉。我们观察一下花生。你看花生外观就有不同样子，你可以说 1、2、3、4、5 分出五种不同，相当于五种不同元素。可是这种不同到底怎么造成的你也不知道。当你把外壳打破的时候，你发现它里面底下的原因了，是因为它有 1 个米、2 个米、3 个米、4 个米、5 个米。所以说如果花生是一种物质体系，你会发现它的原子元素就有 5 种。这 5 种元素怎么造成的呢？是由它底下的那一个组成单元构成的，就是简单的 1 个、2 个、3 个、4 个、5 个这样。

　　现在我们看，我们这个大地，1 到 94 号元素都不缺，但是以单质元素出现的物质还是少数。我刚才提到了金、银、铜、碳、硫这种物质。还有一些是大自然里有一些物质，你稍微倒腾一下它就能够出现。比方说你从山里采了黑炭，结果一不注意里面混了一些红色的石头，然后炭一烧，最后剩下来很硬的东西，人们发现了铁。你煅烧的时候有一些白的粉末，粉末这么一烧得出一种金属叫锌。请大家记住，世界上天然的有铜。当人类发现了金属锌的时候，这个世界就突飞猛进了。我相信可能很多人没注意到锌的重要性。大家想象一下，当你有了自然界现成的铜，你有一个铜片，稍微冶炼一下你得到了锌片。你把一个铜片加上一个锌片，杵到一个番茄或者一个东西上面，竟然出现了电池，人类有了电池。

　　有了电以后，人类研究就加速了。后来人们发现了更多元素以后，当个体足够多，人们就会发现它们中间或远或近有不同的亲戚关系。这就有一个关于亲戚关系的研究，我们管它叫亲和性 affinity。其实 affinity 这个词，不管在化学、在物理、在数学里面，到处都有研究点之间那种亲戚关系。我们汉语随便把 affine geometry 翻译成仿射数学或仿射几何，什么意思天知道。它其实就是研究亲戚关系。到1817年的时候有人就尝试给元素分类。到1843年的时候有人都能列出55种元素了。有了50多种元素，人们就注意到有一些规律。

　　比方说在锂、钠、钾这三个元素中间的间隔可能应该是差八个元素。注意到这个八度律的周期性的时候，就预言了一个元素，germanium，我们把它翻译成“锗”。这个词实际上就是日耳曼，就是德国，Germany。还有一个叫麦耶的人根据化学价态为28种元素做了分类。这些分类都不是特别成功。因为我们知道用原子质量也好，或者用价态也好，它作为序数参数都不合格，因为它们不具有唯一性。所以元素周期表的亲戚关系就乱，一时半时看不出来。

　　这时候就出现了一个伟大的年轻人，门捷列夫。虽然胡子那么长，但其实很年轻。1861年的时候他才27岁。门捷列夫做出了一件伟大的事情：他要为俄罗斯民族的少年写出一本最好的无机化学书。为了写出更好的无机化学书，他就要详细研究那些已知道物质、已知道元素的化学性质，整天在那摆弄，排不来排不去。结果有一天，这也是标准的关于科学创造的叙事，说有一天在梦中突然灵光一现，发现它们之间可以排成一个表。于是就有了元素周期表。

　　现在刚才都是一些关于原子粗略的研究。我们还有另外一个重要的研究原子的工具，就是电。很早我们知道摩擦生电。到1831年的时候，法拉第给我们演示了感应生电，因此我们就不再需要仅靠化学电池供电，而可以有持续供电。这就使得用电来研究电本身、用电来研究物质性质成为可能。有了电的研究以后，首先一个重要的认识是：竟然发现电这个东西本身是有最小单位的，表现出原子性或量子性。电子就成了原子的一个组成部分。但是电子因为可以被电来操控，那就好玩多了。所以电子的有趣度、知识风度，我甚至觉得它虽然是原子的组成部分，但它的有趣度或者知识风度高于原子。关于原子本身，你写一本书也不够。我是前前两年在物理学会专场有专门一个报告，叫《电子的独特物理角色》，就专门讲电子的，网上有。

　　“电解”这个词立马就引出了一个了不起的科学问题。为什么呢？我们都知道，如果你用电电解的量很少的时候，你说电解出的物质 M 正比于用电量，这个事情没问题吧。我通上电，电解出一点点物质的时候，电解出的物质正比于用电量，这没问题吧。可惜这个M 正比于 Q，如果你要会看公式的话，这个公式里面内容可就事关重大了。因为 M 正比于 Q，但是 M 是有原子性的，也就是说 M 是要分成某些小单位的整数倍的。M 既然分成某些单位的小整数倍，M 和 Q 有正比，那说明什么？说明这个电荷的Q，也是某个最小单位的整数倍。也就是说，电也有原子，电也有量子，电有最小的单元的问题。

　　结果这位Lenard可能是大老板比较有钱，他把某种荧光材料，一种对X射线不敏感的荧光板全给买光了。结果伦琴也想研究这个东西，也把阴极射线从小孔里引出来，可是这种荧光板买不着了，他就去买另外一种板。没想到这这种板竟然对阴极射线打到阳极上，产生的X射线敏感。因为那个光很弱，所以说大家想一下，都是大半夜做实验，还得把实验室窗帘拉上啊，结果伦琴教授买的这种感光板呢，不光对电子束感光，对X线也感光。结果在他的装置和墙上靠着一块大板之间，他第一次看见了自己的肋骨。大家想这多吓人，大半夜做实验看见自己肋骨。

　　这就是一个纯数学问题。当然，纯数学问题那是纯数学的解。但是在这个楼里面，我和李超荣教授把这样一个数学问题用简单的材料再现了它的花样，竟然和那个数学解是一模一样的。并且在这中间，我们做出了斐波那契斜列螺旋的花样啊，当时，我们还受到了英国物理学会的关注，给我们做了Series Goes microscopic，说斐波那契序列，也就是说黄金分割第一次走进了微观世界的flash，那时候只有flash，这个（发现）让我们很荣幸。这篇文章就是当年我们在这个楼里，发表在science上的文章。

　　发光这个事情，怎么研究呢？摆谱。什么叫摆谱呢？就是摆开了给你看。所幸世界上有玻璃这个东西，大家一定要记住玻璃对科学的重要性。当年牛顿把一块玻璃对着窗口说，阳光变成了红橙黄绿蓝靛紫，叫光谱。1814年的时候有位德国的年轻人叫弗兰克菲，因为他就在玻璃厂，所以说，玻璃我们有的是，我们这个棱镜可以做的个儿更大，我们把镜子磨得更好。于是乎对着阳光一看，阳光可不是分成什么红橙黄绿蓝靛紫，这个叫光带，它上面还有一根一根的独立的线。有多少呢？普朗克发现，夫琅禾费竟然能标定出了564条黑色的谱线，于是乎，现在有了谱线的概念。

　　《云端脚下：从一元二次方程到规范场论》经国家自然科学基金委推荐，获中国科协主办的2021年度系列评选活动“年度科普作品”提名。本书是一本视界垂直的书，讲述了从一元二次方程、三次方程、四次方程到代数不可解的五次方程，引出复数与超复数、线性代数以及群论，最终成就了量子力学、相对论和规范场论的伟大历程，再现人类在数学和物理领域里三千余年的智慧结晶。这是一条从ax²+bx+c=0 到Fμν = [Dμ, Dν] 铺满鲜花与荆棘的探索之路，每一个新时代的少年都不妨借此愉快地来一场挑战个人耐力与智力的朝圣之旅。

　　黑体辐射是物理学史上一只会下金蛋的鹅，是近代物理的摇篮。黑体辐射研究占据理论物理前沿达70年之久。黑体辐射是唯一同时涉及h，kB，c这三个普适常数的物理情景，同光学、电磁学/电动力学、热力学、统计力学、相对论、固体物理都有密切关系。黑体辐射研究是量子力学的源头之一且带来众多的技术应用，一众物理学巨擘都曾投身其中并各有建树。回顾黑体辐射研究的历史细节，考察其中的思想概念演化，理解其间采用的方法与技巧，不啻于体验一次多维度、全景式的学(做)物理之旅。本书源于作者通过原始文献解读重构物理学创造过程的首次尝试，适合于高中以上各智识阶层尤其是有志于从事科学研究的朋友们阅读。返回搜狐，查看更多