标签: 电磁波

徐梽川&姬广斌老师：柔性/轻质/韧性强的电磁波吸收膜

nanomicrolett 2020-9-6 16:56

AFlexible andLightweightBiomass-ReinforcedMicrowaveAbsorber Yan Cheng, JustinZhu Yeow Seow, Huanqin Zhao, Zhichuan J. Xu*, Guangbin Ji* Nano‑Micro Lett.(2020)12:125 https://doi.org/10.1007/s40820-020-00461-x 本文亮点 1. 本文利用生物质棉花为原料，通过 真空抽滤自组装技术 制备了柔性轻质高效的电磁吸收膜。 2. 多组分构造 不仅 提升了薄膜的机械性能 ，还 增强了其电磁波吸收性能 。在填充度为20wt%时，最强反射损耗可达-63 dB。 内容简介 当前，雷达探测导致飞行器被敌方探测、跟踪和攻击的可能性越来越大，而且电磁辐射也使人类生存空间的电磁环境日益恶化。因此，研究和探索高性能电磁波吸收材料具有重要意义。随着可穿戴设备的快速发展，具有良好机械性能的柔性吸波材料引起了广泛关注。然而，简单及低成本的合成工艺仍是柔性电磁膜的热点和难点之一。南京航空航天大学姬广斌教授和新加坡南洋理工大学徐梽川教授以棉花纤维为原料，对其进行低温碳化后，与金属Fe络合物和氧化石墨烯在溶液中均匀混合，采用真空抽滤及热处理，经分子间作用力自组装形成多组分Fe 3 O 4 @CNWs/RGO/CFs薄膜。其中，碳纤维(CF)作为柔性骨架，并被Fe 3 O 4 @CNWs纳米线和RGO纳米片包覆。得益于其独特的结构，所得样品展现出良好的柔性、机械性能和电磁波吸收性能。与传统的粉末状吸波材料相比，该柔性电磁膜的实用性更大，应用前景更广。 图文导读 I 柔性薄膜的制备过程及机械性能展示 图1a给出了薄膜的制备过程，其主要分为两步，第一步，棉花碳纤维、金属Fe络合物纳米线和RGO在溶液中超声混合后，通过真空抽滤得到薄膜前驱体，第二步，将薄膜前驱体置于惰性气氛中高温热解得到最终产品。图1b给出了样品的机械性能展示图，可以看出，经过弯曲和折叠后，薄膜仍然能保持完整性，表现出较好的机械性能。 图1.(a)薄膜的制备过程示意图，(b)薄膜的机械性能展示图。 II 薄膜的微结构表征 图2给出了薄膜的微观结构照片，从图2a-c中可知薄膜的厚度为363 μm，碳纤维被Fe 3 O 4 @CNW和rGO复合物紧密包裹，形成平整的表面。EDS Mapping (Fig. 2d-2f) 证明样品中C、O、Fe三种元素均匀。从TEM图片(Fig. 2g-2i) 可以看出Fe 3 O 4 @CNW为核壳结构。 图2.(a-c)S3样品的SEM照片，(d-e)S3样品的元素分布图。(g)S3样品的TEM照片，(h)Fe 3 O 4 纳米尺寸分布图，(i)S3样品的高分辨TEM照片。 III 薄膜的电磁特性及吸收性能 图3可知薄膜的电磁波吸收性能受碳纤维添加量影响较大。S3号样品在1.95 mm时，有效吸收频宽可达5.8 GHz，在1.95-5.0 mm厚度范围内，其累计吸收频宽可覆盖C、X、Ku波段。 图3.不同样品的反射损耗图，(a)S0, (b) S1, (c)S2, (d)S3, (e)1.95 mm厚度下不同样品的反射损耗值，(f)S3样品在1.95-5.00 mm厚度范围内的有效吸收频宽。 从图4，图5可看出，随碳纤维含量的增加，复介电的实部和虚部都呈降低趋势。碳纤维添加量对复合磁导率影响小。从损耗因子可以看出。介电损耗在电磁损耗中占主导作用。 图4.(a)样品的复介电参数，(b-e)Cole-Cole曲线图。 图5.(a)样品的复磁导率，(b-e)介电损耗因子和磁损耗因子。 作者简介 成岩 本文第一作者 南京航空航天大学 博士研究生 ▍ Email: chengyan344@163.com 姬广斌 本文通讯作者 南京航空航天大学 教授、博导 ▍ 主要研究领域 主要从事电磁功能材料研究。 ▍ 主要研究成果 先后入选江苏省“333”人才工程、江苏省六大人才高峰计划、江苏省青蓝工程。担任江苏省颗粒学会常务理事、Journal of Colloidand Interface Science编委。主持国家自然学基金项目、江苏省自然科学基金、航空科学基金、航天一院联合基金等20余项，骨干成员参与装备发展部共用技术、国防基础十三五、海装预研十三五等10余项课题，发表SCI论文100余篇，共用引用4000余次，14篇入选ESI高被引论文，授权发明专利8件。先后获得教育部自然科学一等奖、国防科技进步二等奖、江苏省教育教学成果自然科学二等奖。 ▍ Email: gbji@nuaa.edu.cn 徐梽川 本文通讯作者 新加坡南洋理工大学 教授、博导 ▍ 主要研究领域 主要从事电化学基础、能源材料、能源转换和存储技术研究。 ▍ 主要研究成果 国际电化学学会会员，英国皇家化学会会员，美国电化学学会会员，Electrochimica Acta客座编辑，Nano-Micro Letters编委。 ▍ Email: xuzc@ntu.edu.sg 撰稿：原文作者 编辑：《纳微快报》编辑部 关于我们 Nano-Micro Letters《纳微快报》是上海交通大学主办、Springer Nature合作开放获取(open-access)出版的英文学术期刊，主要报道纳米/微米尺度相关的高水平文章(research article, review, communication, commentary, perspective, letter, highlight, news, etc)，包括微纳米材料的合成表征与性能及其在能源、催化、环境、传感、吸波、生物医学等领域的应用研究。已被SCI、EI、SCOPUS、DOAJ、CNKI、CSCD、知网、万方、维普等数据库收录。2019 JCR影响因子：12.264。在物理、材料、纳米三个领域均居Q1区(前15%)。2019 CiteScore：12.9，材料学科领域排名第4 (4/120)。中科院期刊分区：材料科学1区TOP期刊。全文免费下载阅读(http://springer.com/40820)，欢迎关注和投稿。 E-mail： editor@nmletters.org Tel： 021-34207624

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[转载]王德满：难忘的岁月，永不消失的电波

yangxintie1 2020-4-18 11:42

发此文，是纪念西电胡征教授，以及一批帮助过自己的教授和朋友，另外，我70年代在西电里面住过几个月，60年代中，经常清早从西工大到西电门口跑一圈，也算边家村情节吧。 【西电往事】 2015-01-24 11:02 西电往事工作组 审核人： 编者按：为了深入实施大学文化建设计划，挖掘西电红色文化资源，发挥文化育人功能，提高人才培养质量，党委组织部、党委宣传部、机关党委、离退休处、档案馆、图书馆、人文学院、校友总会等单位联合，主要面向离退休老同志和校友推出“讲述西电故事、留存西电记忆、传承西电精神、弘扬西电文化”等征文、访谈等活动。为此，我们特开设“西电往事”栏目，对征文、访谈的内容进行选登，稿件内容仅代表作者（受访者）本人的观点。欢迎广大师生积极投稿，可发送邮件至hqmd2014@126.com。联系人：吴华，联系电话：81891716。 王德满简历： 王德满，男，离休干部，汉族，1930年7月生，湖南衡阳人。1948年11月参加革命，1995年7月离职休养。离休前在导弹与控制工程系和电子机械系任教授。曾被评为全国优秀力学教师，荣获国防科工委科技进步二等奖，并享受国务院政府特殊津贴。王德满教授因病于2014年1月9日在西安逝世。 2011年5月校庆前夕，凤凰卫视为拍摄专题片《永不消逝的电波》采访了王德满老师，以下内容根据访谈整理。 难忘的岁月 记者：王老师，什么原因让您来到张家口？您当时是什么心情？ 从张家口到西安 王德满：我是从第四野战军的南下工作团分配来的，到张家口是在1949年的9月12日。 我们原来所在的第四野战军南下工作团在北京，那时叫北平。林彪解放平津以后，在北京吸收了好多知识青年，起初叫做民营工作队，后来叫南下工作团，一共三个分团，一分团、三分团在北京，二分团在天津，那时候我在一分团。南下工作团嘛，八一左右就要南下到武汉去。可是武汉住不下这么多人，所以我们就在河南和湖北交界的鸡公山停下来，在那儿集训学习，进行毕业分别前的思想教育，9月初宣布我们要去中央。我们想着可能是政协开会成立了联合政府，大概政府需要人。9月6日离开鸡公山上车才被告知我们不是到北京，是去张家口。我们坐火车北上，走了一个礼拜，9月12日到了张家口。当时对于到张家口这个地方究竟干什么，我们也不知道，只是听说是中央军委的事情。我们都很高兴，因为这是参军过程中非常光荣的事情。 我们到这里先是政治学习。那时候学校叫军委工程学校，从名字也知道大概与工程有关系，正式开学是49年的11月初，举行了开学典礼，军委的一些首长也来了。我们从9月份就正式学习了，一直学到50年的三四月份，差不多半年的样子。政治学习最后一个环节叫做写思想总结，就是通过实际经历写出你的主导思想，实际上是交代历史。 那时候的编制都是大队、中队、小队，一个小队十二三个人，十二三个人每个人自己写，写完以后在小队里面报告，报告以后大家讨论找疑点。经过小组通过，中队又要选一些典型在中队给大家介绍，最后就算是思想总结结束了，也就是政治学习结束了。然后又进入文化学习的试教试学阶段，也就是5月、6月两个月，之后就分班了。有一些文化程度稍微高一些，就编了工程班，分工程甲班和工程乙班；另外还有一个机报班，就相当于机务员，等同于大专的水平。暑假以后，我们开始了正式的文化学习和正规的训练。 当时从工程班里头挑了26个人，这就是我们的一部。那时候军委工校分三部——一部属于通信兵部，主要搞工程；二部负责搞情报，做技术侦查；三部搞机要。那时候一部的主任孙俊仁同志，后来是电子部的副部长。他是抗日战争中在上海交大电机系毕业后到延安去的,后来回来做我们一部的主任，直到我们成立学院以后，他是副校长。他认为研究电子的人同时要懂机械，所以他就从工程班挑了26个人，都比较年轻，成立了电子机械专业。我就是其中之一，从50年开始学到52年冬天毕业。 记者：您能介绍一下当时张家口的具体情况吗？ 王德满：52年我们正式成立了解放军通信工程学院。第一任院长李东汉是一位少将，孙俊仁是副院长。那时候成立了三个系——一系是指挥系，就是从部队里的通信股长，管通信方面的一些领导，在部队里的军衔一般是大卫，也有少校；二系就是通信系，那时候叫做无线系；三系当时叫做有线系。后来不久，从大连工学院分来一批同志，包括教师和学生，就成立了雷达系，那时候叫四系。 我们刚刚去的时候，每个系只有一二百个学生，可能雷达系还不到一百人。当时的教师数量很少，有从国外回来的。印象比较深的是朱真长，是从美国还是英国回来的，做有线教师的主任，还有通信兵部的总工程师陈太一教授。还有比较重要的，像毕德显教授，那是最早的一批院士。当时国内有三个无线电方面的一级教授，毕德显是其中之一。另外一批就是当时我们自己成立的研究班，主要是像我们这些知识青年。有地方大学理工科三年级以上的，还有正儿八经毕业分配来的。像电子机械专业领头的叶尚辉教授，就是50年的冬天从清华机械系毕业分配来的；后来一系的樊昌信教授，一直是通信方面的领头人，也是50年冬天从北大分来的。在很长一段时间里，他们都是我们学校学科的领导人，起了很大作用。后来在59、60年大发展的时候，又从地方很多学校调来一批教师。像密码学的领头人肖国镇教授，是从华东师范大学分来的，还有后来的王育民，是我们学校55级的，我还上过他的课。 我们班的同学毕业以后，大概有十个人留下做老师。有一些人教力学，那时候力学还比较简单，主要两门课，理论力学和材料力学。还有人留校教机械原理、机械零件，因为我们基本上是电子机械，所以我们就是偏机械系统，偏力学系统的。还有少数人教机械制图。当时按苏联的叫法，我们都叫机工教授会，后来都改成教研室了。另外一些同志就分到全国各地了，比如说和我们联系比较密切的有四个同志就在那时候的五院，就是钱学森组建的研究导弹的地方。还有一些去了当时的重点国防工厂，比如说南京的720厂，当时叫长江机械厂。 记者：到西安之前我们整个学校有多少个系，多少人，我们的师资力量是什么样的？ 王：那时候对西安这个校区建设的规划是2500人，但是从那里过来的时候还不到2500人。当时那一批教师还是很不错的，但是总体来说教师质量和数量同一般的正规大学还有一定的距离，所以我们都被派到外面一些大学去进修。到了西安，从59年开始大搞科研以后，教师水平就明显地上升了。从张家口往西安搬之前，我们大体的课型已经有了一个构架，就是无线、有线、雷达。从严格意义来说，解放前只有电机系，后来才分成电讯搞弱电，电力搞强电。电机系分出来的就叫做无线电系了，无线电系再分成通信、雷达。那时候在国内来说我们的学科是比较齐全的，在电子学方面的这些主要学科我们都有了。 57年我们知道学校要搬迁了。开始说是搬北京，而且地方都选好了，在通信兵部院子隔壁。我们学校还派了人到那儿去搞一些前期的准备工作。后来因为国家的大政方针是开发大西北，就决定搬到西安。那时候把上海交大搬到西安来周总理做了很多工作，我们都知道很不容易，很困难。上海交大最后分两半，一半人来了西安，好像当时来西安的力量还是比较强大，到西安交大，他们比我们早到一年。原来西安交大现在的校址是分给我们的，因为西安交大早来一年，占了那个地方。我们57年知道搬迁，实际上学校准备工作比我们早，因为要到这里盖房子。我们想象的很简单，中间一个大操场，周围一圈房子，实际上完全不是这样的。 我们一般的教师和学生搬迁提前一两个月就行了。部队里头要走很简单的，因为那时候都是穿军衣，我们走军列。我刚好那个暑假请假到青岛去结婚，所以从青岛过来，没同大家一起走。我把一口皮箱，一个木头箱子请同事一起拎过来的。我印象最多的就是提前一个月，大家自己到街上去买点木头箱子，有的人有一口皮箱。因为原来在部队里头，就是部队发的被子、大衣、棉衣，到了明年棉衣交了就发单衣。之所以买一个木头箱子就是装书，我当时就买了一口大的木头箱子装书，然后自己几件简单的衣裳装一个皮箱，就请人家带过来了。搬家对我们来说很简单。当然学校要搬实验室器材、图书馆的图书，还要搞桌椅板凳，他们的工作量就比较大了。 在西安的逐步发展 记者：你刚才说我们从张家口搬到西安来了，到了西安之后你跟同事是什么感觉？ 王：开始的印象不太好，因为西安的变化主要在最近十年，我们到西安已经50多年了，前面三四十年变化不大。那时候除了钟楼、东大街稍微还有点像样的房子以外，即使像现在的南大街那么好的街，那时候都破烂得很。现在的西大街仿古一条街是很好的，那时候都是破破烂烂的，还不如我们现在城墙边上那些小铺子好看。那时候风沙大，不过由于人少，机动车也少，空气状况比现在要好一些，所以晴天的时候可以看到秦岭。后来烧煤的烟，汽车尾气，现在你要想再看到秦岭就很困难了。如今从我们学校里要进城去，太方便了，不知道有多少公共汽车可以去。那时候我们在这里，要走路，经过田野走到边家村。学校周围全是田野，不是水地，是旱地。没有庄稼的时候我们就从田地穿过去，要种上庄稼我们就从中间的田埂上走过去。后来旁边有一个西安广播电台，架了比较高的天线，逐渐在那边盖了一点房子，这样算是有邻居了。在边家村只有一个8路车到西门为止，可能是五分钱还是三分钱，从西门进去以后，可能还有个公共汽车，那时这个地方是没有公交车的。最近这几年变化太大了，现在我们处在高楼大厦包围之中。 记者：您刚开始到这个学校的时候，学校给您的印象是什么样的？ 王：现在有正规的教学楼，正规的宿舍，而且有暖气，条件比过去好多了。但是讲老实话，当时对这些物质条件方面的东西不是非常在意。因为我们学科主要是偏理论性，对实验要求比较少。那些对实验要求高的学科可能对物资要求看得高一些，我们在这方面的要求不是很多。注意的只是上课的情况，专业建设的情况，像我们这门课究竟学术有多少，占的地位怎么样。另外就是希望有一个比较安静的宿舍，一个安静的办公室。那时我们住在东北角的宿舍楼，现在那两栋楼已经拆了盖成行政楼了。我们打水要到交通银行附近。交通银行在院墙外头，院墙里头是锅炉房。也就是从东北角走到西南角提着开水瓶去打开水，但是大家都不在意这个，那就走远点打呗。 现在学校里的马路都已经是水泥硬化的了，当时很多马路还没有硬化，都是泥巴路，但是大家都不太在意。到西安以后，学生人数第二年翻一番，到了五千，第三年又在翻一番，到了一万。那要调好多人进来当老师，尤其是那个时候拔青苗，就是56级的学生。我们学校的老师，一个是我们自己的56级，56级按照这个基数来说就是56年入学。当时我在管理力学教研室的时候好多就是这么拔出来的，所以慢慢地教师就多了，又带家属去了，我们住的地方也经过了许多变迁。我来的时候是58年，搬来的时候是单身，基本上教师都是单身，像我们分了一间房子，只有七八平米，有的是两个人一间房12平米，有暖气，也感觉挺好。后来我的爱人从青岛调过来，调过来以后还有一个小孩，就分给一间房子，12平米。大家对生活方面没有什么抱怨，也没有感觉到不方便。我们住的地方现在叫筒子间或是筒子楼，就是走进去一个走廊，这个走廊可能住四户人家，五户人家，六户人家，共用一个厨房、一个厕所，感觉也挺好。那时候邻居很熟悉很友好，有个什么事情也能互相照应。倒是现在条件越来越好，越感觉到不满足了。 记者：我们的学生越来越多了，那对于我们整个学校来讲，到了西安之后有什么样的变化？ 王：最大的一个变化是学生翻一番，实际上就是各个院系学科多了。那个时候有线系已经不存在了，因为有线单独作为一个系已经不能够成为一个学科了，但是现在这个有线通信又是一个复杂的问题。那时候三系叫做导弹控制系。导弹控制系里头四个专业，一专业就是弹道式导弹的控制。在大气层以外不借助于空气动力，是完全靠惯性、靠自己的火箭来控制的。二专业就是在大气层以内的，按现在来说就是中层和近层导弹，按当时的学科名字叫做飞航式导弹，就是像飞机航空这样，借助于空气动力，因为在大气层以内是有空气的。三专业是遥测遥感，就是先用测量仪器把远方的信号测量到，然后感知再指挥。四专业就是计算机。最早的计算机专业是在我们里生长出来的。计算机专业的来源是原来雷达系的一部分。雷达系除掉雷达以后，有一个侦查干扰，还有一个防空自动化，防空自动化主要就是小型计算机。这部分的老师现在你们可能也听到过，蔡希尧教授就从这里把三系计算机专业带起来了。 导弹控制系那时候是绝密的，它的保密级别在我们学校是最高的。那时候我就从公共科教研室分到三系，因为这个专业对力学要求很高。这些东西都是钱学森他们搞的，所以我们原来搞力学就分到这儿去了，进这个楼梯、上这个楼梯都要有单独的证件才能通行。三系在我们现在的东大楼，东大楼就是为三系盖的，在西边的西大楼是五系，就是现在的微电子学院，那时候五系刚开始成立。这个系的学术水平要求最高，但是保密不如三系，所以管它叫“秀才系”。五系成立了六个专业，第一专业是信息论，当时信息论组织的那个老师在会上说，信息论所使用的数学多到可怕的程度，这句话令我印象最深，因为我不是这个专业的，我就听到他使用数学多到可怕的情况，后来密码学就是从这里延伸出来的。第二个专业是电波传播，类似北大物理系理论物理课程里的电动力学，实际上就是一个以电动力学为核心的学科，讲电波传播的理论问题，不是讲技术问题。五系的三专业是量子电子学，四专业是半导体，五专业是元器件，六专业是电真空。后来把四、五、六三个专业都合在一起就是元器件。五系后来就演变成现在的微电子（技术物理）学院，激光专业，红外专业都是从三专业里边出来的，后来做激光专业以及微电子学院（技术物理学院）的院长安毓英就是59级的学生。 就我自己比较熟悉一点的专业来说，就是做大型天线结构。大型天线结构是从雷达开始的，因为雷达需要剖物面反射，就是平行光束到这个剖物面以后聚焦到焦点，多么远的东西来可以聚焦到焦点，可以放大若干倍，要发射的话就在焦点发射一个点源，然后通过剖物面平行地出去，不会散开，能够保持它的强度，就可以射得非常远。所以这个剖物面天线是作为雷达特有的东西出现。 记者：我们到西安后，计算机系还没有发展，您能说说当时的情况吗？ 计算机就是用来算题，当时就是算这个大天线。讲老实话，我不是计算机系的，我又不是学电的，但是我是我们学校使用计算机来算术的第一批人。为什么我们用得最早呢？就是因为在力学里面，像这种结构要求精密度非常高，几百平方米的面积，要求它在自己重量、风力、冰雪、温度变化这些外界的作用下，变形的均方根值为零点几毫米，甚至零点零几毫米，它后面的结构必须非常可靠。就是在这样的作用下你要算它变形究竟是多少，达不达到要求，以及如何改进。所以作为国内使用计算机算题来说，最早是从力学里引进的，当然气象要求也很高，所以我们来做这个大型天线结构就要用它算题。我们所使用的计算机每秒钟三万次，速度非常慢，现在都是每秒几千亿次。那个机器的名字现在我还记得，叫做DJS121，D就是电子，J就是计算。当时算题不像现在键盘一敲，尤其现在的PC机计算机太方便了，那时候要输入程序，输入数据。 在边家村，有一个科学院的光机所，这个科学院的光机所成果很多，航天、火箭方面的成就都有。那里有一台计算机，我们就到他们那去算，一个礼拜排两个小时，排四个小时就很了不起了，可是这么慢的速度怎么办？所以后来我们就跑到外地去，到陕西的蒲城天文台。蒲城天文台是我们国家的数字中心，现在CCTV北京时间7点整是从那里出来的，那是数字中心。那里也有一台DJS121。那个时候我给73级、74级、75级工程兵学院上课，他们把我们带去到那儿去算。白天他们做他们的工作，晚上把时间留给我们。到他那儿去算一夜两夜，通宵的算。所以后来我写了两句诗：“机房度长夜，差途迎朝阳。”就是机房里头算整一夜，第二天早上算完了拿起行李坐火车回来，刚好太阳就照到火车里，这两句诗我现在还记得。一直到算紫金山天文台那个项目的时候，是1976年的9月9号，我在西北大学得出来正确的结果。那一天的时间我记得很清楚，因为那是毛主席逝世的日子。 我们在1979年建立了一个力学研究所。我们已经算了一些天线结构以后，有了一些工作基础，像算大天线结构的第一个通用程序就是我写的。以前我就做过一些研究工作，有一些成果，当时学报叫我写我也不愿意写。后来一些单位向我要程序，那个程序很长，我写出来再说明十分麻烦，就写出来登在我们学报上，慢慢地有一定的影响了。所以电子工业部在我们几所学校里头，建立了第一批专业研究室。我还记得我们学校的专业研究室有两个，一个是雷达方面的，还有通信方面的。我们这个叫做机械结构力学研究室，是一个专业的，就是说这些人不上课了，专门去研究机械结构力学，因为这些东西都属于机械系统，要讲质量，讲力量。 向科研进军 记者：我们从学校搬到西安开始，从单一的教育就开始往科研方向发展了，这是一个什么样的转变，为什么我们开始重视科研了呢？ 王：我们原来在部队里，尤其是张家口的时候，培养的目标就是维护使用，教大家到部队去，培养工程技术人员，只要达到电台会维护，会修理会使用的水平就可以了。后来要研究设计，就提高了一个层次。我们学校支援了两个学校，一个是我们分了一个雷达学院到重庆。当时我们就是这样分工的：雷达学院管维护使用，西军电管研究设计。另外一个就是我们建了桂林电子学院。我们到西安以后，周围这么多有名的大学，西安交大，西北工大，西北大学……所以学校不搞科研是不行的。再加上上面一些研究任务需要，比如说通信，远程雷达，还有微电子方面的一些器件，半导体之类的东西。过去我们在张家口是一个部队学校，当你纳入到正规大学的行列，你就必须要做科研，不然是活不下去的，你无法同人家交流。所以刚好搬到西安，从59年开始，我们就重视科研了。那时候我们就在主楼五层，有我们自己的一部分教师，还有哈军工的一些教师，组成了五楼这个科研集体，科研部的部长专门管这个。 然后又建立了三系、五系，对科研也就更重视了。就像我搞的这个力学，从七几年到84年大概将近十年时间，主要搞大型天线结构。但是后来随着学科的发展，大型天线结构本身可做的工作不是非常多了，所以当时国际上冒出来电磁固体力学这样一个学科，就是电磁场同力学场互相融合互相交会在一起。为什么出现这种问题呢？比如说核聚变，原子弹是核裂变，氢弹是核聚变，氢弹是不可控制的核聚变。我们现在要搞核聚变发电，这里就有许多电磁场的问题和力学问题胶合在一起。当时我和一个清华力学专业的研究生一起开始转入到这个领域，研究核聚变是我们搞的第一个课题，当时在国内来说应该还是有点影响的，但是我们没怎么去宣扬这个事情。当时我们国内第一台核聚变的实验装置，在四川乐山，好像是叫575所，那个核聚变的装置是从苏联引进来的。这个装置没有详细的理论计算资料，这么大的压力，这么高的电流压上去以后，这个结构会不会破坏，安全不安全。有结果说是安全的，但是磁场强度是多少，没有计算。这个单位请我们国内一个重点大学的力学研究室去算，大家花了一两年时间，花了四五万块钱，算出来的结果明显不合理。按照那个算出来的结果，这个机构早就破坏了，但是苏联在我们这儿已经运行了好几年了。 后来我带着我1987级的研究生到他那儿去，我们也没要钱，把它作为研究生的论文题目。我们算出来磁场强度，中心点，周围点的磁场强度，以及它的结构安全度是完全合理的。这个结果是在国外的一本一流刊物上发表的，因为有实际的东西，所以国外愿意接收，这种文章后来在SCR引用了。SCR现在是评价高校论文质量的一个很重要的东西，就是引文索引，你的文章被别人引用次数有多少。当时我记得这篇文章在SCR发表后，学校给奖励，学校奖，系里奖，当时发的将近我现在一两年的工资。 后来就不搞核聚变了，因为按我们当时的想法，真正要实现从理论上来说很遥远，当然现在来看，核聚变的实现仍然很遥远。我们曾经还搞过磁悬浮列车。当时我带着一个本科生做毕业论文，就让他收集这方面的资料，他的毕业论文现在还可以查到。因为那时候德国已经研究出来了，英国也研究出来了，英国的磁悬浮就摆在伯明翰的博物馆里，我还去看过。当时我们的想法是中国搞这个磁悬浮列车不可能，时间还差得太远，首先超导技术赶不上，后来真想不到我们能研究出来——上海磁悬浮。我们很高兴，能领先这么快。这个做完以后，我们又转到了电磁炮。电磁炮是前不久在美国海军里应用发射出来的，多重的炮弹估计可以打多远。我们那个研究生现在就留在机电学院当老师，当时他就跟我一起做电磁炮研究，我们都挺兴奋。电磁炮的好处就是不用化学能，不用火药爆炸，直接用电磁能来驱动要打出去的东西，所以叫做电磁炮。它的功率很大，而且不容易被敌方侦察到，没有烟雾，声音也比较小。 当时我们做这个东西，只能搞理论，没法做。可是这些你不做是不行的，空口说白话，发表文章国外的刊物是不接受的。我们同九院——绵阳的工程物理研究院，也就是原来钱三强他们主持搞原子能的研究院合作，申请国家自然科学基金。当时国内合肥的中国科学院，有一等离子物理研究所，专门就搞这种东西。我们还专门到他那儿去过，看到他们的成果。他们也曾经做出来过，不过实际同他理论计算差距比较大，比如说他的理论计算，当然炮弹比我们做得要重一点，每秒钟8米，综合速度已经很低了，但是实际上打出来只每秒2.7米，结果差得太远了。我们同九院做完，最后向自然科学基金交差的时候，实际做出来的东西，现在照片上都有。我们那个炮打是一公斤重，没有合肥的那个重，算出来出口的速度是每秒104米，实际测量是每秒钟100米，也就是计算理论结果和实际的结果非常一致，当时在国内外都是属于领先层次的，所以像这种文章都在REE接收。 记者：那我们78年恢复重新招生的时候，您觉得这个学校和66年之前有什么区别的？ 王：文化大革命以前，穿军衣的时候，招生的来源不是像现在这样通过统一高考，都是派人到各个省去同当地联系，当地推荐一些人考，然后去政审，再加上一定的体格检查，这样把学员带回来。所以这一批可能江苏，浙江的多，这一批可能江西的多，这一批可能河北的多。有时候这一批文化程度高一些，那一批文化程度低一些。恢复高考是在77年冬天，最早的第一届是77届，实际上78年1月份才上学，叫做77级。77级招进来的学生成绩相当好，因为都是在文化大革命期间积累下来的，耽误了，不能考学校。像我们校长段宝岩就是77级考下来的，但是他是78年1月份才进校，那时候就同现在地方上的做法差不多了，没有多少差别。 学科方面刚开始的时候还是继承了66年的一些学科，像一二三四五系。后来成立过一些新的系，像专门成立过电磁场系，实际上这个电磁场是完全搞理论的，没有工程实用它也不好独立，所以这个系又取消，分到各个其他别的专业去了。后来提出要向理工文管全面发展，原来我们是单纯的工科，加上一个五系，就有理科了。我记得是70年代开始不久，就建立了管理系，专门搞管理，这就有理工管了。文科当时有政治系，后来就逐渐地建立了人文学院，还有外语系。理学院有数学系，有物理系。现在又有网络学院，软件学院，我已经退下来了，就不太清楚了。 我从文化大革命以后就没有上过本科的课了。78年我们学校里招第一届研究生，就是文化革命以后第一届招研究生，当时只有我们四系机械系，还有雷达系招研究生，我们机械系招了6人，雷达系招了8人，第一届研究生一共14个人，我从那个时候开始就给研究生上课了。研究生的课我们原来在本科的时候都没有学过的，讲老实话，学科越来越发展，我们也有好多课都没有学过。那就得自己学，当老师的必须有这个本事，不会的自己学，学完了以后再去教，所以教学相长，当老师苦就是苦在这儿，必须要不断地学。好在老师的本事就是能够自己学，所以从那时候开始就教研究生，带研究生，也就没有上过本科的课了。 记者：我们从78年恢复高考之后，一直到88年到十年间您一直在搞科研，到88年之后，这个学校就从原来的西军电变成电子科技大学了，这样一个飞跃，让您看到了什么变化？ 王：88年以后的变化，那就是学科更加细分。像微电子学，刚开始的时候还就是半导体，真空，电真空这些，现在分了好多方面。再比如雷达系也是一样，也是越分越细了，像侦查干扰都是后来慢慢发展起来的，原来开始也曾经有过。现在的计算机系，是原来导弹控制系的三系，这个三系的名称最早就是有线系，之后有线不用了，就变成导弹控制系。后来就变成纯粹的计算机系。计算机系就有计算机应用，计算机软件这些专业了。这个系后来又分出软件学院，网络学院，专业就是这样逐渐越分越细。另外作为学生来说，学生的分配也都同国内的形势一样的，过去就是国家统一分，后来就逐渐地采取双向选择。所以每一年到了春季的时候，学校都要热闹一阵子，双向选择。这样的话也就出来有一个就业的问题了，不过我们学校的就业率，根据我的了解，在西安市还是最高的，因为到底是这个专业吃香。 后来这个双向选择又从刚开始那几年有点不一样了。最开始都是在3月份，刚刚是春季学期开始的时候，所有有关的研究所、工厂、单位都来，现在有好多单位提前了。不等春季开学，秋天就来了，像华为、中兴、航天航空、大唐电讯等等，我所见到的这些秋季就来了。今天学校出了几张布告，这个单位招聘，谁愿意就递简历，然后就公布一批面试的名单。这个就是学院的变化。这样做以后，我感觉到本科也好，研究也好，到最后快要毕业之前，好多时间都花在这件事上了。我对这个事情感触比较深，就是扩大以后，我感觉到不管是搞教学还是搞科研的都比较浮躁。首先人数，比如说带研究生，我是在学校第一年招研究生就开始带了，一年一个，在身边的三个，有时候今年研究生考的人多了，我收两个，那身边就四个，那就了不起了。现在招研究生，一来就十几个，博士生带硕士生，我就感觉到你有多少时间，所以我对这个感觉很怀疑。另外就是说这个老师发表了一百多篇论文，你一共有多少年时间，一年能够发表多少论文。我对这个东西表示怀疑。我总感觉那时候我搞科研，讲老实话就是不计成败，只有一个想法，我就是一定要把这个问题搞出来，要做出一个结果，而且要合理，仅此而已。可是现在做题目首先想我要发表文章，要发表几篇，我将来职称同这个挂钩，我能不能够毕业，我就感觉近几年来弄得到比较浮躁，当然这个是不好的消极面，积极面呢，我说得少了。当然积极面我们还是成果很大的，像探月工程等等当然还是很多的。

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能量收集设计旨在将Wi-Fi信号转化为可用功率

zhpd55 2020-3-31 10:59

能量收集设计旨在将 Wi-Fi 信号转化为可用功率 诸平 美国 麻省理工学院的 Jennifer Chu 在当地时间 2020 年 3 月 30 日 报道称，麻省理工学院（ Massachusetts Institute of Technology , MIT ）的研究人员的有关设计能够使 Wi-Fi 信号转化为可用功率 。因为 任何发出 Wi-Fi 信号的设备也会发出太赫兹波 （ terahertz Waves, THz Waves ） ，即电磁波，其频率介于微波和红外光之间。这些高频辐射波也被 称为 “ T 射线 ( T-rays ) ” ，也几乎由任何记录温度的东西产生，包括我们自己的身体和我们周围的无生命物体。可以说， 太赫兹波在我们的日常生活中无处不在，如果加以利用，它们的集中功率有可能成为替代能源。例如，想象一下一个手机附件，它可以被动吸收周围的 T 射线，并利用它们的能量为手机充电。图片 图 1 就是来自美国 麻省理工学院 利用 Wi-Fi 为手机充电的照片 。 Fig.1 Terahertz waves are pervasive in our daily lives, and if harnessed, their concentrated power could potentially serve as an alternate energy source. Imagine, for instance, a cellphone add-on that passively soaks up ambient T-rays and uses their energy to charge your phone. Credit: José-Luis Olivares 太赫兹波在我们的日常生活中无处不在，如果加以利用，它们的集中功率有可能成为替代 能源 。例如，想象一下一个手机附件，它可以被动吸收周围的 T 射线，并利用它们的能量为手机充电 ( 图 1 所示 ) 。但是，迄今为止， 太赫兹波 是未加以利用而被浪费的能量，因为还没有实际有效的方法来捕获并将其转换为任何可用形式的能源。 然而，美国麻省理工学院的物理学家们提出了一种 设备 的蓝图，他们认为这种 设备 能够将周围的太赫兹波转换为 直流电 ，这种直流电可以为许多家用电子设备供电的一种电能。 他们的设计利用了碳材料石墨烯的量子力学或原子行为。他们发现，通过将石墨烯与另一种材料（在这种情况下为氮化硼）结合，石墨烯中的 电子 应将其运动向共同的方向倾斜。像许多微小的空中交通管制员一样，任何进入的太赫兹波都应 “ 穿梭 ” 石墨烯的电子，使其作为直流电沿单一方向流经材料。 研究人员 2020 年 3 月 27 日 在《科学进展》（ Science Advances ）杂志上发表了他们的研究结果 —— Hiroki Isobe , Su-Yang Xu , Liang Fu . High-frequency rectification via chiral Bloch electrons . Science Advances , 27 Mar 2020: Vol. 6, no. 13, eaay2497 . DOI: 10.1126/sciadv.aay2497 . 研究者 正在与实验者合作，将他们的设计变成一种物理设备。 麻省理工学院材料研究实验室的博士后 , 也是上述论文的第一作者 Hiroki Isobe 说： “ 我们被太赫兹范围内的 电磁波 所包围。 ”“ 如果我们能够将这种能量转换成可用于日常生活的能源，那将有助于解决我们目前面临的能源挑战。 ” Hiroki Isobe 的合 作 者是 MIT 的 Liang Fu （上述论文的通讯作者之一） ， Lawrence C. 和 Sarah W. Biedenharn 职业发展物理副教授 ； Su-Yang Xu 是前麻省理工学院的博士后，现在是哈佛大学化学系助理教授。 打破石墨烯的对称性 在过去的十年中，科学家一直在寻找各种方法来收集环境能量并将其转换为可用电能。他们主要是通过整流器来实现的，整流器是旨在将电磁波从其振荡（交流）电流转换为直流电的设备。大多数整流器设计为使用带有二极管的电路来转换诸如无线电波之类的低频波，以产生可将无线电波作为直流电流引导通过该设备的电场。这些整流器只能在特定频率下工作，无法适应太赫兹范围。已经出现的几种能够将太赫兹波转换为直流电流的实验技术，其致命弱点就是仅在超冷温度下才能完成，这些设置在实际应用中很难实现。 Hiroki Isobe 并没有通过在设备中施加外部 电场 而将电磁波转换为 DC 电流，而是想知道是否可以在量子力学水平上感应材料自身的电子向一个方向流动，以便将进入的太赫兹波引导到直流电流。 为了使材料中的电子流过而不会散射掉材料中的不规则性，这种材料必须非常干净或没有杂质。他发现，石墨烯是理想的原料。 图 2 是 来自研究人员论文的示意图，它显示了一个绿色正方形，该正方形代表另一种材料正方形上方的石墨烯。红线代表太赫兹波。蓝色三角形代表围绕正方形的天线，以捕获太赫兹波并将此 波聚焦到正方形。为了使石墨烯的电子朝一个方向流动，他必须打破材料固有的对称性，也就是物理学家所谓的 “ 反转 ” 。通常，石墨烯的电子在它们之间感觉到相等的力，这意味着任何传入的能量都会使电子对称地向各个方向散射。 Hiroki Isobe 正在寻找一种方法来打破石墨烯的反转，并响应入射能量诱导电子的不对称流动。 Fig.2 This schematic figure, from the researchers’ paper, shows a green square that represents graphene on top of a square of another material. The red lines represent terahertz waves. The blue triangles represent antenna that surround the square to capture the terahertz waves and focus the waves to the square. Credit: Massachusetts Institute of Technology 通过查阅文献，他发现其他人通过将石墨烯放在氮化硼层上进行了实验，氮化硼是由两种类型的原子（硼和氮）构成的类似蜂窝状晶格。他们发现，在这种排列方式中，石墨烯电子之间的力失去平衡：靠近硼的电子感受到一定的力，而靠近氮的电子经历不同的拉力。整体效果就是物理学家所说的 “ 偏斜散射 ” ，即电子云沿一个方向偏斜其运动。 Hiroki Isobe 进行了系统的理论研究，研究了石墨烯中的电子可能与诸如氮化硼之类的下层基板一起散射的所有方式，以及这种电子散射将如何影响任何传入的电磁波，特别是在太赫兹频率范围内。 他发现电子受到入射的 太赫兹波的 驱动而向一个方向倾斜，如果石墨烯相对纯净，这种倾斜运动会产生直流电流。如果石墨烯中确实存在太多杂质，它们将成为电子云路径的障碍，导致这些云向各个方向散射，而不是作为一个整体移动。 Hiroki Isobe 解释说： “ 由于存在许多杂质，这种偏斜运动最终会振荡，并且任何传入的太赫兹能量都会通过这种振荡而损失掉。 ”“ 因此，我们希望干净的样品能够有效地产生倾斜的运动。 ” 未来的方向 他们还发现，传入的太赫兹能量越强，设备可以转换成直流电流的能量就越多。这意味着任何转换 T 射线的设备还应包括在这些波进入设备之前对其进行聚光的方法。 考虑到所有这些因素，研究人员为太赫兹整流器制定了一个蓝图，该整流器由一个小正方形的石墨烯组成，该石墨烯位于 氮化硼 层上方，并夹在天线中，该天线收集并集中环境太赫兹辐射，从而增强其信号足以将其转换为直流电流。 Liang Fu 说： “ 除了不同的频率范围外，这非常类似于太阳能电池，以被动方式收集和转换环境能量。 ” 该团队已为新的 “ 高频整流 ” 设计申请了专利，研究人员正在与麻省理工学院的实验物理学家合作，根据他们的设计开发一种物理设备，该设备应该能够在 室温下 工作，而不是以前的太赫兹整流器和探测器所需的超冷温度。 Hiroki Isobe 说： “ 如果设备在室温下工作，我们可以将其用于许多便携式应用。 ” 他设想在不久的将来，可以使用太赫兹整流器，例如，为患者体内的植入物无线供电，而无需进行手术来更换植入物的电池。此类设备还可以转换周围的 Wi-Fi 信号，为笔记本电脑和手机等个人电子设备充电。 Liang Fu 说 ： “ 我们正在采用一种在原子尺度上具有不对称性的量子材料，这种材料现在可以利用，这带来了很多可能性 。 ” 更多信息请注意浏览原文或者 相关报道 。 Proposed transistor is made of graphene and a two-dimensional superconductor

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[呼吁] 电磁波依赖参照系的判定实验

热度 2 zlyang 2020-3-24 14:00

汉语是联合国官方正式使用的 6 种同等有效语言之一。请不要歧视汉语！ Chinese is one of the six equally effective official languages of the United Nations. Not to discriminate against Chinese, please! 电磁波 依赖 参照系的 判定实验 一、判定实验的原理 我们地球表面，电磁屏蔽的大尺度内部空间，电场、磁场、电磁辐射都趋于0。 下面的点电荷是宏观点电荷。 如下图所示。两个一样的宏观点电荷，放置一定的空间距离。它们是否会自动振动？ 宏观点电荷反电性，再次实验。总共4种搭配。 假如地表静止的宏观点电荷激发的电磁波能检测到，则该宏观点电荷会有昼夜等周期性的振动。 二、判定实验的解释 宏观电荷和其电磁场之间，到底是什么关系？ （1）在上图里，假定观察者在月球、地球人造卫星等对地球有周期性加速运动的参照系里。根据经典电磁理论，这些参照系会观察到上图电荷激发的电磁波。 （2）假如这些电磁波与电荷之间存在相互作用，则上图两个电荷之间会有微弱的相互作用，如相对位置的变化、或扭转等。 （3）在地球表面的实验室里，能够观察到上图两个电荷之间位置等的微小变化？ 三、意义 （1）在非惯性系里，电磁波是否会被“惯性系变化/坐标系变换”消去？ （2）正弦交流电稳态分析里的“相量法”，与实际的交流电作用之间有没有微小的误差？ 参考资料： 陈宜生，李增智. 大学物理（第三版） ，天津：天津大学出版社，2002年4月. 第 24 页. Phasor Diagrams: Phase Shift and Amplitude in AC Circuits. http://www.mit.edu/~custer/mult/mult.html Araújo, Tonidandel. Steinmetz and the Concept of Phasor: A Forgotten Story {J]. Journal of Control, Automation and Electrical Systems, 2013, 24: 388–395. https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs40313-013-0030-5 相关链接： 中国科学院科学智慧火花，2012-04-12，SI基本单位中安培定义的两种可能缺陷 http://idea.cas.cn/viewdoc.action?docid=4681 2019-04-06， 经典电磁学实验的现代高精度、高稳定性再检验！ http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1171840.html 2019-03-05， 宏观点电荷发出的磁场、电磁波判定实验原理 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1165792.html 2019-03-02， TA能发现这个电磁波吗？ http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1165197.html 2017-02-28，感谢中国科学院“科学智慧火花”贴出重建电磁理论的评论 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1036613.html 2019-04-22，感谢“中科院科学智慧火花”贴出评论：正负电子对在磁场中可能不是完全对称的镜像轨迹 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1174944.html 感谢您的指教！ 感谢您指正以上任何错误！ 感谢您提供更多的相关资料！

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电波还是电磁波

shangmuyuan 2020-3-16 01:41

电磁波恐怕会更名为电磁波。电介质电容的发现是岩石电容发现的自然延伸。电介质电容的发现的自然延伸会是什么？麦克斯韦尔电磁波的推定里有电介质介电因素。电介质电容否定了电介质介电说。如果介电在推定中具有决定意义，那么，电磁波的提法就很可能站不住脚了。

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[建议] 宏观点电荷发出的磁场、电磁波判定实验原理

热度 3 zlyang 2019-3-5 12:34

汉语是联合国官方正式使用的6 种同等有效语言之一。请不要歧视汉语！ Chinese is one of the six equally effective official languages of the United Nations. Not to discriminate against Chinese, please! 宏观点电荷发出的磁场、电磁波 判定实验原理 我们地球表面，电磁屏蔽的大尺度内部空间，电场、磁场、电磁辐射都趋于0。 （1）加入微弱的磁场。小磁针有固定的指向。慢慢移入一个宏观点电荷，小磁针静止后是否偏转角度变化。再慢慢移入一个宏观点电荷，再次检查小磁针静止后是否偏转。 宏观点电荷反电性，再次实验。总共4种搭配。 （2）两个一样的宏观点电荷，放置一定的空间距离。它们是否会自动振动或移动（扣除库仑定律的作用）。 宏观点电荷反电性，再次实验。总共4种搭配。 感谢您的指教！ 感谢您指正以上任何错误！ 感谢您提供更多的相关信息 ！

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[悖论] TA能发现这个电磁波吗？

热度 5 zlyang 2019-3-2 14:04

汉语是联合国官方正式使用的6 种同等有效语言之一。请不要歧视汉语！ Chinese is one of the six equally effective official languages of the United Nations. Not to discriminate against Chinese, please! TA能发现这个电磁波吗？ 在静止的惯性系，一个宏观电荷 Q （下图的 矩形 ） 做简 谐振动，如下图： https://en.wikipedia.org/wiki/Vibration 静止惯性系的观察者 A ，能够发现这个简谐振动的点电荷 Q 发出的电磁波。 问题： 假定另一个观察者 B 和该点电荷 Q （上图的 矩形 ）绑定在一起， 由于观察者 B 和该点电荷 Q 保持了相对静止，根据库仑定律，观察者 B 能发现点电荷 Q 的静电场。 观察者 B 能发现点电荷 Q 激发的电磁波吗？ 这可不是开玩笑。 相关链接： 科学出版社 ，2015-08-10， 科学上过分漂亮的结论很有可能是以无中生有的方式编造出来的 精选 http://blog.sciencenet.cn/blog-528739-911890.html Vibration, From Wikipedia, the free encyclopedia https://en.wikipedia.org/wiki/Vibration 2018-8-28 ， 关于电磁场“场”概念的局限性、电荷能量的偶感 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1131501.html 2016-10-13， 电磁学（物理学）的基础：磁场的起因 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1008502.html 2015-09-06，rainsnow 老师：我的担忧并没有消失！！ http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-918874.html 中国科学院科学智慧火花，2012-04-12，SI基本单位中安培定义的两种可能缺陷 http://idea.cas.cn/viewdoc.action?docid=4681 Williams E R, Faller J E, Hill H A. New experimental test of Coulomb's law: a laboratory upper limit on the photon rest mass . Physics Review Letters, 1971, 26(12): 721-724. http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.26.721 上面的素材卡通下载自互联网，感谢原作者！ 感谢您的指教！ 感谢您指正以上任何错误！ 感谢您提供更多的相关资料！

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意识研究与人眼关联的剖析（2）

dsm9393 2018-11-19 21:09

意识 研究 与人眼关联的剖析 （ 2 ） An Analysis of the relationship between consciousness and Human eyes ------意识研究探讨(四) 都世民 (Du Shimin) 摘要：本文讨论意识与人眼的关联，当光进入人眼到形成意识，这有个中间过程，这其中有什么问题呢？本文将从几个方面来讨论这个问题。因为这方面问题比较复杂，也只能够简单的讨论。 关键词：意识，人眼，佛学 ， 电磁波，粒子， 神经网络 佛学论眼与意识的关系 从系统角度看，脑是人体一部分，是人体的一个器官，它起着控制作用，这控制指令来自哪里？脑控功能是意识吗？很多电子系统都由电脑控制，却无意识功能。 南怀谨先生在《金刚经说什么》一书中指出： “在《金刚经》中只用一个 “ 心 ”字 ，就代表了一切。唯识宗法相宗把这个 “ 心 ” 分析来讲，变成八个识，叫做八识。八识中的第六识是意识。意识，我们容易懂，就是我们心理上思想所起的作用，也就是意识状态。做梦也是意识背面的一部分，心理学叫做下意识。在唯识学上 ， 梦是属于独影意识的作用，独影意识还有其他很多的作用。第八部分阿赖耶识包括了现在、过去、未来的时间与空间，也包括了过去的因、种子和未来的种姓，这就是三世因果的学理基础。 ” “人的肉眼跟心是连带一起的，所以很多的经典，心与眼同论， 在讲到心的道理时，先提到眼 。眼睛是心的一个开关，所以心与眼的关系非常密切。道家的《阴符经》就说：眼者心之机， 眼是心的开关 ，所以古人很多地方都提到心与眼的关系，譬如孟子讲到观察人，特别要观察眼睛。 ” 在《般若波罗蜜多心经》中指出： “无眼、耳、 鼻、 舌、 身、 意 ”， 无色 、 香 、 声、 味、 触、 法 ”，唐·窥基《 般若波罗蜜多心经 幽赞》下云： “此说空中无十二处 。 ”“ 十二处 ”又作 “ 十二入 ”。梅光羲《 般若波罗蜜多心经 浅释》云： “亦即是五蕴也，惟就众生根器改换言之耳。”这就分为 12 种，乃 眼、耳、 鼻、 舌、 身、 意 、 色 、 香 、 声、 味、 触、 法。前面六处为六根，是 主观的感觉器官 ，与心相应，同时存在，这指的是各种复杂的 精神作用 ，有 “内六处”之称；后面六处，又称六境，是 客观的觉知对象 ，为心之所缘，称为 “六外处”。 在《般若波罗蜜多心经》中还指出： “无眼界，乃至无意识界”。 唐 ·窥基《 般若波罗蜜多心经 幽赞》下云： “此说空中无十八 界。 ” 此十八 界指人的一 身 中 ，能依之识、 所依之根和所缘之境等十八个种类。 ” 界 ” 为 种类 ，种族之意 。也就是， 眼 界 、耳 界 、 鼻 界 、 舌 界 、 身 界 、 意 界 六根 界 ， ( 能发生认识的功能 ) ， 色界 、 香界 、 声 界 、 味 界 、 触 界 、 法 界 六尘 界 （为认识的 客观对象），以及 眼 识 界 、耳 识 界 、 鼻识 界 、 舌识 界 、 身识 界 、 意识 界为六 识界。 “无眼界，乃至无意识界。”即无 十八界。此首为 眼 界 ，此末为 意识 界 。中间含有十六界。这是 2000 多年前，佛学指出眼睛与意识的关系。 上面分別讨论了眼与心、眼与意识的关系。心是什么？心与意识是什么关系？在过去的博文中作过一些讨论。 意识 的 产生与宏微观层面 的统一 李 ·斯莫林教授在他的《物理学的困惑》一书中列出了当今理论物理学存在的五大问题：从导致宏观 ( 宇观 ) 和微观割裂的广义相对论与量子力学不能统一的问题 ； 量子力学的基础问题 ； 不同的粒子和力能否统一问题 ； 到以两大理论体系 ( 量子力学和广义相对论 ) 为基础、精耕细作搭建起来的两大标准模型 ( 粒子物理标准模型和宇宙学标准模型 ) 中为何出现那些自由常数 ； 以及由暗物质和暗能量带来的问题等。 当今大、小宇宙的研究是分开进行的，是属于不同的学科范畴，这两者实际上应该统一 。事与愿违，不如人意，这已成为自然科学的世界难题。 朱如明 在他的博客中 ， 讨论了宏观层面与微观层面不能统一的问题。他在文中作了以下描述： “ 这个 “巨人”眼里的时间尺度和地球上人类的时间尺度显然是不一样的，它看到太阳围绕银河系中心旋转一圈 ， 可能是短短的一瞬间，但地球在这一瞬间的时间里 ， 绕太阳转了两亿多圈，而人类的感受是漫长的两亿多年。如果以人类观察微观世界所能达到的放大倍数做参考，而银河系处于原子尺度的话，那么在这个比星系大的多的 “巨人”眼里，太阳系最多处于电子尺度，地球则很可能无法观测到。 其实在大宇宙中不仅是 时间尺度不能统一 ，在空 间尺度上也不能统一。如果将大、小 宇宙放在同一座标系中，这物质的时、空尺度无法标识。无论始端还是终端都一样。 如果 意识是一个过程，从光线进入人眼，到产生意识，是从宏观进入微观，我们就无法描述。问题出在哪里呢？是在眼球与视网膜之间，这是一个没有人研究的区域，没有学科进入，是自然科学的研究盲区，生物医学把人眼看成是照相机，如果是在显微技术没有进入生物学的时候，这种说法还可以理解。在显微镜技术进入生物学，就变成了宏观直接进入微观，这两者是不匹配的，我无法理解宏观与微观之间的连接，到底发生了什么？再把人眼还看成是照相机，显然是不对的。 当微小光学将眼球碎化得出的结论是：眼球是水晶体，是变折射率的球形透镜。光线进入眼球，不再是直线传播，而是曲线传播，因此人眼不再是相机。那么人眼又是什么呢？笔者认为，眼球与视网膜之间，在微观尺度上，它是一个超级阵列扫描天线，眼球的转动使天线扫描，视网膜上的感光细胞就是天线的馈源，神经纤维是控制天线系统的网络，视网膜上的馈电系统是一个复杂的细胞网络，至今没有搞清楚，因为生物学都以为是映射神经网络，而不去研究真正的细胞之间的网络，而这些网络之间还有电磁波的功能，这是生物学家们不熟悉的。 除此而外，生物学家也感到困惑的是视觉系统的反馈机制，目前尚不清楚，这其中包括精神层面的信号，是通过什么网络反馈回来的？是有线的还是无线的？目前也不清楚。 不难看出，以上的叙述不仅表明意识的产生与人眼睛的关联，这之间就涉及到宏观与微观层面的统一，这是绕不过去的坎儿，在很多意识研究中，无人谈及此事，要搞清意识的难题，就必须考虑宏观与微观的统一。 另外控制眼球的眼外肌也是 宏观 层面，它与视网膜上的细胞也不匹配。它们不在同 —层面。 意识研究与电磁波 1. 视觉之源是光 ( 即电磁波 ) 无论意识是物质还是精神，人的绝大部分信息是来自于视觉，而视觉之源是光。问题在于光是粒子还是波？科学家牛顿认为光是粒子，科学家麦克斯韦认为光是电磁波。如今光学专家认为光有二重性，既是粒子又是电磁波。虽然光有二重性，为什么业内专家们的文章或书籍，不能同时展示光有二重性？却在两种不同的实验装置中，分别展示这两种属性。 牛顿的分光实验该如何解释它的机理？现代人是用电磁波的概念，可是牛顿认为光是粒子，在当年光没有波谱的概念，这是后人强加给他的。麦克斯韦的电磁理论，没有讨论微观世界，微小光学的专家们是用电磁理论，得出人的眼球是水晶体，是变折射率的球形透镜。这一变化意味着光不再是直线传播，而是曲线传播。这就改变了人眼是相机的结论，也将改变电脑验光的结论。奇怪的是，人的眼睛的机理的叙述至今没有改变，而动物的复眼的研究却引入了变折射率的球形透镜的概念。这种不一致的现象说明什么呢？令人费解！ 如上所述，不难看出意识研究离不开光，光就是电磁波！ 2. 意识研究的理论基础 在意识研究中，分析问题和建立模型时有没有矛盾呢？光的二重性能同时存在吗？我们在意识研究中，应该用什么理论呢？ 郭光灿院士 在 《科学世界》杂志上 发表的 一篇文章 “光究竟是什么？” 。在这篇文章中， 郭先生将光看成为粒子 ，引入 量子概念 ，用 量子理论 来分析相关问题。 文 说的 惠勒 构思的选择延迟试验，试验装置用了 两个探测器 ，首先界定只发射单一光子，即通过减小功率的方法，此功率与辐射频率成正比，但文中未给出功率和頻率的数值。试验装置有一特殊半透镜，将光子能量一分为二，不知怎么测量这分开的两部分能量相等？用普通镜面改变光子行进方向，引导光子进入探测器。因为光子能量被半透镜分为两半，行经两条路经，所以有两个探测器。由于光子被认为不可分，那么光子会进入那个探测器？恵勒认为两个探洲器只能有一个检测到光子。因此认为半透镜将光子能量一分为二，而两个检测器的检测概率都是 50％。由此证明光子的粒子属性，光子不可分的结论。可是光子并非不能分为两个，在一定的条件下，是可以一分为二。因此这种说法令人生疑。 杨照金主编， “当代光学计量测试技术概论” ，这部著作明确指出：光子是可分的，但有条件。问题在于郭光灿先生的文章 断言光子不能一分为二。 光子可分的几个概念： • 激光与非线性光学材料相互作用发生自发参量下转换现象的产物。 • 自发参量下转换是非线性晶体内泵浦光和量子真空噪声的综合作用产生的。 • 入射到非线性晶体的光子是高能光子。 • 以一定的概率自发地分裂。 • 高能光子分裂为两个不同频率的低能光子。光子对的产生是随机的。概率是多少？不明确。 • 分裂的两个光子，在时间和空间具有高度的相关性，又称相关光子或纠缠光子。 如上所述，光子可以分为两个相关的光子！ 到底哪种说法正确？如果郭光灿先生的说法不能成立，是否意味着惠勒的延迟选择试验说法有问题？ 郭光灿院士的文章用 “ 3 米以远能见烛光吗？”这一个问题进行讨论，郭先生认为，在三米处，按电磁波的衰减应该看不见烛光。实际上是可以看见的，而且在三米的几倍距离都可以看见，这究竟是为什么？郭先生用量子理论解释，让人不解的是，量子理论运用的根据是什么？一支烛光是看成光子还是波？怎么确定？我们人的眼睛，能像两个光学装置，能区分一支烛光是光子，还是电磁波吗？显然是不能的。无法证明人的眼睛是符合量子理论，也无法证明人的眼睛的构造符合哪一种光学装置？由此判断一支烛光是粒子还是波。如果不能够证明，如果我们又该用什么理论来进行分析？郭先生在讨论这个问题时是考虑了天人合一的观点，他想到了人的眼睛构造，他用概率论的观点，光子激励感光细胞有一定的概率，一旦激励就能看见。笔者认为这种解释过于勉强，因为这种解释不能够说明人的眼睛在十米以远也能看见，因为人的眼睛不是各向同性的接收，而是有方向性的接收，而且每个人的眼睛所能看见的距离也是不同的。所以笔者认为，人的眼睛是一个接收天线系统，用电磁理论来进行分析是能够回答上述问题。 3. 离子通道 生物学家是用离子通道和映射的神经网络来进行分析。霍奇金和赫胥黎提出的 H ― H 方程时，只是猜测神经细胞上存在着离子通道，随后他通过实验发现了 K 和 Na 通道和其他一些离子通道。 H ― H 方程是基于神经细胞膜上的离子通道被提出的。这个方程与麦克斯韦方程组完全不同的。 H ― H 方程是标量的关系，麦克斯韦方程组是矢量关系。后者有电磁场概念。到底哪一种数学模型能反映视觉的机理？ 童教授在他的著作中，讨论了 H ― H 方程的可信性、普适性等相关问题。不难看出， H ― H 方程基本前提是讨论离子通道，描述神经元之间的输入和输出关系，却不能够描述视觉系统的输入和输出的关系。在眼球和视网膜之间，有一个毫米的间隙，这个间隙是不可能有离子通道，因此 H ― H 方程是不适用的。可是电磁波在这里是存在的。我们应该用什么方法来进行分析呢？应该应用麦克斯韦电磁理论来进行分析。 4. 映射的神经网络 生物学家将映射的神经网络看作普遍适用的工具，笔者看来这是不适合的。这人的眼睛的感光细胞网络，没有人证明它符合映射的神经网络，它也不是六角形，它的分层关系也不符合莫泽夫妇给出的映射的神经网络的关系。 无论是离子通道，还是映射的神经网络，都不能够反应光在人的眼睛里的运行过程，所呈现的机理。那么研究意识，将意识看成是一个过程，那么这个过程现在就没搞清楚？关键是这种分析方法存在问题，映射的神经网络不能够代表视觉系统的所有细胞网络之间的连接，因此应用映射的神经网络来分析也就不可靠。 参考文献， 南怀谨 ， 《金刚经说什么》 ，复旦大学出版社出版。 彭文 译注， 金刚经 · 心经 ，岳麓书社出版， 2013 年 l 月。 朱如明 ， 不同层次上的物质和空间有着不同的时间尺度 ，来源： 科学网 ， 2016-11-24 。 本文来自朱如明科学网博客。 链接地址： http://blog.sciencenet.cn/blog-2523792-1016433.html  朱如明 ， 物理学的困惑与物质世界的本来面目 ，来源：科学网。 本文来自 朱如明科学网博客。链接地址： http://blog.sciencenet.cn/blog-2523792-882400.html  郭光灿，光究竟是什么？《科学世界》， 2017 年第 9 期。 赵峥 ， 光是波还是粒子 ， 《中国科技教育》   ,2015(7):70-71 。 唐建顺   ， 李传锋 ， 光是什么 , 是波还是粒子 ， 《科学》   ,2012,64(6):7-11 。 李传锋 ， 光是什么 - 量子惠勒延迟选择实验 ， 中国物理学会秋季学术会议   ,2013 。 杨照金主编， “当代光学计量测试技术概论” ， 国防工业出版社出版， 2013年1月 。 童勤业 张宏 丁炯，理论神经信息学初探，浙江大学出版社出版， 2018 年 2 月， 第五对诺奖夫妇，作者 艾莉森 . 阿博特（ A1ison Abbott ），译者汪梅子，来源：环球科学， 2014 年 12 期。

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电磁波是太子弦上的横波

tyctyc 2018-8-25 08:39

从光子的偏振不变性知道光子不是粒子，光子是太子弦上的横波： http://blog.sciencenet.cn/blog-531273-1094750.html 。 证据是用光的折射率实验证明的： http://blog.sciencenet.cn/blog-531273-1086336.html 。 光子是电磁波的基本单元 ，长波电磁波的振幅非常小才能穿透几百米深的水到达潜艇： http://blog.sciencenet.cn/blog-531273-1094787.html 。

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“物质波”的物理根源究竟是什么？

热度 1 lwg 2018-5-10 10:40

“物质波”的物理根源究竟是什么？ 1． 对于“光子”，“物质波”就是电磁波，这是早被麦克斯韦尔揭示、并得到普遍认同的观点；罗教明老师更加清晰地论证道：“ 光子从本质上讲是完全自约束的电磁波，等效为完全自约束的空间位移电流，完全自约束是指电磁波的辐射空间角为零。 ”，对此，个人深以为是。 2． 对于“电子”，“物质波”就是和运动电子相伴随的电磁波波包；对此，个人博文《 基于费曼“行移场”，再论电磁辐射的充要条件 》、《 费曼行移场模型，是一只能下金蛋的母鸡吗？ 》、《 自由电子不可能做严格意义上的“匀速直线运动”！ 》、《 量子力学理论的唯象特征和一种可能的新诠释 》、《 光波原来是纵波？ 》、《 光波原来是纵波（2.0版） 》，曾经做过系列论证，欢迎批评砥砺。 3． 对于“中子”，个人认为： 中子有磁矩，这个事实意味着，和运动中子相伴随、也有电磁波，中子本身运动也要受到自感生电磁波场（波包）的制约 ，其“物质波”也是电磁波 。 4． 综上所述，个人认为：“物质波”的物理根源就是“电磁波波包”。 5． “物质波”为什么会被认定为“几率波”呢？前两天看到 吴新忠 老师在赵国求老师《 双4维时空量子力学描述的基本思路 》 博文后跟帖—— 吴新忠 2015-4-1721:55 牛顿力学与热力学，相当于物体采用我们身体触觉的的方式感知相互作用；电磁场论与狭义相对论，相当于用我们的眼球感知光信号，形成物体的时空形象。 量子力学相当于让测量仪器的原子通过内部的电子跃迁感知相互作用，不论相互作用是连续与离散的，测量仪器的原子如同无数只复眼，通过电子跃迁的 “ 神经脉冲 ” ，各种相互作用以电子轨道角动量的最小单位，即普朗克常数得到剖分，量子化效应就通过测量仪器的 “ 复眼原子结构 ” 而塑造成型了。 —— 深感：真理是收敛的！ 　　吴新忠老师较我的博文《 测不准的物理根源及其意义 》更早就认识到 了“物质波”为何被认定为“几率波”。这种判断，我在姬扬老师《 激光光谱学教学笔记之探测器 》博文后最新的跟帖表述是： 李维纲 2018-4-2708:14 探测器，之所以可以 “ 探测 ” ，根源在于在接收到辐射之后，其 “ 状态 ” 会发生转化；微观世界，最细微、可辨识的变化，是电子在不同能级轨道间的迁移 ——“ 负跃迁 ” 发射电磁波， “ 正跃迁 ” 吸收电磁波（发射恰好可以抵消 “ 负跃迁 ” 所产生波阵面的电磁波波阵面）。这样，不但普朗克关于黑体辐射的发现是可以基于玻尔轨道理解，光的波粒二象性、电子的波粒二象性也可以基于玻尔轨道理解。 —— 一个电子的 “ 负跃迁 ” ，发射一个电磁波信号；该电磁波信号作用于探测器表面、引起探测器中一个电子 “ 正跃迁 ” ，电磁波信号消弭、被探测到（或者，没有引起探测器中电子 “ 正跃迁 ” ，电磁波信号继续传播）。 6.在上述表述基础上，进一步思考，个人判断：电子在不同能级轨道间的“正跃迁”过程，是具有丰富内容的电磁变化过程——对应于吸收、消弭不同空间位相的电磁波波阵面——值得深入研究。 　　

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电波, 不是电磁波

热度 2 zca1965 2016-7-5 23:59

1. 引言 电波不是电磁波，它到底是什么呢？不妨从振荡电路谈一谈。 研究高频 振荡电路电波的发射，无非是对无线发射天线的辐射机制的再探讨，在今天，人们看来这种探讨属于多余和浪费，但作者认为，要对无线电波发射和接收做到真正了解，就得从源头开始，否则，物理图象永远象在雾里看花。 2. 电波 电波从电台发出过程中，输入天线振子的时变电场为简谐电流，由于电流元振子频率足够高（相比通常交流电频率 50 HZ 而言），这时发射天线的趋肤效应较为显著，这等效于使辐射体的电阻增加，增强了（发射）天线表面辐射效率，——导体内部辐射多为噪声。电流元振子表现出的不是作简谐振动，而是阻尼或近乎于临界阻尼振动，——优良发射天线的真实工作情况。天线振子的辐射强度，跟电路中输入的简谐电流 强弱 呈一种协变。即，电流强度：由 0 → 渐增大→ 最大→ 渐减小→ 0；所以， 天线辐射到空间的“能量子群”密度也与之对应。即，粒子密度：由 0 → 渐增大→ 最大→ 渐减小→ 0， 如图 1 所示。 图 1 电流、球形波阵面图示 图 1 中用明暗、稀密虚线圆环表示天线向空间辐射“粒子波”的强度分布，用红、绿相间虚线圆环（ 球壳 ）表示通过电流元振子正、反方向电流时，电荷（电子）跟金属晶体发生相互作用，振子向外发射的粒子波，——红、绿波阵面的能量是一样的，不同颜色仅为区分相邻波阵面是由正、反（方向）电流跟金属晶体发生相互作用而形成。不难看出，振荡电路天线的辐射与量子、波动光学观点一致。因此， 由 电 路振荡向外发射的（不可见）光 波 ，简称 电波 。 电波与磁没有必然联系，就象生物、化学热能一样。 见图1 并结合图2 分析，相邻的、由光粒子构成的球壳间的距离为一间隔长度，用符号d 表示，间隔长度d 因 制做天线振子的材料、谐 振频率等关联 。传播至真空或空气中的电波，每一波由若干（光子）球壳组成，其中，各球壳光子分布密度依次排榜：最小 C A → 渐大 C B → 最多→ 渐减小→最小 C N ， C A 至 C N 间的距离用符号λ 表示，这个长度λ可理解为当今人们称谓的“波长”。 所以，若将 C A 、 C B 、…、 C N 分别比拟成军队建制的“集团军”， C A 至 C N 间（距离λ 0 内）的所有“集团军”统计为一集团军“群”。 依据图 2 ，为了习惯性假设，大数据的为“波峰”， 粒子数量为零的区域为“波谷”。于是将 波分为前、中（峰）和尾三部分，波前至波尾的空间距离 λ ，即相邻波谷之间的距离定义为一个波长，所以， λ=C .(T/2)。其中，λ 波长， C 为光速，T 为谐振周期。 图 2 电振子辐射与球形波阵面 λ = 波长， C A ,…, C N = 能量壳 赫兹实验的实质 ：如图 3 所示，高频高压振荡天线是由小间隙的金属组成，当金属棒上带有异种电荷时，棒间隙处产生超强电场，在强电场作用下，间隙被击穿，——电子获得较高速度冲击带正电阳极。由近代原子能级理论，电子向低能态跃迁，动能转化为光辐射（包括不可见光），于是，间隙处向外发射闪光及不可见光—— 电波 。 由于线圈中输入的高频高压下，间隙瞬间被击穿而放电。 所以，在 A 、 B 电极交替受电子轰击而闪闪发光。显然，将图 3 设备封装在透明真空玻璃罩中，电波依旧向外辐射。 在真空中，辐射波的波阵面总是以光速 C 与传播时间 t 乘积为半径的球面。所以， 单个粒子作直线运动，粒子群则呈球面向外扩散 。 图 3 高频电波发射示意图 假设振荡电路周期 T 趋于无穷大，电荷在导体中定向流动且与金属晶格发生碰撞而生热。这个匀强直流电流产生的热辐射，即在空间是一匀强光场，宏观上不再呈现出一拨、一拨的波浪状态。所以，太阳光辐射、恒定电流热辐射、低频交流电热辐射等，不能作为通信电波发射台的内因所在。 3. 振荡电路对电波的接收 L 是电阻不计的线圈或电感器， C 是电容器， L - C 被人为设置成可与电波同频率的振荡电路，即经人为调整（改变 C 值） L - C 回路振荡频率与天线接收的电波频率相同时， L - C 回路产生共振而获得加强，俗称选台。——为了接收装置中 L - C 回路产生与电波台的发射频率相呼应，与之同步共振得到加强、放大。 图4 电波与 L- C 振荡电路 经上述分析，电台中发射出来的、强弱有序变化的光辐射，一旦作用在接收器天线上， 接收器天线上产生与电波强弱相对应的 内光电效应 。当 L - C 回路的振荡频率与 内光电效应 发生频率相同，便产生共振而得以加强，如图5 所示。 图5 接收天线中的 内光电效应示意图 所以，赫兹实验的实质，是振荡天线中向外发射不可见光波（能量），接收装置中接收到不可见光波（能量）并在接收天线（器件）上发生内光电效应，发射器辐射出电波能量有序涨落，接收装置中元器件回路发生的内光电效应与之呼应。当接收装置振荡频率与电波涨落频率相同而共振、加强，这便是当今无线电波通讯技术的基础。 4. 结束语 本文从电路中电流特征及电流子对原子系统的微观作用机制出发，对热辐射场的形成进行彻底探究。从科学史来看，麦克斯韦（ Maxwell ）理论大致这样，在振荡电路中（也称时变电磁场），电场变化引起周围磁场跟随变，反之亦然，这样由近及远地往复循环下去，被称著电磁波。作者对实践分析认为，电场离不开电荷体，而磁场本身就是电场物质的一种旋转运动所表现出来的一种物理效应——磁感效应。离开电荷而能够独立存在的电场或磁场，真有些让人虚脱。 E-mail: yangfacheng2006@163.com 作者: 杨发成 (References) 国家科技图书文献中心 《预印本》 登记发布 附录： 赫兹用来研究电磁波的装置（示意图） 图片来源（ 中学教材 - 人教版 ）

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光波原来是纵波（2.0版）

热度 5 lwg 2016-5-25 07:44

光波原来是纵波（ 2.0版 ） 昨日，偶见田云川先生在他人博文后的跟帖如下—— 田云川 2016-5-24 17:05 证明单光子是线偏振光的实验是： http://www.docin.com/p-91312528.html 。该实验否定了线偏振光由两个园偏振光组成的说法。 ——拜读所附链接之后，促使我进一步思考《光波原来是纵波》一文后，罗教明教授跟帖中所提建议。促使我对光子之偏振性状，在上文基础上，有了新的认识，补充升级如下： 如前文所述，两个左旋（或右旋）的光子，可以叠加为一个线偏振状态的电磁波纵波波包，协同穿过线偏振光检偏器；由此推理，线偏振状态的电磁波纵波波包，也是可以看作一个光子的波包——即是说：线偏振的电磁波纵波波包，也是麦克斯韦尔方程组（符合叠加原理）的近场电磁波纵波解！该解的存在性，等同于左旋（或右旋）解的存在性。 那么，初始由电子绕核公转运动状态变化产生的左旋（或右旋）的单光子，为什么可以转化为线偏振的单光子呢？ 回答是：遇到了凝聚态物质体系，在夹缝中穿行的过程中，可以被夹逼改造为线偏振性状的单光子。 　　所以，单光子既可以是左旋、右旋的，也可以是线偏振的；并且，三种广义偏振状态光子，在一定条件下，是可以相互转化的。

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[转载]电磁波的传播速度

热度 3 小水獭 2016-4-28 05:19

Propagation of an Electromagnetic Wave 转载自http://www.physicsclassroom.com/mmedia/waves/em.cfm Electromagnetic waves are waves which can travel through the vacuum of outer space. Mechanical waves, unlike electromagnetic waves, require the presence of a material medium in order to transport their energy from one location to another. Sound waves are examples of mechanical waves while light waves are examples of electromagnetic waves. Electromagnetic waves are created by the vibration of an electric charge. This vibration creates a wave which has both an electric and a magnetic component. An electromagnetic wave transports its energy through a vacuum at a speed of 3.00 x 10 8 m/s (a speed value commonly represented by the symbol c ). The propagation of an electromagnetic wave through a material medium occurs at a net speed which is less than 3.00 x 10 8 m/s. This is depicted in the animation below. The mechanism of energy transport through a medium involves the absorption and reemission of the wave energy by the atoms of the material. When an electromagnetic wave impinges upon the atoms of a material, the energy of that wave is absorbed. The absorption of energy causes the electrons within the atoms to undergo vibrations. After a short period of vibrational motion, the vibrating electrons create a new electromagnetic wave with the same frequency as the first electromagnetic wave. While these vibrations occur for only a very short time, they delay the motion of the wave through the medium. Once the energy of the electromagnetic wave is reemitted by an atom, it travels through a small region of space between atoms. Once it reaches the next atom, the electromagnetic wave is absorbed, transformed into electron vibrations and then reemitted as an electromagnetic wave. While the electromagnetic wave will travel at a speed of c (3 x 10 8 m/s) through the vacuum of interatomic space, the absorption and reemission process causes the net speed of the electromagnetic wave to be less than c. This is observed in the animation below. The actual speed of an electromagnetic wave through a material medium is dependent upon the optical density of that medium. Different materials cause a different amount of delay due to the absorption and reemission process. Furthermore, different materials have their atoms more closely packed and thus the amount of distance between atoms is less. These two factors are dependent upon the nature of the material through which the electromagnetic wave is traveling. As a result, the speed of an electromagnetic wave is dependent upon the material through which it is traveling. 综上所述，介质中，电磁波传导速度变慢。

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《历史原来可以这样解读》第七章：彩虹的秘密（4）

kuishitianji 2016-3-1 20:35

现在 ，请原谅我不得不再次提到太阳，因为它是太阳系中几乎所有电磁波的制造源头，这种电磁波对于地球以及地球上的生物有着特别的意义。它的电磁波的产生主要源于太阳中心核聚变，源于辐射压和引力坍缩此消彼长的斗争，这种斗争将持续到太阳生命的终结。太阳聚变导致内部辐射压迅即升高，向外膨胀推开物质形成辐射压力波，这个波在太阳辐射区的物质当中传递开去。而太阳核聚变区因为向外做功而导致密度和温度降低，辐射压与引力坍缩最终达成一个平衡点，随后由于引力又大于了辐射压力，物质又开始向内坍缩，并引发新一波的核聚变，膨胀又一次开始了。 太阳核聚变的核心区域为17.5万公里，从体积上讲，这一区域在整个太阳中所占比例不到2%，但由于密度超高，占太阳质量的比例却达到一半左右。在这一区域的边缘，太阳物质的密度从最中心的160 克/厘米3左右降到了约 20 克/厘米3(略高于黄金的密度)，温度则降到了 800 万度左右。那样的环境虽然仍很恐怖，对于氢核聚变成氦核的核聚变反应来说却已低得有些勉强了，在那以外，核聚变反应就基本绝迹了。 我们假设一个零状态——太阳半径70万公里的内部保持静止状态，当我们喊倒数五个数的时候才开始。5、4、3、2、1，开始！在那个温度达到1500万摄氏度以上，压力达到3000亿个大气压的太阳核心，太阳第一波核聚变正式开始，剧烈的爆炸后辐射压终于超越了引力坍缩，于是强大的冲击波向外推开物质，物质波从核心滚滚向外传递，我们设为B1波。而此时太阳核心对外辐射做工后温度和压力急剧降低，第一波引力坍缩迅即开始，因为之前那一波向外的物质波，这时候太阳发生第二波聚变时坍缩压力会比第一次小，因而其内部的温度和压力会有所降低，第二波发生核聚变的太阳核心区相应变小，向外的辐射压也会减小，同时向外波动的速度还要降低。我们把第二个物质波设为B2波，依次类推......直到各波次的波动次第消失，物质的坍缩压力才会重新放大，这个物质波我们设为Bn。随着时间推移，太阳内部形成复杂的动态。 在同一个光辐射带中，不论辐射时间是B1、B2…的每个波，波带中最先辐射的那部分光子的能量要比最后辐射的低；而在不同的光辐射带中，辐射光波带B1中的光子能量总体上要比B2的高，光波带的宽度也是B1比B2的宽。按照普朗克辐射以及维恩位移定律，在同一波辐射带当中，最先辐射的那部分光子将更偏向红光，最后辐射的光子将更偏向蓝光。而在不同的辐射波中，第一波辐射在总体上将更多的偏向蓝光，第二波则总体上更多的偏向红光。两个波次之间还会有一个空挡，这个空挡并不意味着没有光辐射，但它的能量强度更多的取决于相邻两个波次光辐射强度的侵蚀和影响。依次类推。 我们用一个巨大的圆形池塘类比沿赤道做剖面的太阳，在其中心丢下质量大小不同的石块代表核聚变产生的能量，其辐射压就会向外形成压力传递的波；碰到岸边折返的波则如同引力坍缩产生的向心压力。不断的辐射压力造成的向外传递的波与岸边向内的波形成峰谷交叉。当向外的波超越了向内的波时，太阳核聚变烈度降低，对外辐射能量就会减少；当向内的波超越了向外的波时，太阳核聚变烈度升高，对外辐射能量就会增加。 太阳核心产生的每个波次的光先后向表面进发，这是一个“前有堵截，后有追兵”的艰难困苦的长征。据科学家估算远征的时间需要十七万年以上。 太阳核心聚变所产生的是百万电子伏特量级的伽马射线，光子的起始能量很大。但 太阳辐射区的物质是以等离子态存在，即便是光也无法直接穿越， 可怜的光子平均飞行不到一毫米就会遭遇“灭顶之灾”——被带电粒子所吸收，然后它们通过碰撞把一部分能量分给其它带电粒子，几乎同时又重新吐出一个甚至是多个光子。虽然浴火重生的新光子在能量和运动方向上都是随机的，有些甚至“天堂有路它不走，地狱无门却来投”——重新向着核心区飞去。但一来越靠近太阳表面的物质密度越低，对光子的阻力更小，同时核心还有更强的光子追踪而来，所以光子在辐射区中的逃亡路线虽然极度曲折，但最终却是向外。 光子逃亡过程中这种碰撞的最终结果是，光子携带的能量不仅在逐步传递给外围太阳物质的过程中有所损失，还需要分配给新产生的更多的光子，因而新光子的诞生越靠近太阳表面，其平均能量就越低。 这个过程最终导致了太阳目前的表面温度和辐射光谱。 因为辐射的强度不同，各个辐射光波带所导致的太阳表面温度也必然不同。我们假设 B1 辐射光波带 导致的太阳表面平均温度是6000K，而B2光波带导致的平均温度是5000K。为什么说是平均温度呢？因为从太阳核心辐射出来的每一个光波带，都必然是靠外的辐射部分能量更低一些，越靠近太阳核心则能量更高。这一点不能用小时候玩火的经验了——老师说点着的火柴是外焰温度最高。还是请出普朗克、维恩曲线图吧： B1辐射带的辐射极值比B2辐射带的极值更大，极值明显的位于青色光区，而B2的极值则在绿色光区。更强的辐射带甚至会使得辐射极值偏向紫外区，而更弱的辐射带（像图中4000K时的曲线）则会使得辐射极值偏向红光区。总辐射能量（辐射曲线与x轴所包含的面积）发生的变化也很重大，图中B1的辐射能量几乎是B2的两倍。 而在B1或者B2辐射带中，因为前弱后强的原因，辐射所导致的太阳表面温度也必然会发生围绕平均温度的波动，比如B1辐射带，如果辐射带的中部区域导致的太阳表面温度是6000K，那么辐射带的前部导致的温度将低于6000K，假设为5800K，那么极值就会偏向绿色光区；而辐射带的后部导致的温度将高于6000K，假定为6200K，这时候的极值区域就会偏向蓝色光区。太阳总辐射能量也会随之发生强弱变化，只是这种变化比B1和B2辐射带之间的差异要小的多。 在我们此前对于太阳的理解和 意识当中 ，只有耀斑和黑子的变动在影响着地球，而且这种影响仅限于宇航器材、电力设施、通讯设施等等。除此之外 ， 日复一日， 几乎 没有什么变化。 甚至很多人还在张罗着测定“太阳常数”，以显示太阳辐射的稳定性。人类有这种表现，是因为太阳辐射的变化 远远 超出了我们能够感知的时空限制——相对于宇宙、太阳的变迁，生命实在太过于短暂了。

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电磁波和引力波

热度 35 tianrong1945 2016-2-28 07:33

也难怪很多人对 LIGO 探测到的引力波质疑，因为这次结果的确是太突然、太幸运了。并且，尽管爱因斯坦在 1916 年就预言了引力波，但他对自己的这个预言的态度也是反反复复颇为有趣的。 爱因斯坦本人直到 1936 年对此还尚未有一个确定的答案。他曾经在一篇论文中得出“引力波不存在”的结论！但因为该文中他的计算有一个错误，被“物理评论”拒绝。当年，愤怒的爱因斯坦转而将此文投给“富兰克林学院学报”，文章即将发表时爱因斯坦自己也发现了他的错误，于是将文章标题改变了 【 1 】 。后来又设法重写了论文，计算核实准确了之后才在 1938 年发表 【 2 】 ，最终确定了引力波的存在。 对大众而言，“引力波”、“黑洞”，“相对论”，这些远离人们日常生活的名词，突然一转眼就变得现实起来。并且， LIGO 这次探测到的双黑洞融合事件还是 13 亿年之前就已经发生了的事件，辐射的引力波在茫茫无际的宇宙中奔跑了 13 亿年之后，在其能量为顶峰的一段短暂时间内（约 0.2 秒），居然被当今的人类探测到了，这些人们难以想象的天文数字，听起来的确像是天方奇谈。 不过，大多数人对电磁波还比较熟悉，起码这个名词经常听到，因为它与我们现代社会通讯系统密切相关。那么，既然引力波和电磁波都是“波”，我们就来比较一下这两个“兄弟”，以此加深大家对这次引力波探测事件的理解。 1. 从赫兹实验到 LIGO 英国物理学家麦克斯韦于 1865 年预言电磁波；爱因斯坦于 1916 年预言引力波。 1887 年，赫兹在实验室里用一个简单的高压谐振电路第一次产生出电磁波 【 3 】 ，用一个简单的线圈便能接受到电磁波； 2016 年，美国的 LIGO 第一次探测到引力波 【 4 】 ，团队的主要研究人员就有上千，大型设备双臂长度 4 公里，造价高达 11 亿美元，见图 1 。 电磁波从预言到探测，历时 23 年；引力波从预言到探测，历时 100 年。 图 1 ：电磁波和引力波探测设备 从上面的数据可见，引力波的探测比电磁波的产生或接受困难多了。其根本原因是由于两者的强度相差非常大。 世界上存在着 4 种基本相互作用。其中的强相互作用和弱相互作用都是“短程力”，意味着它们只在微观世界很短的范围内起作用。 4 种相互作用中，引力是强度最弱的，它比电磁作用，至少要小 10 -35 倍。 加速运动的电荷 q 辐射电磁波，加速运动的质量 m 辐射引力波。 电磁波的强度能够容易地在实验室中被探测到，但从现在的技术观点看起来，强度比电磁波小三十几个数量级的引力波，不可能在实验室中测量到，也不太可能在近距离的普通天体运动中观测到。 根据广义相对论进行计算，最有可能探测到引力波的天文事件，是大质量星体的激烈运动。比如说，双中子星或双黑洞互相绕行最后融合的事件。那段过程中，双星系统将发射出巨大数量的引力波。对于宇宙中发生的此类事件，天文学家们已经研究很长时间了，事实上， 1947 年，在欧洲的华人物理学家胡宁发表的《广义相对论中的辐射阻尼》一文中，就最早对双星系统的引力辐射效应作出了理论证明 【 5 】 。 1975 年，两位学者从观测双中子星相互围绕对方公转的数据，间接证实了引力波的存在 【 6 】 ，并因此荣获 1993 年的诺贝尔物理奖。近年来，人们对双黑洞的碰撞融合过程进行了大量的计算机数值计算和图像模拟，也从统计学的角度，研究了各类质量的双黑洞碰撞在宇宙中发生的概率，及地球上探测到这些事件辐射的引力波的可能性。通过这些多方面详细深入的研究，科学家们对引力波的探测信心倍增，才在几十年前启动了 LIGO 的巨资大工程项目。并且，不仅仅是美国，还有欧洲的 VERGO ，印度的 LIGO ，日本的 KAGRA ，等等，都陆续在升级或建造中，见图 2b 。除此之外，还有探测引力波的空间站，比如 LISA 等，则定位于更为低频的引力波源。 图 2 （ a ）无线电通讯网（ b ）引力波的全球探测网 即使是黑洞碰撞产生的强大引力波，传播到地球时对地面上物质产生的影响也只是微乎其微，因为这些事件都是发生在很遥远的宇宙空间。话说回来，这也是人类的幸运，地球位于广漠宇宙中一片相对平静的空间区域，人类繁衍于一段比较安全的时间间隔。否则的话，我们也就不可能在这儿讨论引力波了。引力波和电磁波一样以光速传播，传播一定的距离需要时间，天文学中经常用光旅行所用的时间来表示距离，称之为“光年”。比如说，照在我们身上的太阳光就是太阳在 8 分钟之前发出来的，也就可以说，太阳离地球的距离是 8 “光分”。而 LIGO 这次探测到的引力波呢，则是两个黑洞 13 亿年前发出的，或者说，双黑洞与地球的距离是 13 亿光年。 这个黑洞融合事件辐射的引力波到达地球时，引起物体长度的相对变化只有 10 -21 。这个数字是什么意思呢？如果有一根棍子，像地球半径（ R=6400 公里）那么长，那么，黑洞来的引力波将引起这根棍子的长度变化 dL=10 -21 R=10 -11 mm （ 1 毫米的一百亿分之一！）。 我们无法做出一根和地球半径一样长的棍子，但科学家们尽量延长探测臂的长度。比如 LIGO 两臂的长度均为 4 公里，因此，引力波将使得每个臂的长度变化 dL=4x10 -18 m 。 用什么“尺子”来测量这么小的长度变化？科学家们又请出了引力波的大哥 - 电磁波，以激光的面貌出现。所用仪器是和 1887 年迈克耳逊的干涉仪 【 7 】 基本同样的原理。干涉仪向不同方向发出两束激光，在两个长臂中来回后进行干涉，从干涉图像则可以测量出两臂长度的微小差异。这种设备是爱因斯坦的幸运神，当年迈克耳孙和莫雷使用这种干涉仪进行的实验，证实了以太的不存在，启发了狭义相对论。 130 年之后的干涉仪已经面目全非，叫做激光干涉仪，这次又用它证明了爱因斯坦的广义相对论。 激光干涉仪也不仅仅帮爱因斯坦的忙，它们是物理实验室中常见的设备，多次为科学立下汗马功劳。不过， LIGO 将这种仪器的尺寸扩大到了极致，将其功能也发挥到了极致 【8】 ，使得长度 测量 的精度达到了 10 -18 m，是原子核的尺度的一千分之一 ，这才创造出了 GW150914 这个第一次 。 首先，科学家们让两束激光在长臂中来来回回地跑了 280 次之后再互相干涉，这样就把两臂的有效长度提高了 280 倍，使得引力波引起的长度变化增加到 10 -15 米左右，这是原子核的尺度。为了使这些激光“长跑运动员”有足够的精力跑完这么长的距离，使用的高强度激光最后功率达到 750 千瓦。为了减小损耗， LIGO 的激光臂全部安置于真空腔内，使用超洁净的镜片，其真空腔体积仅次于欧洲的大型强子对撞机（ LHC ），气压为万亿分之一个大气压。 这一切做到了极致的标准，才使 LIGO 检测到这么微弱的距离变化，这是精密测量科学的胜利。从赫兹探测电磁波的线圈，到 LIGO 这种大型精密设备，表明了人类科学技术的巨大进步。 下面，我们再来从数学和理论物理的角度，来认识一下电磁波和引力波这两兄弟。 2. 波动方程 理论物理学家们能够预言电磁波和引力波，因为它们都满足波动方程： 图 3 ：电磁波和引力波的波动方程和波源的不同辐射图案 电磁波的方程从麦克斯韦理论得到，引力波的方程从广义相对论得到。麦克斯韦方程是线性的，引力场方程本来是非线性的，但研究引力波向远处传播时，可以利用弱场近似将方程线性化而得到与电磁场类似形式的波动方程。简单而言，图 3 所示的两个波动方程，是一个同类型的等式。等式左边是微分算子作用在波动的物理量上，右边则是产生波动的波源。 电磁波的情况，电磁势（及相关的电磁场）是波动物理量，是一个矢量。电荷电流是波源。 引力波的情形，波动的物理量及波源的情况都比较复杂一些，它们都是 2 阶张量，或简称张量。图 3 中可见，矢量用一个指标表示，张量用两个指标表示。因而，张量比矢量有更多的分量。广义相对论中用度规张量来描述引力场。度规就像是度量空间的一把尺子，或者可以把它与坐标关联起来，这也就是为什么我们在解释时空弯曲时经常用类似坐标的“网格”来比喻的原因之一。因为所谓时空弯曲了，就是度规张量扭曲了，或可以看成是，坐标格子变形了。 因此，电磁波是电场（磁场）矢量场的波动；引力波是度规张量的波动。 图 3 最右边的两个图案，说明电磁波源和引力波源辐射类型的区别：电磁波起于偶极辐射，引力波起于四极辐射。 图 4 ：偶极辐射和四极辐射 引力源与电磁源有一个很重要的区别：电磁作用归根结底是电荷 q 引起的（因为至今没有发现磁单极子），引力是由质量 m 引起的，也可以将其称之为“引力荷”。但是，电荷有正负两种，质量却只有一种。因此，电磁辐射的最基本单元是偶极辐射，而引力辐射的最低序是四极子辐射，见图 4 。一个像“哑铃形状”的物体旋转，便会产生随时间变化的四极矩，在天文上可以由双星系统来实现。当一个大质量物体的四极矩发生迅速变化时，就会辐射出强引力波，双黑洞的旋转融合过程中正好提供了巨大的引力四极矩变化。 此外，正负电荷间有同性相斥、异性相吸的特点，使得电磁力既有吸引力，也有排斥力。但引力却只有吸引力一种。 也正因为电荷有正负之分，可以利用这个正负抵消的性质来屏蔽电磁力。而引力场不能靠类似的方法屏蔽。不过，因为广义相对论将引力场解释为几何效应，在局部范围内，可以用等效原理，借助一个自由落体坐标系将引力场消除。电磁场则不能几何化。 从量子理论的角度来看，电磁波是由静止质量为零，自旋为 1 的光子组成，而引力波是由静止质量为零，自旋为 2 的引力子组成。电磁波能与物质相互作用，被反射或吸收，但引力波与物质相互作用非常微弱，会引起与潮汐力类似的伸缩作用，但在物质中通过时的吸收率极低。 3.引力波的未来 1887 年，赫兹发现电磁波后，在他发表文章的结语处写道 “我不认为我发现的无线电磁波会有任何实际用途” 。而当时两位 20 多岁的年轻人，马可尼和特斯拉，却从赫兹的实验中突生梦想，逐步地计划并实现了将电磁波用于通讯上。如今，电磁波对当今人类文明的进步和发展之重要性已经毋庸置疑，众人皆知。 爱因斯坦预言引力波的时候，也认为人类恐怕永远也探测不到引力波，他当然也不可能预料引力波是否可以对人类有任何实际用途。可见，科学技术的发展有时候是很难预料的。 四种相互作用中，只有引力和电磁力一样，具有“长程”的性质。长程力才有可能用于远距离的观测和测量。虽然引力很弱，但既然在天文领域及宇宙的范围内可以探测到它们，那就有可能将来在天文和宇宙学的研究中首先应用它们。近几年来发现的暗物质和暗能量，都是只有引力效应而对电磁作用没有反应，引力波及相关的探测也许能帮助这方面的研究。 总之，这次的 GW150914 事件只是引力探索中的一个开端，远没有结束。科学家们还需要期待更多的结果。 参考资料： 【 1 】 Einstein, A., Rosen, N.: On Gravitational Waves. In:Journal of the Franklin Institute 223 (1937), 43–54. 【 2 】 Einstein, A., Infeld, L., Hoffmann, B.: The GravitationalEquations and the Problem of Motion. In: Annales of Mathematics 39 (1938),65–100. 【 3 】张之翔 . 赫兹和电磁波的发现 . 物理 ,1989, 18(5): 0-0. 【 4 】 The LIGO Scientific Collaboration, Virgo Collaboration.Observation of gravitational waves from a binary black hole merger . Phys.Rev. Lett. , 2016, 116(6). 【 5 】 Hu, N.: Radiation Damping in the Gravitational Field. In:Proceedings of the Royal Irish Academy 51A (1947), 87–111. 【 6 】 Hulse, R. A. Taylor, J. H. ， Discoveryof a pulsar in a binary system ， Astrophysical Journal, vol. 195, Jan.15, 1975, pt. 2, p. L51-L53. http://adsabs.harvard.edu/full/1975ApJ...195L..51H 【 7 】维基百科： https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%BF%88%E5%85%8B%E8%80%B3%E5%AD%99%E5%B9%B2%E6%B6%89%E4%BB%AA 【8】 https://www.ligo.caltech.edu/page/ligos-ifo

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【物理学的足迹】1895年 马可尼实现电磁波远距离传送

Penrose 2016-1-28 11:14

1895 年 马可尼实现电磁波远距离传送 节选自“改变世界的科学” 丛书 之《物理学的足迹》 http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=22926do=blogid=946900 图1. 伽利尔摩·马可尼 我们看谍战片时，常常看到我地下工作者们在一个小方盒子上面有规律地摁圆按钮，“滴滴，滴，滴滴滴……”，那就是他们在秘密给中央发电报汇报重要情报。电报是电磁波的最早的应用之一，在无线电波、卫星电视、 WiFi 和 3G 等电磁波充斥人们生活环境的今天，你也许想象不到当年人们对拥有“千里眼”和“顺风耳”的渴望。 在 19 世纪中叶还是一个“通讯基本靠吼”的时代，也许飞鸽传书和快马加急还是当时最快的通讯方式之一。当麦克斯韦预言的电磁波最终被赫兹的实验所证实时，人们对电磁波的应用同样充满了期待。 1894 年，意大利的一名年仅 20 岁的年青人伽利尔摩·马可尼注意到了赫兹的实验，他敏锐地意识到电磁波的传输不需要实际的线路，直接在空中就可以传播，因此电磁波可能具有更远的传播距离。一年后，马可尼制作了一个可以发射无线电波的机器，具有商业头脑的他紧接着申请了发明专利并注册了公司。 1899 年，马可尼用他的仪器证明了电磁波确实可以远距离传输——在英吉利海峡的彼岸接收到了他发射的电磁波信号！神奇的无线电波传输距离的记录还在不断地被马可尼刷新， 1901 年，马可尼再次将无线电信息成功地穿越大西洋（从英国到加拿大）， 1910 年则从爱尔兰传到了阿根廷！ 图3. 无线电波传播方式 如今，我们知道无线电波实际上是电磁波家族的“老大哥”，它具有毫米以上的波长和 300GHz 以上的频率，无线电之所以能够远距离传输，是因为我们的地球上空大气层中存在一个电离层，发射到天空的电磁波（天波）会被电离层反射，从而被很远的接收站收到。无线电波也可以直接在地面附近传播（地波），通过基站被进一步将信号放大并传到下一个基站，不断接力下去而传播很远的距离。 1909 年，马可尼因无线电的发明和应用与布劳恩一起获得了诺贝尔物理学奖。同年，无线电的重要作用在一次海难中得到了充分的体现。当时，共和国号汽船由于碰撞遭到毁坏而沉入海底，幸亏及时发送求救电报，除了六人以外大部分船员幸免于难。而 1912 年泰坦尼克号沉没酿成数千人死亡的悲剧原因之一，是离得最近的加利福尼亚号上电报员关闭了电报机而未能及时收到求救电报！ 无线电的发明在新闻、军事、科研等各个方面起到了巨大的推动作用，为此，马可尼被公认为 “历史上最有影响的 100 人”之一，名次紧紧跟在法拉第、麦克斯韦和爱迪生之后。 图3. 无线电的应用 【丛书简介】 “改变世界的科学”丛书是针对青少年编著的一套大型科普图书，含数学、物理学、化学、天文学、地学、生物学、医学、农学、计算机科学等9个分册，以编年体的形式呈现，图文并茂地叙说人类历史上20 000年来最重大的科学发现。本丛书为上海市“十二五”重点图书。 丛书各分册均按照时间顺序来回顾、概括人类的科学活动，以科学发现的历史为主，兼及科学机构的兴衰、科学教育的发展、科学社团的变迁等。丛书通俗易懂，对于青少年了解科学知识、领悟科学方法、弘扬科学精神，乃至对于提高国民的整体科学文化素养，都将起到积极的促进作用。

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“真空中光速不变”假设存在的逻辑问题

热度 7 jmluo0922 2015-12-7 16:08

在上篇博客我提出这个问题，现在将我的想法公开与大家分享； 光在真空中传播，当遇到一定厚度的介质时，在界面上会产生反射，进入介质会折射，之后是有衰减的传播，速度小于真空中的传播速度，并由介质的折射率决定。出介质后，光又恢复为真空中的传播行为。 由麦克期韦方程组容易得出，电磁波（光）在真空中的传播速度由真空介电常数 ε 0 ，与磁导率 μ 0 决定。 从微观结构的角度来讲，介质由原子分子组成，原子分子是真空中分布的运动带电粒子； 从本质上讲，光子通过介质等同于通过了有运动带电粒子分布的真空区域； 没有证据表明，真空中带电粒子（电子与原子核）的存在会改变真空的介电性质 ε 0 ，以及磁导率 μ 0 。 因此，光在通过有带电粒子分布的真空区域时，速度不应该变化。 然而，实验结果表明，光通过介质时，在介质中传播速度会降低，并且伴有色散的发生，即频率不同速度是不同的。 我认为，真空中光的传播是需要传播介质（以太）的，带电粒子对以太的分布应该有影响 ， 这样才有 可能 消除上述矛盾。 根据以上分析，我认为“真空中光速不变”假设的内在逻辑是荒谬的！

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对光本性的看法：亚光子粒群波

zca1965 2015-10-26 21:27

亚光子粒群波 张崇安 根据空实二源，不存在连续媒介。光和电磁波也是一种微小粒子在牛顿空间中的运动现象。该粒子称之为亚光子。它可以被电子吸收排放，其逃逸电子的速度为光速常数。由于发射源通常呈现周期运动或受周期力作用，发射出的粒子群流多呈现规则间隔，在自然空间中惯性运动，其能量此起彼伏，服从波动方程，称为亚光子粒群波。主要观点如下。 1、 电子对亚光子吸收排放 电子就是亚光子的母体。正常电子可以吸收散乱亚光子变为肥电子，可以释放整齐亚光子列形成光子。吸收和释放过程服从动量守恒定律，可以导致电子在原子内部的能级跃迁。由于物体内含有大量的电子，就可以与亚光子流发生作用，形成电磁作用。 2、 逃逸光速常数和光速伽俐略合成律 电子是非常致密的粒子，其内部密度达到了黑洞级别。当电子内部的亚光子相对于电子速度达到光速时，可以逃离电子——这就是逃逸光速常数。由于电子绕核旋转，相对于其栖居的物体平均速度为零，光速常数宏观表现为光子相对于发射源的速度。真空光速可以叠加光源、次光源速度形成光速的矢量合成，由此可以解释迈莫实验、双星观察、斐索实验。 3 、亚光子质量及其与光速常数、普朗克常数的关系 把 X 射线看作亚光子列，用能量守恒和动量守恒律，可以导出含亚光子质量 ，不含普朗克常数 的新康普顿散射式： 。计算出亚光子质量为 3.69186×10 -51 （ Kg ） 。在承认旧康普顿散射式数学成立基础上，可以得出： ，其中 为单位时间。 4 、光波、电磁波、几率波的本性都是规则间隔的亚光子群流 电子存在于物体内部，而其吐出的亚光子要在物体内部迂回曲折，反复吸收发射，最后只有物体表面亚光子跃出物体形成电磁辐射。由于发射光的电子在原子内部的数量、排列、运行状况不同，发射出的亚光子队列就带上原子内部特征——这就是光谱；大量电子的周期运动，其发射巨大数目的亚光子群多呈现周期性，并且其发射方向垂直于光源表面，就形成不同形状的电磁波、光波。这就是次光源现象，服从惠更斯原理，却不同媒介波和几率波。 5、 光和电子的干涉衍射现象 光的干涉衍射现象的本质是规则间隔亚光子群流经过次光源调整后亚光子群密集度重新分布，而屏对于亚光子群密集度选择性的吸收、排放的结果。由于电子发射多呈现周期性，如果有次电子源，也可以调整电子群的密集度，形成电子的干涉衍射现象。 6、 亚光子海洋压力导致的引力观 各个星系内部空间有大量的亚光子，形成区域密集度不同的海洋。由于物体总是吸收散乱亚光子吐出并射向远方整齐亚光子列，使得物体内部的亚光子海洋密度总是小于物体周边，由此形成物体自内向外的亚光子海洋密集度增大的梯度。这个梯度在任何两个物体之间的空间重叠，若考虑亚光子是构成任何物体的原始粒子、物体内部电子的含量与物体的密度成正比，就可以导出引力定律的基本模式。 7 、亚光子海洋磨损现象 亚光子海对穿行于其中的光子形成磨损，降低了光子的能量和频率。磨损程度与穿行亚距离成正比，此即哈勃红移成因。据此也可以解释奥伯斯佯缪。（完）

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第六感的科学解释

ZhihuaWang 2015-8-11 06:43

大部分人都相信除眼、耳、鼻、舌、身之外存在着第六感觉，很多人也曾听说过或者亲身经历过灵异现象，比如鬼上身，丢魂、心灵感应等，而我们至今无法科学合理地解释其中的缘由。这些形而上的问题一天得不到完美的解释，投机分子就会一天利用人们精神上的迷惑制造出各种歪门邪道来。我们该如何看待这些似是而非的唯心的问题呢？ 精神活动的基本单位可以理解为意识，人类大脑中有大约100亿个神经细胞，每一刻都在进行着比天河二号复杂得多的意识运算，那么意识是如何形成的呢？曾经魔岩三杰之一的张楚有一首歌这样唱的：姑娘姑娘，漂亮漂亮；警察警察，拿着手枪。我们就以此为例扼要地分析一下。当看到漂亮姑娘，正常雄性的初级反应是劫个色，如果把大脑意识简化应该是这样的，感觉器官把姑娘漂亮的信息传递给感觉神经元A，A再把信息传递给指令神经元B，B进而给运动系统做出劫色的指令；然而人类社会比较复杂，劫个色有可能付出惨重的代价，后面的警察拿着枪呢，于是经过几百万年的进化，出现了调度神经元C；A把漂亮姑娘和拿枪警察的信息传递给C，C对利弊做一番加减乘除的计算，然后通知B这个色值不值得劫，于是ABC之间形成了一个神经回路。又过了几百万年，大脑神经元像传销组织一样层层递进，演化出了极为复杂的网络调控系统，要透彻地研究精神活动比警察破传销案困难得多。 神经元之间通过突触来交流信息，突触触发目标神经元的动作电位，从而把信息传递给下一级神经元 ，突触的触发类似于单个二极管的01开关变化 。每个神经元的细胞膜上存在着2000多个突触连接，可以想见整个大脑神经回路的数量是多到难以估算的。意识就存在在这些神经回路中，每一条记忆都是一个特定神经回路的电流传导，学习和记忆是新的神经回路在形成，忘却的记忆是特定神经回路的退化，当你想着某件事情时，其对应的神经回路正在发生电流传导，当张雨生天天想你的时候，和你对应的神经回路天天都处在激活的状态。 仔细观察一下神经元就会发现，静息状态下其细胞膜是个完美的电容，而动作电位发生时沿着轴突有个一过性的电流，该电流是正电荷的离子翻转变化形成的，不是常见的电子流，我们可以称之为假电流。如果更加细致地观察下这个假电流，会发现它像极了电磁线圈，而整个个神经元像极了电容-线圈电磁振荡器 （如下图所示）。你可能已经猜到，这就是一个完美的无线电发射装置。 (神经元动作电位) （神经元动作电位） （电容-线圈电磁振荡器） （无线电波的产生） ( http://www.qsl.net/vr2ls/knowings/radiowave/radiowave.html ) 科学家其实已经观测到大脑存在着低频的电磁波（20 Hz），光头常常被形容为灯泡，如果我们把大脑所发出的电磁波调频到可见光的波段，就会发现大脑的确发着五颜六色缤纷绚烂的光，尽管可能不会有40瓦那么亮。也就是说人的意识产生的低频电磁波其实充斥着整个空间，千里之外，你无声黑白。同样的道理，无线电发射器也可以用作收音机的天线，接收着黑白无声的你。当然这种信号可能低到只有数个光子，千里之外的形象就更加模糊难辨了。那么心灵感应的时候发生了什么呢？ 弹吉他的人都知道，首先要学会调音，即通过谐频共振的方式把六根弦的调统一起来，当你奏响一个音，其频率恰好是另外一个弦的固有频率时，那根弦就会随之震荡，两者相合，余韵袅袅。在中国古代，有人曾有用这个原理制作暗器。谐频共振离不开吉他的共振箱，正是它介导了两根弦之间的能量传递。说到这，估计你又明白了，不错，心灵感应时发生了神经回路电流振荡间的谐频共振。就像很多人都曾在亲人弥留之际，幻听到亲人的呼唤。一个强有力的证据是，这种心灵感应往往只发生在亲属或者亲密的人之间，显而易见，亲属或亲密的人之间因为遗传或共同生活的原因形成了相同或相似的神经回路（比如《简爱》中的情节），二者之间具有相同或相似的固有频率，为谐频共振的发生提供了客观条件。那么这么微弱的信号是怎么就恰巧传递到了千万里之外的人，而没有衰败或被其他事物吸收的呢？ 创造出20世纪的科学家特斯拉曾经试图利用大气电离层和大地之间的电磁振荡发电，他观测到电离层和大地之间存在着低频的电磁振荡（80 Hz），这种低频电磁波非常类似人体的固有频率。因而我猜测，在特定的大气环境下，电离层和大地形成的电容极有可能充当了共振箱的角色，介导两个人大脑意识电磁波的谐频共振。可能正常情况下，大脑意识所产生的电磁波相当微弱，但在特定的情况下，比如弥留之际未完成的心愿，或者强烈的爱恨，使这种电磁波强大到被远方拥有相似神经回路的受众感知的程度。 同样的原理或许还可以用来解释中医里的气、一见钟情、催眠等问题。如果我们能够更细致地了解这种作用机制，对未来将产生不可估量的影响： 1. 只需要在房间放置一个Moderm （放大、发送、接收、翻译信号），我们就可以实现脑联网，意识远程传输； 2. 进行灌入式学习，将知识一股脑儿填满学生的大脑，学习的过程化主动为被动； 3. 通过意识电磁波的读取与写入治疗精神疾病； 4. 进行意识控制（这个貌似已经被恐怖组织在利用了）。 以上内容纯属瞎扯，如有雷同纯属偶然！

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从电磁波微分方程探电磁波的本质特征

热度 3 lwg 2015-7-25 19:27

从电磁波微分方程探电磁波的本质特征 ——兼论电荷匀速圆周运动不可能产生电磁波辐射 是由麦克斯韦尔方程组导出的、著名的电磁波微分方程。从方程可见，空间中某点电场强度 E 对时间t的二阶微商不为零，才可以引发电磁场的二阶涟漪——即通常概念所说的“电磁波”辐射。 对于电荷沿直线加速运动，可以引起空间中某点的电场强度 Ｅ （或磁场强度 Ｂ ）对时间的二阶微商不为零，应该是没有异议的；由此可以产生通常概念上的电磁波辐射，也是早已被证明的事实。 对于电荷做匀速圆周运动，不可以引起空间中某点的电场强度 Ｅ （或磁场强度 Ｂ ）对时间的二阶微商不为零，应该也是没有异议的；因此，坚持——在电荷做匀速圆周运动时，也要辐射“电磁波”——这个传统观点，在理论上是荒谬的。 为什么会产生上述错误认识呢？ 根本原因在于，按照麦克斯韦尔方程组，应该还会产生电磁场对时间的一阶微商不为零的时空涟漪，该时空涟漪就是德布罗意所谓的“物质波”。它和电磁波的显著区别是：电磁波对应有能量流矢量，物质波并不对应有能量流矢量。 虽然，物质波并不对应有能量的时空转移，仅仅对应着能量存在形式在 B - E 之间的起伏变化，但是，其物理效应仍然是可以从电磁场对电荷运动施加的、洛伦兹力的变化得到检验的。 基于电动力学基本定律，考虑推迟势（准确应该称为“提前量”）的影响，氢原子的稳定性及能级现象，都可以得到合理的解释——氢原子中电子和质子的运动，是在自感和互感产生的电磁场一阶涟漪（物质波）环境下的运动。其稳态，对应仅有电磁场的一阶涟漪；其暂态（产生电磁波辐射），对应在能级间的跃迁。

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答吴新忠博士有关电磁辐射的问题

热度 3 jmluo0922 2015-3-4 14:24

带电粒子及其组成的体系，由于运动或受外界作用，会产生电磁辐射，波长可以从无线电长波到伽玛射线。不同波长与辐射源是密切相关的，辐射源的结构决定了电磁辐射的性质以及波长范围。 作为由带电粒子构成的宏观物体，实际上存在丰富的物质结构层次，例如，一个块状金属，常温情况下是宏观固体，从微观来看，有晶相、晶粒、纳米微晶、晶格、原子、电子与原子核等结构层次。不同的结构层次具有完全不同力学结构性质,因此具有特定的电磁辐射波段。金属物体的电磁辐射特征，应该通过这些结构层次力学性质进行理解，不同波段的电磁波是由不同物质结构的响应和能量交换实现的。 金属中的自由电子在外界周期性电场作用下振动可以产生无线电波；晶格振动产生红外波，原子中的电子轨道振动产生可见光波，原子核振动产生伽玛射线，这已经成为物理学教材中常识性知识。因此，我们不能用原子中电子轨道振动的辐射性质来理解无线电波，也不能用LC振荡产生的无线电波来解释由原子轨道共振所产生的可见光（所谓光子）的行为。虽然从本质上来讲都是由运动带电粒子产生，但具有完全不同的电磁环境和力学条件。就如同低音贝司不可能发出长笛的声调。 高温物体发出的，可见光波段的电磁辐射只能由晶格原子中电子轨道的共振产生，因此用热运动能量均分定律、电偶极振子来描述是完全脱离实际的。黑体辐射紫外灾害就是由于采用了错误发光对象来理解原子轨道共振现象，导致的“张冠李戴”式的谬误。 我认为采用原子轨道共振产生的线光谱辐射得到的光子的性质和特征，来解释所有的电磁波现象，是完全徒劳的做法。理解电磁辐射问题，应该根据不同波段由物质不同层次结构产生，针具体的情况进行分析才不会产生错误。

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毫米波通信：潜力和挑战

热度 1 ComeOnBoy 2015-3-2 22:26

毫米波通信特点：高带宽，高远场增益 利用天线阵实现波束成形（beamforming）和空间复用（spatial multiplexing） 波束成形：波束成形是天线技术与数字信号处理技术的结合，目的用于定向信号传输或接收。 波束成形，并非新名词，其实它是一项经典的传统天线技术。 空间复用：空间复用就是在接收端和发射端使用多副天线，充分利用空间传播中的多径分量，在同一频带上使用多个数据通道（ＭＩＭＯ子信道）发射信号，从而使得容量随着天线数量的增加而线性增加。这种信道容量的增加不需要占用额外的带宽，也不需要消耗额外的发射功率，因此是提高信道和系统容量一种非常有效的手段。 下图为不同频率的电磁波在空气中的衰减。可以看到并不是频率越高其衰减越大。图中标出的氧气水二氧化碳等，表示该频率下主要吸收电磁波的空气成分。 文章指出，毫米波在100-200m视距和非视距传播都是可行的。 参考：Millimeter-Wave Cellular Wireless Networks: Potentials and Challenges ， Sundeep Rangan

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[转载]宋文淼先生谈相对论和在流体力学

yangxintie1 2015-1-2 10:17

新年好！ 现在这里是2015年的新年的第六个小时。在过去的一年里，你给我写了很多信。特别是有一封信中，你所表达的在德国作访问学者时，对于那里的信教的教友们的仰慕之情，更是令我感动。其实我更本质的也只是一个信仰的仰慕者，只是由仰慕而渐渐地转向追求。（.....略去部分另文登载） 我只想告诉你，科学的道路是无限广阔的。哲学的领域里也是熙熙攘攘的，只要有人信着神的话语。神的话语确实是像罗素所说的，超越古希腊的理性和逻辑的，但是祂绝不是不实在的。它是属于“神话时代”的，是哲学和科学的根，因为神话时代才是人类历史的“无限”，比人间民族国家的历史，长远得像“无限”那样的恒久。科学和哲学都是属于有限论域的，只要努力去把握那个有限论域的，科学都是有用处的。 你让我看看相对论在力学中的应用。我不是不想看，而是没有精力，真正没有精力了。 我在研究麦克斯韦理论以前，看过一些力学，麦克斯韦理论就是从力学中来的。但是发展到电磁波和“光”，电磁理论有了完全不同于“力学波”的属性。“电磁波”和电磁场是独立的，或者说是分离的。力学波和场也应该是可分离的，但是分离的和不分离的两部分的属性是不一样的。电磁波和力学波最大的差别就是它是能够在真空中传播的，而力学波是不能在真空中传播的。我总是觉得应该把数学的理论和物理的实在相分开。真空我们讨论的就只是“纯粹理念”中的抽象的“真空”。就是空间理念的“抽象”。真空中不传播声音，是能够直接感受的。在介质中力学波也是可以分离成纵波和横波的，但是本质上是同时出现和传播的。电磁波中实际上只有横波，没有力学波中的纵波。所以电磁波可以进行数学上的比较严格的分析。它不遵循罗伦茨规范的。所以杨振宁的规范场论是不能用在电磁波和光的研究上的。但是罗伦茨规范在一定条件下应该可以近似地用于某些力学问题，这也就是说，广义相对论在力学特别流体力学中可以在某些近似条件下可以得到有价值的应用，完全是可能的。 这些问题到2015年应该重点的来讨论了。在新年伊始，先不谈那些枯燥的问题了。还是祝你 新年快乐，万事如意。 宋文淼 我很感激宋先生来信！是他在我探讨这一切理论关系的时候支持了我，并告诉黄志洵教授他的意见，黄教授也支持我进行探索，转眼十几年了，是力学在相对论发展中间应用，而不是相对论在力学中的应用，（这种力学把相对论变换当作近似算法一直在用着）。我出活慢，转载宋老师的信，也算是一种感谢，尽管我是无神论和唯物论者，不妨碍我对宋老师的尊敬。他信中关于神的叙述和相对论无关，另文登载. 顺便择录一篇报道：最新研究证:引力场或具流体性质 存在湍动漩涡 http://space.kexue.com/2014/0611/38465.html 对这个又如何解释呢，肯定又会引起新的理论交叉

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牛顿遇见老子2：科研的三个基本原则。

热度 2 fengjiegeng 2014-12-28 23:33

引力欲退遇阻拦，严谨求实来破冰 （接文1） 1Hz… 8Hz… 1Hz… 8Hz… …… 牛顿的脑电波在这个区间，荡来荡去，就像一台收音机，被人调节着频道旋钮一样。 …… 突然，牛顿感觉到自己悬浮在空中，四周明亮，但又不刺眼，一望无垠，不知道光来自何处，自己念一动，想到哪里，就可以飞到哪里，感觉好自在。 “怎么回事？我在哪里？” “刚刚与老子谈完话就回屋睡觉了！还记得万有引力被我否决了！” “这是在梦里？” “在梦里，还能感觉到自己在梦里，还能毫无障碍地回忆清醒时的知识？” “ 1+1 等于几？等于 2 。不，不应该是梦，因为我有清醒状态下一样的逻辑思维！” “神奇！” 牛顿一边飞来飞去，体会着这种莫名的感觉，一边不断地思索着答案。 …… 大脑犹如一台调频收发机，可以在一定波段内工作：当在 8Hz 以上时，可以形成逻辑思考，指挥身体，按照现代物理规则，与万物进行互动，叫做显意识活动；当在 8Hz 以下时，可以形成神识，脱离身体，按照某种自然规律，与万物互通信息，叫做潜意识活动。 然而，显意识和潜意识，两者从不单纯存在，而是大致以 8Hz 为界限，脑频向上升高，显意识成分大，起主导作用，脑频向下降低，潜意识成分大，起主导作用。 通俗来讲，白天醒来，在显意识主导下，我们犹如一台忽略了联网功能的电脑，独立工作着；夜晚入睡，在潜意识主导下，我们犹如一台开启了联网功能的电脑，但肢体休眠了，不再依靠肢体来工作了。 其中，当脑波稳定在 4~7Hz 之间时，显潜成分大致相当，意识活动便亦真亦幻，这是一个神奇的状态，勉强起个名，叫做 。入睡、醒来，都要经过这个区间，梦魇，就是发生在这里的奇特现象之一。 由此，我们便可以理解所见到的、经历的各种特异现象。比如： 德国化学家凯库勒，在梦中发现了苯分子式；奥地利生物学家洛伊，在梦中发现了神经冲动的化学传递，为此获得1936年诺贝尔生理学和医学奖；化学教授门捷列夫，在梦中发现了元素周期表；埃利亚斯·豪，在梦中发现了缝纫机的针头制作方式，等等。 “东方这块土地太神奇，做梦都跟西方不一样！ …… ” 显然，这对于牛顿还是新鲜事物，他好奇地享受着这种感觉。 …… 这时，四周出现了一大群人，围住了自己，里三层，外三层，人山人海。 牛顿看了看，前面几位都认识，卡文迪许、爱因斯坦、霍尔顿 . 阿尔普、费恩曼、霍金、赵忠尧、安德逊、迈克尔逊、莫雷、哈勃、哈雷、 …… 都是老同行，多年后再见面，工作都调动了，有的在天堂，有的在人间，当然，也有些在地狱。 “牛老，你发现了万有引力，并创建了引力定律，而且，太阳系行星的轨道数据也证实了定律是正确的，为什么还要否定万有引力呢？” “牛老，引力发展到现在，可以解释水星近日进动，可以解释行星摄动现象，可以解释地球潮汐现象，可以解释行星的轨道运动 …… 没了引力，这些现象如何解释呢？” “牛老，在万有引力的指导下，发现了暗物质，启发了引力场，这些是认识宇宙的门，否定了引力，不成了 吗？” “牛老，没有引力定律，我们如何计算、指导飞船进入太空？” …… 一阵七嘴八舌，人群里，弥漫着一种恐慌的味道，打断了牛顿对奇特感觉的享受。 牛顿用食指挡住嘴唇，“嘘 ~ ，淡定！” “牛老，万有引力是物理（宏观）的基石，它将宇宙从神学里解放了出来，引领我们建造了一个科学的万里长城，使人类能够登高望远，走向太空，登陆月球，深入宇宙 …… ” “牛老，没有了万有引力，物理大厦轰然倒塌，我们拿什么去认识宇宙？” …… 人群噪杂，一下子淡定不下来，牛顿心想：好吧，达则兼善天下，就给大家汇报一下吧。 牛顿反问大家：“万有引力真的这么重要吗？那为什么 ？” 人群顿时鸦雀无声，是呀，在微观物理世界里，没有任何现象能够解释 。 牛顿接着说：“宏观由微观构成，在微观里说不通的引力，在宏观里就能站得住脚吗？面对此情况，不但不质疑引力，反而为它寻找存在的理由，尤其是认为 ，这种千方百计地维护，难道说不正是 吗？我牛逼顿不值得迷信！” 大家你看我，我看你，是呀，谁质疑过引力呢？！ 牛顿：“从地心说到日心说，从封建主义到资本主义再到社会主义， …… ，哪次世界观的进步，不是建立在 的主旋律上？！” 牛顿的一连串反问，铿锵有力，将大家的思想拉到了山顶：是呀！一切知识，甚至整个文明，都是由人创造，用于认识、利用世界的工具，不敢合理地质疑它，那就意味着，不会有创新、发展。 看到大家都在沉思，牛顿心想，得从根本思想入手，设法突破大家的定势思维，才能创造出更进一步的知识。于是，语重心长地说： “在讨论具体问题之前，我想从三个原则说起，那就是：搞科学的人，要有 ，要有 ，要有 ，三者缺一不可。这些原则，对于科学工作者，就像进入陌生森林后，进行狩猎时的森林向导。没有这个向导，我们就容易进入定势思维，在科学里搞迷信活动。” 这时，天空出现一行大字： 即鹿无虞，惟入于林中；君子几，不如舍，往吝。 散发着幽幽的蓝光，不一会儿便消失了。 望着这行大字，牛顿心想：呵！心理想什么，幻境就会出现什么，神奇的幻境，这些年，自己对中国的古文明感兴趣，随便看些都受益匪浅啊。 大家抬头，看着空中这句话，像在报告厅里看大屏幕一样，频频点头，一致赞同牛老的观点 ，耐心地等牛老继续。 牛顿盯着字，清了清嗓子，望着人群，接着说： “第一个原则，中观思想：就是任何理论，要时刻拿得起、放得下，它被人在实践中总结出来，用以指导下一步实践，并在新的实践中经检验，不断被改进。 所以说，它是工具，是人类认识世界的工具，不是 的工具。 所以说，不能让一些理论一叶障目，而不见其它理论的可能性，不能让一些工具奴役我们，而不再寻找更先进的工具。 关于这一点，要向毛泽东学习，他的实践论，就是这个意思，指导他的团队，成功完成了一个 的项目，我们谁能申请到这么大的项目，并成功完成它？” 大家一阵儿会心地笑：是呀，不能固守一个理论，要根据实践，随时调整啊，要解放思想、实事求是呀！ 这时，空中刷出新的 PPT 信息： 道，不可须臾离，可离非道。是故君子戒慎乎其所不睹，恐惧乎其所不闻。莫见乎隐，莫显乎微，故君子慎其独。 大家静了下来，结合牛老前面的话，仔细琢磨着这句话的深刻含义。 牛顿看了一会儿，心想：这段话来自《中庸》，可勉强理解为 ，希望大家用心体悟它的具体含义，悟的价值远大于听的价值。 然后，接着说： “第二个原则，严谨的逻辑，分两点： 一，分析现象的原理时，尽量先确定其决定因素，这叫定性，如果实在确定不了，那就找最逼近的，时刻存着疑问，日后有问题再来这里修改，然后，再去搞这些因素之间的数学方程式，这叫定量。如果定性没搞好，就埋着脑袋去搞定量的数学方程式，恐怕还不如摸彩票。 几百年过去了，我们的发现越来越多，物理大厦越建越宏伟，但蒙在大厦上的乌云也越来越多，能一扫乌云的扫帚，很好用的，在哪里？然而，摸彩票，至少一年还能中几个。 为什么？ 因为，科学就像淘金，但很少有人看重 ，而是看重 。” 人群里传出一阵会意地笑声。 “二，确定其决定性因素，就是从现象推导出原因来，即执果朔因，要保证推出的原因是正确的，得证明这个因对于这个现象，是唯一的，否则，这是错误推导，但绝大部分，是无法进行唯一性证明的，因此，绝大多数理论都存在 。 举个例子：电视中正在下雨，将其看做结果，它的原因，可能是人工洒水，可能是大气层降雨，这就是原因的 ，但绝大多数观众感受到的，是真实的下雨天，这就是不可靠的归因，要想其可靠，除非你能证明 。” 牛顿说完，心念一动，在天空刷出新的信息： 物有本末，事有终始，知所先后，则近道矣。 大家抬头默默地看着，并反省自己的工作，而后发出感叹：是呀！轻于 ，重于 ，急于 ，这些成果，又有多少不是 呀！ 在这时，牛顿端起冒着热气的咖啡，缓缓地呷了两口。 牛顿很享受地心想：这幻境真好，想要什么就来什么，短暂地享受了一会儿，接着说： “第三个原则，通俗的描述：科研是为了找到一些工具，供人类认识、生存于世界。如果我们用大众听不懂，或理解起来很费劲儿的方式，去描述一个理论，等于无用功，如果坚持这样做，那这些很玄的理论，唯一的功能就成了自我标榜的标签。 比如说，现在大部分人，过分地追捧 的理念，在自己和百姓之间，前沿和学生之间，甚至同一领域的不同方向之间，建起了一道鸿沟。 你说呢，爱因斯坦同学？” 爱因斯坦摸了摸后脑勺，俨然一个学生的样子，憨憨地笑了。 牛顿接着说：“你的广义相对论几个人能懂？给人类带来了什么实质？ …… ” 霍尔顿 . 阿尔普，抢过话茬儿：“给我们带了时空弯曲，带来了宇宙大爆炸，给我们现代物理带来了十足的艺术品味 …… ” 霍尔顿 . 阿尔普在天文界，曾排在前二十名，但因质疑红移、爱因斯坦的时空弯曲等现代天文理论，而被淡出天文界，甚至提早退休，话里带着一股明显的酸味儿，充满了整个空间。 哈 ~~~ ，人群中一阵阵地大笑。 爱因斯坦感觉到脸上发烫，心想，牛老说的是呀，一个很难解的方程组，怎能说清千变万化的物理世界呢，别说他们理解起来困难，就连我自己也没个系统的架构思想，怪不得，推广起来不但难，还出现许多反对相对论的人，甚至成立了组织 -- 北相会什么的。看来我是过度包装了，应该走通俗路线啊，可通俗需要真水平啊。 站在一边的费恩曼，把左手掌心贴在爱的后背，传达了一份儿对长辈的敬重之心，说：“是呀，爱老，当我们搞物理的过于迷恋数学时，这数学就变成了罂粟，让我们脱离了现实物理，进入迷幻，再想为物理做出巨大贡献，多半儿成了梦幻泡影啊。牛老真知灼见，醍醐灌顶啊。” 爱因斯坦深深吸了一口气，又缓缓地呼出，心，宽了许多。

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电磁波是怎么传播的？

热度 2 yych66 2014-10-16 16:05

电磁波靠什么传播？ 晏成和 今天我们人人携带手机、手电脑，切身感受到手机信号和互联网时时刻刻萦绕在我们身边，看得见的光和这些看不见的信号都是电磁波，电磁波是怎么传播的，是大家关注了一百年的科学话题。在前两篇博文探讨了光的来源；研讨了自然质子、电子及其所伴生的质子场、电子场。再来回答电磁波的传播，应该是水到渠成。 电磁波与声波、水波一样也是一种振动所产生的物理波。研究表明：波是介质参与的集体振动；波的产生有两个必要条件，一是有波（振动）源、二是有传播介质。水波浪必须在水面传播，声音的传播必须有空气作为介质。电磁波是怎么传播的？电磁波的传播介质是什么？是物理学苦苦追寻的问题。 一百多年来人们试图用以太、超距等各种理论作出解释，但还是找不到科学证据，终难自圆其说。于是有物理教科书就说电磁波是一种特殊的自持波，能够在无介质环境中传播。狐狸说葡萄酸是出于无奈；你找不到介质也很无奈，但是，找不到就说不需要，就违背普遍的科学定义、就编造所谓特殊性、自持波，还把把这样的“科学解释”写进教科书，就有点可耻。 如此有悖于波的特性和波产生的两个必要条件的解释显然不能让人信服，不断地有研究者仍然在顽强地探索，以太论时而泛起。以太理论认为整个宇宙弥漫一种叫做“以太”的物质。电磁波在以太介质中得到传播。可是百年来探寻以太的实验都失败了，电磁波的传播介质是什么？ 电磁波（光波）能在浩瀚的宇宙星空间传播，其介质应该是充斥全宇宙，能够弥漫在浩渺太空的东西是什么？——只有引力场。引力？引力是巨大天体之间的牵引力，怎么会与轻渺的电磁波的传播有关系? 是不是扯远了？不远，此二者是孪生关系。人们把引力称为万有引力，以表示引力在宇宙间普遍存在。引力是如何产生的？ 自然之神只制造了孪生的两种粒子：质子和电子。赋予电子伴生场具有电、磁、波，多种功能；赋予质子携带的场，一是能够有效地吸引电子、平衡电子的场；二是对所有的粒子（电子、质子）都有吸引、聚合功能、因而这种吸引场不能屏蔽而且叠加。由此才有万有引力、才有自然界的万物相聚。 原子核对电子的引力不会到了原子的边缘嘎然而止，质子对电子的引力是没有边界的，并且向外无限延伸，形成弥漫在宇宙太空的引力场，谁也没有理由把这种无限的作用的引力场限制在一个原子范围内。现代科技证明：万有引力的传递速度等于光速。这也从侧面证实了万有引力实质上就是一种电磁力，因为只有电磁力才能有电磁波的速度。 质子的这种引力场是实实在在的，是没有边界的。单个原子核的引力外延是微不足道，可万亿亿个原子核的外延引力集合成引力场，就成了天体运行的纤绳，成了重力之母。这个引力是没有边界的，遵循平方反比关系，融合、叠加、充斥在整个宇宙空间。 世上没有所谓的自持波，也没有以太，电磁波靠什么传播？传播介质是什么？就是这弥漫在整个宇宙空间的引力场，大自然赋予质子的质子场就成了电磁波传播的介质，电磁波靠质子场广泛传播。 大自然创造了世上万物，追根寻源，实质上只是创造了两个基本的粒子：质子和电子。质子伴生引力场，吸引电子和所有物质，引力场在宇宙空间无限延伸；核外电子的跃迁及电子的振动产生电磁波。电磁波以质子建立的引力场为介质进行传播。大自然的法则就是如此的和谐、简单。 2014-10-16 修改

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三个想法（安培定义、引力磁、电荷-能量关系）

热度 5 zlyang 2014-10-12 17:57

汉语是联合国官方正式使用的 6 种同等有效语言之一。请不要歧视汉语！ Chinese is one of the six equally effective official languages of the United Nations. Not to discriminate against Chinese, please! 三个想法 （ 安培定义 、 引力磁 、 电荷-能量关系 ） 一位 本科生课程《电工学》教师 的教学 思考 （1）安培定义（应为原始首创）： 两个载流平行导线之间的电磁作用力（洛伦兹力），可能与这两个电流的方向有关。 实验基础： ① 初三（约1978年）前后，制作小直流电动机， 发现“螺旋管导线之间，加上直流电后不相互吸引。” ② 1971年Williams、Faller和Hill的实验表明：库仑定律在很大范围极其精确。 这是静止系的实验，没有发现磁场的相互作用。但宇航员、月球人、绝大多数外星人，会有不同的观察现象： 磁场是依赖观察者（坐标系、参照系）的。电磁波也是与坐标系有关的。 《 Williams E R, Faller J E, Hill H A. New experimental test of Coulomb's law: a laboratory upper limit on the photon rest mass . Physics Review Letters, 1971, 26(12): 721-724.》 （2）引力磁（超越洋人）： 即 运动质量出现“引力磁”相互作用，类似电磁。 ① 爱因斯坦广义相对论的“引力磁”，至今没有可信的实验证据；且其统一场理论没有预期的成功。 ② 直接从经典框架引入“引力磁”统一，似乎也不成功。 《 Oliver Heaviside. A Gravitational and Electromagnetic Analogy Part I. The Electrician, 1893, 31: 281-282. 》 http://serg.fedosin.ru/Heavisid.htm 《 Oliver Heaviside. A Gravitational and Electromagnetic Analogy Part II. The Electrician, 1893, 31: 359.》 http://serg.fedosin.ru/Heavisid.htm 可能的隐患： ① 由于磁场依赖 坐标系、“电荷-能量关系”等，麦克 斯韦方程组只是个近似公式（包括在低速下），所以不能成功统一。 ② 应该用流体力学等改进麦克斯韦的电磁理论，以及爱因斯坦的相对论。 或者说，由于麦克斯韦方程和相对论都不够准确，所以目前没有成功地实现统一。 （3）“电荷-能量关系” （接过洋人的接力棒 ） ： 的确需要实验检查。如： ① 有没有电子、质子电荷随能量变化的可信实验？ ② 电子“荷质比”实验的精度有多高？和狭义相对论的预言有多大的误差？ 物理学，归根到底是个实验科学。 由于逻辑系统的局限性，不宜过度夸大理论的能力。 没有 第谷 ，就没有 开普勒 ，更没有 牛顿 。 No Tycho Brahe, no Johannes Kepler , and more no Sir Isaac Newton . 思考过程（部分记录）： 2012-04-12， 中国科学院科学智慧火花，《SI基本单位中安培定义的两种可能缺陷》 http://idea.cas.cn/viewdoc.action?docid=4681 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-558804.html 2012-04-23 ，《 平行导线间磁力大小，与电流方向的关系》 http://bbs.sciencenet.cn/thread-552690-1-1.html http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-837340.html （2014-10-21更新版） 2013-10-14 ，《“修改安培定义”的一些新思考》 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-732934.html 2013-12-21 ，《CN域名杯“科研梦，从这里起步”博客征文大赛：未获奖感言》 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-751772.html 基础课的精华性（引力磁），《高教研究与探索》， 1997，2：pp34-36. 2009-08-01 ，《毁树容易种树难【笔会“高考 1981 ”】》 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-246787.html 2011-06-03 ，《“引力磁”的优先权：请您表态》 http://bbs.sciencenet.cn/thread-413159-1-1.html 2013-10-06 ，《暗能量的“引力磁”解释》 http://bbs.sciencenet.cn/thread-1260699-1-1.html 电 工教 学中的“科学”发现与猜测（“电荷-能量关系”）， 《高教研究 与探索》，1996，4：pp10-13. 2011-04-27 ，《 电子、质子、中子的内部结构》 http://bbs.sciencenet.cn/thread-293685-1-1.html http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-437507.html 2012-12-12 ，《电荷真伟大（打油）》 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-641876.html 2013-04-01 ，《 类星 体quasar 周围有静电场吗？》 http://bbs.sciencenet.cn/thread-1156115-1-1.html http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-675940.html

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电磁波的另一张面孔——“力”

热度 4 tzp39215819707 2014-10-11 14:00

千变万化的大 自然具有很强的迷惑性。有时候它把真面目隐藏起来，用足以乱真的假象示人。电磁波或许正是这样。 电磁波（ Electromagnetic wave ）又叫电磁辐射。是由同相振荡相互垂直的电场、磁场在空间以波的形式移动，有效传递能量和动量。 1865 年， James clerk maxwell 预言了电磁波的存在，并建立了经典电磁理论 ： 电磁波——变化电场周围激发出磁场，变化磁场周围再激发出电场。电磁波通过 电场、磁场在空间互相激变形成传播 。 然而 ，磁场、电场的本质是什么呢？我们不妨把研究深入推进一步。 磁场本质：对放入其中的磁体有磁力作用的物质叫磁场。若 磁针受力偏转，就断定周围有磁场；相反，不产生“磁力”的磁场，不能称其为磁场。“磁力”是磁场的唯一标志。有“磁力”，就有 磁场存在。 电场：电荷之间的作用力场。一个静止电荷受到力，就可以断定周围有电场；相反，若电场中电荷不受任何力，就不能称其为电场。因此，“电力”是电场的唯一标志 。 可见，磁场的实质是磁力；电场的实质是电力。 那么，电磁波 中的电场与磁场的相互激变，其 实质 是“电力”与“磁力”的相互激变。就是说：电磁波传播的是“电力”和“磁力”。而且是高频变化的“力”。 也就是说我们接收到的电磁波，实质是接收到微弱而高频的“力”。正是这个力推动了接收天线内的电子高频振荡，天线才获得“信号电流”。 电子有两个重要特性：其一，导体内电子之间有极强的可压缩性——即弹性；其二，电子质量非常微小。正是这两个特性，只要电磁波传来微弱的“电磁力”，就足以使接受天线内电子产生振荡，获得“信号电流”。 长期以来，电场、磁场引进“场”的概念，无意间 掩盖了电场、磁场是“力”的本质，也掩盖了电磁波是传播“力”的本质特征。 千万不要小看这一认识上的微小变化，如果电磁波本来就是微弱的“电磁力”，那么，可能彻底改变我们对电磁波的本质认识。电磁波与机械波根本没有本质区别，它们都是振动力的传播。 下面， 再来看电磁波的传播效果： 当电磁波传播到接收器（如收音机）天线时，天线内获得微弱的“信号电流”，所谓“信号电流”就是电子振荡电流，然而，电子为什么振荡呢？唯有“电磁力”才能推动电子振荡，因此，电磁波传播的其实就是微弱的“电磁力”。 既然电磁波是“力”，那么，传播电磁波的速度其实是传播“力”的速度。那么，“力”有传递速度。 若如此， 则诞生一个新的物理量——“力的传递速度 ”。 也就是说，“力”从一个物体传递到另一个物体上时， “力”不是瞬时到达的，力有传递速度，也需要传递时间 。（主要指远距离的非接触性的力，如相距远的磁力、电荷力）事实上，宏观世界的绝大部分力都是电磁力。 至此，我忽然恍然大悟，一个自然秘密豁然开朗了： 为什么物体的 极限速度为光速c呢？ 原来，“力”是物体加速的唯一条件，而“力”传递的最大速度就是电磁波最大速度——光速c. 根据牛顿定律（F=ma）,“力”是产生加速度的根本原因,唯有 “力”才能加速物体 ，因此，物体的速度永远无法超越“力”自身的最大速度——光速 c 。 假如物体速度达到光速c时，那么“力”已无法追上物体，物体速度也无法再增加。可见，物质的极限速度取决于“力”的最大速度——光速c。 （我们常常存在一个认识误区：在生活中，我们看到的作用力多是直接接触的力，好像并不存在力的空间传递。然而，所有的宏观力多是电磁力（万有引力除外），电磁力在本质上是非接触性的力。） 这个结论也符合客观事实： 1） 在粒子回旋加速器中，粒子依靠电场力加速，但是，无论怎么努力，粒子的速度总是小于光速c，原来，加速粒子的电场力的最大速度为光速c，因此，粒子的速度永远无法超越光速c。 2） 电磁波不需要传播媒介。磁力、电荷力都是非接触性的力，电荷之间、磁极之间的作用力不需要借助任何媒介，同样，电磁波也是“电磁力”传递，因此，电磁波不需要传播媒介，这说明电磁波传播的就是“电磁力”。 3) 光在玻璃内的速度为 2c/3 ，当光穿越玻璃进入真空后，光的速度又增大到 c ，然任何物质的速度都不会无故增大。但如果光只是一种“力”，就能很好解释这一现象。 再看一种现象： 在小型变压器中，初级线圈中交流电产生的电磁力，通过铁芯传递到次级线圈，推动次级线圈内电子移动产生感生电流。 在此基础上， 如果大幅度提高初级线圈中交流电频率，同时，逐渐把初级、次级线圈距离分开，那么，次级线圈中的感生电流会逐渐变得微弱，最后变成极其微弱的“电流信号”。这是因为，随着初、次级线圈距离增大，次级线圈获得的电磁力迅速减小。 我们会发现，此时的初级、次级线圈其实就是电磁波的发射器、接收器。次级线圈中的微弱“电流信号”就初级线圈传来的电磁波——微弱“电磁力”。 在这个过程中可清晰看到，电磁波的实质是传递“电磁力”。

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洛伦兹的板砖以太越走越短的理论有什么可取之处？

热度 1 yangxintie1 2014-7-10 13:21

洛伦兹以太的问题，其实洛伦兹自己说的以太就是一块越走得快就越短的板砖，因此洛伦兹的理论被黑了，他提出的在波动方程dx2项加尺缩变换的理论也被黑了。 后面才出来爱因斯坦相对论，用的彭加勒的数学描述，板砖以太没有了，也不要以太了，但又加了一个度规不变性假设。 三十年河东，三十年河西，一百年后，越来越多的人发现，洛伦兹的方程还是合适介质传播的，只不过板砖的概念要换成可压缩流体。这个方程原来是声音在空气一类介质传播时候相对运动比较小情况下一个近似方程，相对论可以用来求近似解。 关心的话，请在我的博客看看美国人如何在光纤维里面用光作空气动力学的激波实验的，那就更说明，光电磁波实际遵循什么物质规律了。

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真空T物质的太子弦结构模型

热度 6 tyctyc 2013-12-24 21:54

太子结构示意图 构成真空的是T物质，T物质的基本单元是如上图所示的 太子，真空是充满 太子的几何空间。远离物体的(无引力的)真空中的 太子是由直弦组成，是均匀和相同的。在有引力的真空中太子弦的曲率有变化。 太子由六条一维直弦（太子弦）组成，它们分为相互垂直的三组： ( 、 )，( 、 )，( 、 )。 每组由一条正弦与一条反弦组成，弦有弹性，弦能被拉长或压缩，弦能弯曲。正反弦间有吸引力，同类弦间有斥力，该力称为基础力，基础力与弦的变形成正比，电磁力和引力都是来源于基础力。 ( 、 )，( 、 )，( 、 )的基态构成真空，它们的激发态分别是正反中微子： ( 、 )，( 、 )，( 、 )。 这也是中微子的太子弦结构模型。 从前博文中估计 太子弦的密度 ，密度近似为零的一维弦只能传播横波没有纵波，那么真空中传播的电磁波(光波)只能是横波，从一维弦分析，当弦振动时，一个方向是正应变对应E偏振，另一个垂直方向是切应变对应H偏振，麦克斯韦理论讲的E偏振和H偏振是有物质基础的，是一维弦决定的不是理论决定的。说光是电磁波无人反对，说电磁波只是波也无人反对，说光只是波不是粒子就有人反对了，因为有波粒二象性的观点误导，人们不知道光的振幅极小，从来没有人测出过光的振幅，连在什么数量级都难确定。正是光的振幅极小其在光电效应和康普顿效应中的作用类似粒子，才有波粒二象性之说。 电磁波的波长很长但其振幅同样极小，手机用的电磁波长大约0.165m-0.33m，将手机放在上下相盖的两不锈钢碗中仍能接收电磁波，电磁波从缝隙(0.01mm)处透进去的。另一个实验是将手机放在不锈钢平底锅中，上盖一个不锈钢碗，此时手机收不到呼叫信号，若在缝隙处夹三张A4纸就能收到信号，电磁波从缝隙处A4纸中透进去的，只有电磁波的振幅极小( )才能合理解释该现象： http://blog.sciencenet.cn/blog-531273-855925.html 。 光波(电磁波)就是太子弦的波动，因为动量守恒在真空中光波是直线传播,光波的基本单元是光子，许多光子组成光束。 有一实验能确定该模型是否正确： 正反电子中微子湮灭产生两个 光子，同时要指出在真空中： 过程也能产生， 但是在真空中， 不会产生任何轻子对和强子对。该实验极难做，要等几十年！ 轻子( 、 )，( 、 )，( 、 )的中心是希格斯粒子，轻子外面是压缩的太子 ，其密度分布是： 。 组成中子和质子的基本单元也是压缩的太子 (那里太子密度极高)，高能中微子在原子核中碰到 太子，有可能激发太子的其它弦而转换成其它中微子，低能中微子在真空中碰到 太子，也有可能激发太子的其它弦而转换成其它中微子，这才是中微子振荡的合理原因，这只是转换，比无中生有合理很多。 物理真空为什么只有三维？因为真空的基本单元太子由三组弦正交构成的(是物理空间的基矢)，只有三种弦才能对应三代中微子。

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电磁波隐身器件设计新思路: 逆向设计方法（《中国科学》综述）

sciencepress 2013-12-12 14:29

在过去的几年里, 随着新型人工电磁材料的应用和变换光学研究的开展, 电磁波隐身逐渐在科学上变为可能, 并得到了迅速的发展。 最近, 一篇文章从实际实现的角度, 回顾了几种主要的电磁波隐身衣设计思路和相应的实验进展, 并且着重介绍了目前隐身衣从前向设计到逆向设计的变化思路。鉴于逆向设计法可以解决一些前向设计法局限性, 文章预测未来电磁波隐身器件的设计将综合前向设计和逆向设计两种方法各自的优势。 这篇名为“ Invisibility cloaks from forward design to inverse design ”的综述文章发表于 SCIENCE CHINA Information Sciences 2013 年 第12期自然科学基金进展专栏 “ Metamaterials ”专题, 从实验角度讨论了前向设计法和后向设计法各自的特点, 由浙江大学信息与电子工程学系陈红胜教授担任通讯作者撰写。 电磁波隐身, 一直以来都是人类的梦想。 这一技术在军事, 医疗等领域有着极其重要的应用价值。目前大多数的隐身器件设计主要基于下面3种设计思路: 1. 由Pendry教授课题组提出的变换光学法; 2. 由Ulf Leonhardt教授提出的保角变换法; 3. 由Engheta教授课题组提出的散射相消法。 随着新型人工电磁材料的发展, 人们已经可以利用这3种方法设计并实验实现电磁波隐身器件。 这几种方法在设计隐身器件都具有各自独特的优势, 也有各自的局限性。比如, 在实验实现前进行定量的性能评估比较困难, 增加了电磁波隐身器件的实验难度。 这篇文章着重介绍了电磁波隐身衣的“逆向设计法”。 逆向设计法可以将前向设计法中的优点有效的结合起来, 融入一次设计中, 从而解决了单一方法中会遇到的瓶颈, 从而拓展了电磁波隐身技术的实用可能性。 该方法的创新之处在于可以在设计开始前, 设定一定的初始条件, 把宽带、散射相消概念、各向异性材料、相位非超光速传播等重要特性纳入设计中, 并利用优化算法得到合适的结果. 这样设计出的隐身衣更加具有目的性和实际性, 从而大大减少了设计和实验难度。 该研究认为, 未来隐身衣的潜在设计过程是从前向设计方法起步, 然后通过逆向设计方法来进行优化, 最终获得可行的设计方案, 在隐身器件实验设计中具有重要的价值。 研究得到了国家自然科学基金资助项目(批准号: 60990320, 60990322, 61275183, 61322501 ) 资助. 来源论文: XU Su, WANG Yong, ZHANG BaiLe,CHEN HongSheng. Invisibility cloaks from forward design to inverse design.SCIENCE CHINA Information Sciences, 2013, 56(12): 120408(11) . 论文链接 : http://info.scichina.com:8084/sciFe/EN/abstract/abstract512915.shtml SCIENCE CHINA Information Sciences 2013年第12期自然科学基金进展专栏 “ Metamaterials ” 专题 ：

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以太之梦

physicsman 2013-12-5 21:20

以太的概念或许最早来自笛卡尔的进化论的宇宙。笛卡尔认为宇宙由三种元素构成：第一元素构成太阳和恒星；第三元素构成地球和行星，及彗星；第二元素无间隙地充斥于第一元素和第三元素之间。第一元素旋转产生离心力，使周围第二元素受到压力。第二元素是连续的，因此这个压力逐渐传递。光是该压力作用于人眼时被人们感知到的东西。 后来，牛顿和惠更斯继承和发展了以太的观点。现在看来，所谓的以太根本就是不存在的。恒星与恒星之间，星系与星系之间是真空，即什么东西也没有。虽然有确切的迹象表明，宇宙空间中存在暗物质，但是暗物质跟以太扯不上半毛钱关系。光的传播亦不需要介质，在真空中传播。恒星发光的机制也不是旋转，而是恒星内部的轻核聚变。 以太概念的提出可以解释光是如何从一个地方到达另一个地方的问题。由于光速极快，人们会对光如何瞬间从一个地方传播到另一个地方感兴趣。除了光以太以外，还有电力的以太，用来解释同种电荷不相互接触却相互排斥。当然，他们不知道光其实就是电磁波。他们还用以太来解释重力相互作用。虽然我们现在还不懂引力，但是已经没有人相信引力的以太了。以太的市场在于他能解释当时所有已经发现的现象，反射、折射等。甚至连干涉和衍射现象以太说也可以苟且。 然而，当新的更精准的实验现象被发现以后，以太之梦就破灭了。它不能解释光速与光源的运动速度无关的事实，这呼唤了相对论的诞生；它解释不了波粒二象性，这是量子力学的职责。尽管如此，无论是相对论还是量子力学都是对前人工作的继承和发展。发展就是要有变化，要有新的东西代替旧的事物。继往才能开来。这不是推翻前人的理论而是包含了更多的内容。以太是被取代的部分，但不是全部。牛顿和惠更斯是继承了笛卡尔的以太说，但是他们所描述的以太也更笛卡尔的以太不一样，更具说服力。 科学精神是上下求索，从来不害怕错误，是从错误中走出正确的路子。不管是对是错，都是一种探索，仅仅从科学精神的角度来讲，一个理论结果的对错是不重要的。

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看云里的电磁波——求真相

热度 6 cissyludai 2013-9-28 16:09

上一篇博文《 魔都的天空——求科普 》 http://blog.sciencenet.cn/blog-644420-728367.html 引来了一位感兴趣的博友 goett ，他提出了一个很好玩的方法去看云里的电磁波。 goett 2013-9-27 23:35 1. 巨，长江門户who，魔鬼之林为門耳所生，也就是华表的龙。互相感应而成元道，在門中生崇明。 故在长江口两侧常生巨形之云。 6. 的云形为學内的 网 = 九九八十一 而生巨。 在上海博物馆有很多的金鼎，圆肚子的通常都是网的表面，网格内生一个尖丁外凸。 在文字上就是田、黄、倉。 博主回复(2013-9-28 13:31) ： 谢谢！ ============================================================= goett 2013-9-28 12:09 在google earth上用QQ截图，不要用google的！ 放到fotoshop里，降低亮度到120左右，提高对比到83左右。 然后在色相里调节即可看到云彩内的一切，特别是南北极的 方圆！ 台风的中心也是能看到的。 将这些天象同故宫的一切联系起来，你们会有齐济发现......，运气好了还能看到“河图洛书”！！ 博主回复(2013-9-28 13:32) ： 哦！ 如果是自己拍的那咋调整才能看到“河图洛书”啊？ ======================================================= goett 2013-9-28 13:49 我们自己拍的云一般都比较低，其围绕的地网的电磁能较弱，同台风与两极的云彩没有可比性。 我曾经试过，没有成功，你们如果处理成了请交流！ 最近google降低了分辨率，已经看不到以前那些清晰的线条了。 但是，在北极经常会出现“皇帝脚印”，也就是我的图标的样式。 它们是连续的，等同于天文学上的冷热云气和合而后生成的“子”，有时长几千公里，有上百个足迹。这个足迹内的图案是极其醒目的，每个都不一样，文明与宗教的起源部分于此！ 博主回复(2013-9-28 13:53) ： 那上面的这批照片想处理的话，怎样操作？ 不过，我用手机拍的，估计精度和分辨率都不行的。唉！单反没在身边，悔青肠子了。 ====================================================== goett 2013-9-28 15:30 卫星镜头的分辨率较民用的镜头应当是高的很多。 你上面的照片我处理了，看不到电磁线。 你的原始图片的分辨率应当高些，参考下面的方式方法试试： 1. 降低亮度 2. 提高对比 3. 色相/饱和度 4. 如果有必要可以做“色调分离”，一般在强光下使用，比如：日出、日晕 5. 某些时候可以直接调节色相，然后再调节亮度与对比 最好是在云彩上面，能看到亮亮的电磁线=雷电是最好的！ 博主回复(2013-9-28 15:41) ： 呵呵... 好玩，我试试哈！ ===================================================== 我感到很好玩。就按 goett 博友在14楼的方法做了，但调出来的是啥都木有的白片。后来按照他在25楼的方法调了，居然出来了以下的2张很诡异的图。 不知道这是不是所谓的云层的电磁波？？ 看了博友goett1楼的评论，估计俺这也不算电磁波呢。 由于手机的分辨率不高，估计也做不成。 把博友goett处理的电磁波转了过来，版权归他哈！

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电磁波为什么可以控制人类

ninglz 2013-5-15 20:33

电磁波为什么可以控制人类（探讨） http://bbs.news.163.com/bbs/tech06/178672388.html 电磁波，超声波，控制人类以不是什么秘密，以在我们的生活当中出现，只是我们很多人不愿意相信，可是这是为什么，怎么控制呢？其实，最开始的控制实验是在动物身上进行的，并且开始的是使用芯片植入的办法去控制动物，后来变成人类，后来变成了远程电磁波控制人类的试验，其实我们只要了解自己，了解光学，物理，电子生物，我们就不难理解其中的奥妙，其实我们人类本身就是一个电磁场，每个穴位有其特殊的神经元，也有不同的神经电讯号，所以形象点说，在全监控社会，人类在监视屏幕上可以看到就是一个个发光的半电子生物在移动，那光，当然就是人自身的电磁场，中国在古代就有研究控制人类的简单试验，他们使用药物，还有针刺穴位的办法，使用得法的高手连以死的尸体也可以驱动（所谓赶尸），虽然现在已经失传，但是还是有其科学道理的，就是用特殊的办法刺激控制穴位，因为人死亡但他身体的神经网络并没有破坏的情况下，那些特定的穴位在受到类好似电击的情况下，尸体就可以被控制移动，但是它自己没有思想的。 当今研究的脑控，电磁波控制技术也差不多，只是刺激穴位的冲击波是光波或者声波之类的电磁波，由于激光不容易被屏蔽，电磁强度也是最好的，所以一般都用激光，在说激光也是可以做通讯使用的，只是未普及，激光通讯是最好的通讯电磁波，电磁波束突然大剂量攻击大脑，可以让人昏迷或者死亡，昏迷状态下即可被控，后面的仪器控制者可以控制他的行为，语言，有的时候甚至声音，这其实是可以做到的，不过在现阶段的试验中，每个人可以承受的电磁波强度和剂量都不相同，导致他们在做秘密实验的时候也会出现很多不可预料的结果，如一群小学生正在玩耍，突然一束电磁波从天而降，直指其中一个小孩的后脑，这小孩突然倒地，在 也没有醒来了，医院鉴定突然奇怪死亡，没任何原因，当然这种光波一般人肉眼无法看到的电磁波。还有，一个小孩，突然被一束光波击中，他感觉异样，原来他突然流鼻血了，他没有死，但是他还是可以在他们的试验中经常头痛，头晕，难忍，在这种折磨中慢慢长大，这类人以后如果在遇到攻击自己的电磁波也许他们不会被控制，也不会有事情了，因为他们的电磁波承受力远大于一般人的水平了，否则就活不了了。也有人突然被电磁波束攻击，大脑不能自我控制，发颠，精神失常的，并且永远无法恢复，这是电磁波让他的大脑受到损伤，一般正常的精神病人也许可以治疗，而这种人制造的精神病人是没办法治疗的，包括失去记忆的一类也很难。还有类人的饿身体素质稍微好 点，但是自己心理素质与认识有限，在电磁波攻击的时候，没事情，但是在听到声波的时候，他们不能没有事情了，有的误以为是神，而听其声音控制指挥去杀人，犯罪，甚至杀死自己全家。有的在其声波折磨和恐吓下自杀或精神失常也有，当然有些人到自杀前都很清醒，他们只是不堪其声波的痛苦骚扰。这就是当代电磁波控制人类研究中在人类试验的各阶段的详细过程，不过限于人类的身体精神心理素质个异，目前不能完全控制我们所有的人类，但是未来却是可以做到的，大家觉得震惊吗？对人类脑控计划与试验有话说吗？如果高科技最终不在为人类利益服务，那么他最后将埋葬人类，毁灭人类，这是自然法则。 本贴于 2010-06-02 05:17:48 被【 和平白鸽 】修改

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线性光学笔记（1）：电磁波的标量理论

热度 1 yusufma 2013-4-30 11:41

光是一种电磁波，因此光的运动遵循麦克斯韦方程组。在无源（没有自由电荷或者电流）的情况下，麦克斯韦方程组可以写作： 如果光的传播介质是各向同性的线性均匀介质，并且无色散，我们可以对前两式使用 算符并利用矢量恒等式 得到电场强度 和磁场强度 满足同样的波动方程： 这里的 是折射率， 是真空中光速。 由于矢量 和 的各个分量均满足同一方程，我们可以把复杂的矢量问题简化为标量问题，通过求解标量方程 得到问题的解。这里的 代表 或 的任一分量。基于标量分析的理论，就是电磁波的标量理论。标量理论是一种近似理论。可以使用标量理论的前提，就是前面提到的条件： 介质必须是各向同性、线性、均匀、非色散的 。 细心读者会发现，其实不仅是 和 ，在洛伦兹规范下，电磁场的矢势和标势也同样满足上面形式的方程。

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电磁波需要外加的介质吗？

热度 5 oceanhnbc 2013-4-12 00:07

关于光是波动还是粒子的很多争论中，几乎凡提波动性必言介质，如最初的以太论就认为光波动的载体是以太。随着实验和理论的发展，尤其是相对论的发展，以太论破产。之后又有人拿光的粒子性作为光传播不需要介质的辩护，甚至有人认为爱因斯坦因为接受了光量子的观点而认识到光的传播可以不需要介质。这些辩护都很牵强且多此一举，他们在解释一个自己臆想出来的问题：光波传播需要一种外加的介质。而这个问题本身就是和各种关于电磁波的理论和实验相悖的。谁说电磁波一定要有外加的介质呢？电场和磁场本身就是波动的载体（或曰介质）。 先追溯一下人类对波动的认识： 如声波或水波，它们都是一种物质（空气或水）的运动形式，当然从另一个角度，也可以同等的看成是具有此种运动形式（波动）的一种物质。将这种运动形式数学化描述得到抽象模型，我们把所有符合这种模型的运动形式都叫做波动。 电磁波之说，正是由于实验中总结出的电磁现象规律的数学形式（麦克斯韦方程组），导出的电磁运动模型符合了数学上的波动模型，因此我们称之为电磁波。整个理论和实验的发展过程——从法拉第的电磁感应实验，到奥斯特电流实验，再到麦克斯韦总结出电磁规律的方程组并预言电磁波——从来没有要求过电磁波要存在于外加的介质或载体中。电场和磁场就是这种波动运动形式的物质载体（可感可测的存在），同等的，电磁波就是这种互相激发、波动运动的电磁场的物质存在。正所谓运动是物质的运动，物质是运动的物质。——场也是物质的存在形式，采取这样的观点之后电磁波的载体问题就迎刃而解了，这种观点其实正是电磁理论和实验发展出的必然结论。麦克斯韦最初根据他发现的方程组预言了电磁波，这个词从一开始就应该是互相激发、具有波动运动形式的电磁场的含义，已经包含了电场和磁场作为波动运动载体的思想。 十九世纪和二十世纪初的以太论，从维护牛顿时空观的角度看是一个似乎可取的支撑架，但也应该仅限于对电磁波速参考系的限制，电磁波波动运动的介质就是电磁波本身，以太也不可染指。不严谨的以讹传讹之后居然认为电磁波传播还需要什么别的介质，就实在是自己制造麻烦了。 不应苛求古人，但这种对待理论内在的逻辑不够严谨的教训应该吸取。

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【旧文重贴】答刘文丽：关于电磁波及光速恒定的种种误解

physicsxuxiao 2013-3-20 12:18

【由于希望给刘文丽看到一些直接的图像，所以我将这篇文章隐藏，也一直没写完，以期想清楚简洁形象的表述方式再完成。不想，刘文丽再次被封，所以我勉强写完此文，以便大家了解刘文丽并不是反对现有学说，只是还未完全了解而已。】 我的回答尽可能公开而直接。这里面肯定会有我知识的盲点和谬误，也请各位读者不吝赐教。 （1）我们为什么不把《易经》等中国古老哲学与电磁波及光速恒定联系起来 我有很多朋友，喜欢在谈天的时候谈风水，顺便把电磁波作为依据，用以论证风水的合理性。大家最喜欢的联系，就是电磁波是一种我们还未完全了解的神秘不可琢磨的物质，正是它说明了我们的阴阳八卦的起源以及风水对人的神秘影响。 我的态度如下。 首先说易经与阴阳八卦。抛开种种起源和神秘性不谈，单说其解释世事的方式。其解释分卦象和爻辞，其解释有比喻性暗示：比如“潜龙勿用”，“见龙在田”等等；也有非常初略而形象化的关于自然现象或规律的解释，比如“象曰：上天下泽”（履卦）；而其关于人的行为的描述也非常抽象而模糊，比如“君子”、“小人”、“大人”等等抽象对象，又有“往”“见”等不知具体含义的行为。我觉得我自己能够接受到教义的，大约只是“君子”该干些什么，比如“自强不息”、“内君子而外小人”等等。故此，由于其解释的多义性，推理的模糊性，如果要依靠易经中的术语建立一套科学高效的推理系统，恐怕很难被现代人接受。而将八卦之间的联系和变换的推广成符号运算系统，莱布尼茨已经通过建立二进制干了一次，最近二十年，搞知识管理的很多学者也进行了尝试，但是他们也仅仅是将之作为一个框架而已，其解释方式早就脱离了卦象和爻辞。 而关于电磁波和光的种种现代学说，是科学家们通过几百年努力而建立。这些科学家群体自觉或者不自觉地都对理论提出了一个核心的要求：能够确定无疑地解释实验和观察现象，并可以准确地预测实验和观察的现象。而这些理论中的概念，推导方式，都和实验本身紧密相联，而不是可以由某种古老的文化仅仅经过重新阐释就可以代替的。诚然，这些理论有种种不如人意的地方，需要我们发展。甚至也许，我们永远不能解释某些现象。但是这不构成我们推翻这些理论的理由，因为除了所谓的科学主义者，没有人认为科学是万能的。进而言之，我们也没有推翻这些理论的动机，毕竟我们在这些理论的指导下，创造了工业时代，现在也进入了信息时代。 所以，希望我们把二者联系起来，是困难的。我们不会抛开一个成熟的稍有瑕疵的理论不用，而去找一套需要大量修改的体系，另起炉灶。这样做，既无先进性，也无必要性。而且从功利的角度出发，可能我们经过繁琐的工作，没有得到任何实践上的新意。 （2）在科学史上，光，电，磁，电磁波彼此有一毛钱关系吗？ 开始，光、电、磁确实没有一毛钱关系，而电磁波的概念开始也没有。 电的问题，可以追溯到公元前2750年，古埃及人记录的电鱼。磁的问题可以追溯到黄帝与蚩尤的战争-在战争中，黄帝使用了指南针，以便在大雾中辨别方向。 电和磁被联系在一起，则是由丹麦的奥斯特( Hansrsted) 和英国的法拉第( MichaelFaraday) 分别发现了电生磁和磁生电的现象，这个时间分别是在1820年和1831年。 光一直是独立于电和磁的单独现象

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答刘文丽：关于电磁波及光速恒定的种种误解

热度 4 physicsxuxiao 2013-3-14 21:54

我的回答尽可能公开而直接。这里面肯定会有我知识的盲点和谬误，也请各位读者不吝赐教。 （1）我们为什么不把《易经》等中国古老哲学与电磁波及光速恒定联系起来 我有很多朋友，喜欢在谈天的时候谈风水，顺便把电磁波作为依据，用以论证风水的合理性。大家最喜欢的联系，就是电磁波是一种我们还未完全了解的神秘不可琢磨的物质，正是它说明了我们的阴阳八卦的起源以及风水对人的神秘影响。 我的态度如下。 首先说易经与阴阳八卦。抛开种种起源和神秘性不谈，单说其解释世事的方式。其解释分卦象和爻辞，其解释有比喻性暗示：比如“潜龙勿用”，“见龙在田”等等；也有非常初略而形象化的关于自然现象或规律的解释，比如“象曰：上天下泽”（履卦）；而其关于人的行为的描述也非常抽象而模糊，比如“君子”、“小人”、“大人”等等抽象对象，又有“往”“见”等不知具体含义的行为。我觉得我自己能够接受到教义的，大约只是“君子”该干些什么，比如“自强不息”、“内君子而外小人”等等。故此，由于其解释的多义性，推理的模糊性，如果要依靠易经中的术语建立一套科学高效的推理系统，恐怕很难被现代人接受。而将八卦之间的联系和变换的推广成符号运算系统，莱布尼茨已经通过建立二进制干了一次，最近二十年，搞知识管理的很多学者也进行了尝试，但是他们也仅仅是将之作为一个框架而已，其解释方式早就脱离了卦象和爻辞。 而关于电磁波和光的种种现代学说，是科学家们通过几百年努力而建立。这些科学家群体自觉或者不自觉地都对理论提出了一个核心的要求：能够确定无疑地解释实验和观察现象，并可以准确地预测实验和观察的现象。而这些理论中的概念，推导方式，都和实验本身紧密相联，而不是可以由某种古老的文化仅仅经过重新阐释就可以代替的。诚然，这些理论有种种不如人意的地方，需要我们发展。甚至也许，我们永远不能解释某些现象。但是这不构成我们推翻这些理论的理由，因为除了所谓的科学主义者，没有人认为科学是万能的。进而言之，我们也没有推翻这些理论的动机，毕竟我们在这些理论的指导下，创造了工业时代，现在也进入了信息时代。 所以，希望我们把二者联系起来，是困难的。我们不会抛开一个成熟的稍有瑕疵的理论不用，而去找一套需要大量修改的体系，另起炉灶。这样做，既无先进性，也无必要性。而且从功利的角度出发，可能我们经过繁琐的工作，没有得到任何实践上的新意。 （2）在科学史上，光，电，磁，电磁波彼此有一毛钱关系吗？ 开始，光、电、磁确实没有一毛钱关系，而电磁波的概念开始也没有。 电的问题，可以追溯到公元前2750年，古埃及人记录的电鱼。 （未完）

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[转载]大气辐射传输

gosci 2012-11-13 20:45

http://www.qiyeku.com/xinwen/729580.html 大气辐射传输是指电磁波在大气界质中的传播输送过程。这一过程中，由于辐射能与介质的相互作用而发生吸收和散射，同时大气也放射辐射。大气中吸收太阳辐射的主要成分是氧气、臭氧、水汽、二氧化碳、甲烷等，对长波辐射的主要吸收成分是水汽、二氧化碳和臭氧。不同气体对不同波段辐射的吸收作用也不同。这种性质称为大气对辐射能的选择吸收。散射作用的强弱取决于入射电磁波的波长及散射质点的性质和大小。当散射粒子的尺度远小于波长时，称为分子散射或瑞利散射，散射系数与波长的四次方成反比，主要是空气分子的散射。当粒子尺度可与波长相比拟时，称为米氏散射，散射系数是波长和粒子半径的一个复杂函数。当粒子尺度远大于波长时，称为无选择性散射。散射系数与波长无关。电磁波在大气中的传输规律对于研究地球辐射能量收支、环境资源遥感及反演大气温度和湿度的分布情况有重要意义。 大气辐射学是研究辐射能在地球大气内的传输和转换过程的学科，属大气物理学的一个分支。 　　太阳辐射是大气运动的能源辐射过程，是地-气系统中能量交换的主要形式。因此，大气辐射学是天气学、气候学、动力气象学、应用气象学和大气遥感等学科的理论基础之一。 　　从大气科学研究的初始阶段起，大气辐射学就受到人们的重视，并且历来被认为是气候和大气环流研究的基础。二十世纪20年代，有人根据很简单的假定，计算了地-气系统的辐射收支；30年代提出了辐射传输的基本原理；1950年，美籍巴基斯坦学者昌德拉塞卡写了《辐射传输》一书，总结了他在恒星和行星大气辐射传输理论方面的主要工作，对辐射传输的理论和研究方法作出了重要贡献。 　　60年代，英国谷迪和苏联孔德拉季耶夫等人在行星大气中的辐射传输方面，也作了许多工作，对大气辐射学的研究，起了一定的促进作用。电子计算机和红外分光技术的发展，使大气透过率的计算更加精确，气象卫星及其他探测手段的迅速发展和广泛应用，又获得了大量的全球范围的大气辐射资料，这些都更加促进了大气辐射学的发展。 　　大气辐射学主要研究地-气系统辐射传输的基本物理过程和规律，包括太阳的辐射(97%的能量在0.3～3微米波段内，辐射最强的波长在0.5微米附近)，地-气系统辐射(绝大部分能量在4～80微米波段内，辐射最强波长在10微米附近)，以及不同地表状态云、气溶胶、水汽、臭氧、二氧化碳等对辐射传输的影响。 　　大气辐射学还要研究辐射传输方程的求解。辐射传输方程是描述辐射传播通过介质时与介质发生相互作用(吸收、散射、发射等)而使辐射能按一定规律传输的方程，在地球大气条件下，求解非常复杂，只能在一些假定下求得解析解，因此辐射传输方程的求解，一直是大气辐射学研究的重要内容。 　　另外，对辐射与天气、气候关系的研究也是大气辐射学的重要内容，它是从地-气系统辐射收支的角度，来研究天气和气候的形成以及气候变迁问题的。 　　许多复杂的物理动力气候学问题中，涉及到海洋、极冰、陆地表面的辐射和热状况，大气中的云、气溶胶、二氧化碳等因子在辐射过程中对气候所造成的影响，以及这些过程和大气辐射过程之间复杂的相互作用和反馈关系。 　　随着大气遥感技术的迅速发展，对红外辐射吸收带的研究和计算的要求很高；在辐射传输问题中，云(特别是卷云)的透过率变化很大，对辐射有很大的影响，也需要解决。这两方面都是大气辐射学今后研究发展的主要课题。 　　其它大气科学分支学科 　　大气科学、气候学、物候学、古气候学、年轮气候学、大气化学、动力气象学、大气物理学、大气边界层物理、云和降水物理学、云和降水微物理学、云动力学、雷达气象学、无线电气象学、大气辐射学、大气光学、大气电学、平流层大气物理学、大气声学、天气学、热带气象学、极地气象学、卫星气象学、生物气象学、农业气象学、森林气象学、医疗气象学、水文气象学、建筑气象学、航海气象学、航空气象学、军事气象学、空气污染气象学 主要阐述了大气辐射传输模型在大气订正中的应用,介绍了大气辐射传输原理,详细地叙述了6S、 LOWTRAN、 MODTRAN和FASCODE等模型,同时提到了在以上模型基础上发展起来的其它辐射传输模型及软件,并对相应的模型及软件的共同特点和主要区别进行了比较,认为大气辐射传输模型在当前的大气订正模型中依然是比较可靠而常用的方法。 关键词: 大气订正,大气辐射传输,软件开发 大气辐射属于长波辐射，传输方式主要有：长波辐射、空气对流、空气湍流、热传导等形式。 大气辐射传输模型6S简介 1986年，法国Université des Sciences et Technologies de Lille（里尔科技大学）大气光学实验室Tanré等人为了简化大气辐射传输方程，开发了太阳光谱波段卫星信号模拟程序5S（SIMULATION OF THE SATELLITE SIGNAL IN THE SOLAR SPECTRUM），用来模拟地气系统中太阳辐射的传输过程并计算卫星入瞳处辐射亮度。1997年，Eric Vemote对5S进行了改进，发展到6S（SECOND SIMULATION OF THE SATELLITE SIGNAL IN THE SOLAR SPECTRUM）,6S吸收了最新的散射计算方法，使太阳光谱波段的散射计算精度比5S有所提高。 这种模式是在假定无云大气的情况下，考虑了水汽、CO2、O3和O2的吸收、分子和气溶胶的散射以及非均一地面和双向反射率的问题。6S是对5S的改进，光谱积分的步长从5nm改进到2.5nm，同5S相比，它可以模拟机载观测、设置目标高程、解释BRDF作用和临近效应，增加了两种吸收气体的计算（CO、N2O）。采用SOS (successive order of scattering) 方法计算散射作用以提高精度。缺点是不能处理球形大气和limb (临边)观测。 它其中主要包括以下几个部分： （1）太阳、地物与传感器之间的几何关系:用太阳天顶角、太阳方位角、观测天顶角、观测方位角四个变量来描述； （2）大气模式：定义了大气的基本成分以及温湿度廓线，包括7种模式，还可以通过自定义的方式来输入由实测的探空数据，生成局地更为精确、实时的大气模式，此外，还可以改变水汽和臭氧含量的模式； （3）气溶胶模式：定义了全球主要的气溶胶参数，如气溶胶相函数、非对称因子和单次散射反照率等，6S中定义了7种缺省的标准气溶胶模式和一些自定义模式； （4）传感器的光谱特性：定义了传感器的通道的光谱响应函数，6S中自带了大部分主要传感器的可见光近红外波段的通道相应光谱响应函数，如TM，MSS，POLDER和MODIS等； （5）地表反射率：定义了地表的反射率模型，包括均一地表与非均一地表两种情况，在均一地表中又考虑了有无方向性反射问题，在考虑方向性时用了9种不同模型）。 这5个部分便构成了辐射传输模型，考虑了大气顶的太阳辐射能量通过大气传递到地表，以及地表的反射辐射通过大气到达传感器的整个辐射传输过程。 在最初的遥感学习中，我总是分不清传感器定标、辐射定标、辐射校正、大气校正这几个概念的区别与联系。而且在不同的资料中，各个名词的解释又不一样。例如： 定标是将传感器所得的测量值变换为绝对亮度或变换为与地表反射率、表面温度等物理量有关的相对值的处理过程（赵英时等《遥感应用分析原理与方法》） 遥感器定标就是建立遥感器每个探测器输出值与该探测器对应的实际地物辐射亮度之间的定量关系；建立遥感传感器的数字量化输出值DN与其所对应的视场中辐射亮度值之间的定量关系（陈述彭）。 辐射定标是将传感器记录的电压或数字值转换成绝对辐射亮度的过程（梁顺林《定量遥感》，2009） 其实，简单来说，辐射定标就是将记录的原始DN值转换为大气外层表面反射率，目的是消除传感器本身产生的误差，有多种方法：实验室定标、星上定标、场地定标。 公式1就是将初始的DN值转换为辐射亮度，其中Lb是值辐射亮度值，单位是：W/cm2.μm.sr（瓦特/平方厘米.微米.球面度），Gain和Bias是增益和偏移，单位和辐射亮度值相同，可以看出，辐射亮度和DN值是线性关系。公式二是将辐射亮度值转换为大气表观反射率，式中：Lλ为辐射亮度值，d为天文单位的日地距离，ESUNλ为太阳表观辐射率均值，θs是以度为单位的太阳高度角。不过总的来说，这部分的工作基本上不需要用户自己做，相关的系数都包含在数据的头文件或者元数据中了。例如用Envi打开Modis数据，就是反射率（大气外层表观反射率），辐射亮度以及发射率三个数据类型（见dsbin：传感器定标）。 大气校正就是将辐射亮度或者表观反射率转换为地表实际反射率，目的是消除大气散射、吸收、反射引起的误差。主要分为两种类型：统计型和物理型。 统计型是基于陆地表面变量和遥感数据的相关关系，优点在于容易建立并且可以有效地概括从局部区域获取的数据，例如经验线性定标法，内部平场域法等，详细请参照玉妮小居新浪博客：辐射校正的统计模型。 另一方面，物理模型遵循遥感系统的物理规律，它们也可以建立因果关系。如果初始的模型不好，通过加入新的知识和信息就可以知道应该在哪部分改进模型。但是建立和学习这些物理模型的过程漫长而曲折。模型是对现实的抽象；所以一个逼真的模型可能非常复杂，包含大量的变量。例如6s模型，Mortran等。 而辐射校正指在光学遥感数据获取过程中，产生的一切与辐射有关的误差的校正（包括辐射定标和大气校正）。三者关系如图： Landsat Tm5辐射定标和大气校正(转载) 一、辐射定标 1. 由于ENVI 4.4 中有专门进行辐射定标的模块，因此实际的操作十分简单。将原始TM 影像打开以后，选择 Basic Tools–Preprocessing–Calibration Utilities–Landsat TM 2. 进入下一步参数选择：根据传感器类型选择Landsat 4,5 或者7。从遥感影像的头文件中获取Data Acquisition 的时间，Sun elevation。如果你是用File–Open External File–Landsat–Fast 的方法打开header.dat 的话，sun elevation 就已经填好了。这里Calibration Type 注意选择为Radiance。输出文件，定标就完成了。 二、大气校正 大气校正的目的是消除大气和光照等因素对地物反射的影响，获得地物反射率和辐射率、地表温度等真实物理模型参数，用来消除大气中水蒸气、氧气、二氧化碳、甲烷和臭氧对地物反射的影响，消除大气分子和气溶胶散射的影响。FLAASH 可以处理任何高光谱数据、卫星数据和航空数据(860nm/1135nm)，这些数据是由HyMAP、AVIRIS、CASI、 HYDICE、HYPERION(EO-1)AISA、HARP、DAIS、Probe-1、TRWIS-3、SINDRI、MIVIS、 OrbView-4、NEMO等传感器获得的。FLAASH还可以校正垂直成像数据和侧视成像数据。 Flaash大气校正使用了 MODTRAN 4+ 辐射传输模型的代码，基于像素级的校正，校正由于漫反射引起的连带效应，包含卷云和不透明云层的分类图，可调整由于人为抑止而导致的波谱平滑。 FLAASH可对Landsat, SPOT, AVHRR, ASTER, MODIS, MERIS, AATSR, IRS等多光谱、高光谱数据、航空影像及自定义格式的高光谱影像进行快速大气校正分析。能有效消除大气和光照等因素对地物反射的影响，获得地物较为准确的反射率和辐射率、地表温度等真实物理模型参数。 校正过程 点击envi——Basic Tools －Preprocessing － Calibration Utilities － FLAASH Spectral －FLAASH.或者点击envi-spectral- FLAASH 1、输入数据必须是辐射校正后的数据，对辐射校正数据转成BIL或BIP格式（Basic Tools ——Convert Data）； 2、对输入数据进行头文件编辑，主要是对波长wavelenth（即每一波段的波长中心值）和波长宽度fwhm（每一波段的波长范围）的编辑。不是高光谱数据可以不对fwhm进行编辑。（envi——file——Edit Envi Header） 3、输入数据后，弹出如下对话框 共有两种选择，如果输入影像不同波段有不同的转换因子，那选择第一种，反之第二种。我用的是irs影像所有波段都为同一因子，所以选用第二种，因子的值根据输入数据的单位与envi标准 单位的转换尺度。 Radiance Scale Factors是一个单位转换因子，如果你的radiance（光谱灵敏度）是标准单位w/m2 *um *rad ，而flaash要求输入的是uw/cm2*sr*nm，则该因子为10。 1m=103mm=106μm=109nm=1012pm(皮米) 1w=103mw=106μw 1兆瓦=106瓦 Rad平面角弧度 sr 立体角球面度 4、设置输出参数，包括：Output Reflectance File.、Output Directory for FLAASH Files、和Output Directory for FLAASH Files 5、输入成像和传感器的参数 Scene center lacation 影像的中心点的经纬度，可以将影像打开，查看中心点的经纬度（通过在一下窗口输入中心点的行列号即可） sensor altitude 传感器高度（轨道高度），选择正确的传感器后就可以显示了。 Ground Elevation 平均海拔（所选区域的）单位是km 6、atmospheric model 地球大气模型 和气溶胶模型 6种标准大气模型 根据以下表选择所校正区域的大气模型 数据经纬度与获取时间决定选用的大气模型 水气反演设置（Water Retri） 水气反演设置，采用两种方式对水气进行去除 a. 利用水气去除模型恢复影像中每个像元的水气量 使用水气反演模型，数据必须具有 15nm以上波谱分辨率，且至少覆盖以下波谱范围之一：1050－1210nm(优先考虑)，770－870nm，870－1020nm。对于大多传感器，水气反演默认显示的是 NO，因为大多数传感器没有适当的波段来补偿水气的影响。 b.单一的水气因数用于整体影像，默认是1，多光谱数据使用水气反演模型，可以在多光谱设置 中手动设置水气波段 气溶胶模型（Aerosol Retri ） 用气溶胶模型要求数据波段覆盖 660nm和 2100nm波谱。 a. 提供四种标准 MODTRAN 气溶胶模型 Rural（乡村）、Urban（城市）、Maritime（海洋）、Tropospheric b. 两种气溶胶反演方法 2-Band（K-T）方法(类似模糊减少法)，如果没有找到适应的黑值（一般是阴影区或者水体），系统将采用能见度值来计算；所以即使选择了该选项也要给。 天气情况与能见度的关系 7.光谱打磨(高光谱) Spectral Polishing 光谱打磨(高光谱数据) 使波谱曲线更加近似于真实地物的波谱曲线 对波谱曲线进行微调 8.多光谱数据参数设置 当基本设置里设置了水气反演模型和气溶胶模型时，相应的在改多光谱设置框中设置参数 水气去除模型参数 气溶胶模型参数设置（用气溶胶模型要求数据波段覆盖 660nm和 2100nm波谱.） 设置值见下表所示： 9．高光谱数据参数设置 自动选择通道定义(推荐) 设置通道定义 10．高级设置 光谱定义文件：内置 AVIRIS、HYMAP、HYDICE、HYPERION、CASI、AISA 气溶胶高度 CO2 混合比率：390ppm 使用领域纠正 使用以前的 MODTRAN 模型计算结果 设置 MODTRAN 模型的光谱分辨率（推荐值 5 cm-1) 设置 MODTRAN 多散射模型 天顶角"方位角（针对非星下点传感器） 1.辐射畸变 进入遥感器的辐射强度反映在图像上就是亮度值（灰度值）。辐射强度越大，亮度值（灰度值）越大。 亮度值（灰度值）主要受两个物理量影响：一是太阳辐射照射到地面的辐射强度；二是地物的光谱反射率。所以当太阳辐射相同时，图像上像元亮度值（灰度值）的差异就直接反映了地物目标光谱反射率的差异，但实际测量时，辐射强度值还受到其他因素的影响而发生改变，称为辐射畸变。 2.辐射校正 由于传感器响应特性和大气的吸收、散射以及其它随机因素影响，导致图像模糊失真，造成图像的分辨率和对比度相对下降，这些都需要通过辐射校正复原。消除图像数据中依附在辐射亮度中的各种失真的过程称为辐射量校正（radiometric calibration）。 3.辐射传输方程（radiative transfer equation） 进入传感器的辐射由三部分组成： 地物直接反射的太阳辐射IS；漫入射辐射射入地面，又反射到大气中，再进入传感器ID；由于大气散射没有到达地面就直接进入传感器的部分IO，增加的不必要成分。 4.辐射误差产生的原因 （1）因传感器的响应特性引起的辐射误差 1）光学摄影机内部辐射误差 镜头中心和边缘透射光的强度不一致，造成图像上不同位置的同一类地物有不同的灰度值（传感器的光学镜头的非均匀性引起边缘减光效应）。 2）光电扫描仪内部辐射误差 A）光电转换误差；B）探测器增益变化引起的误差 （2）因大气影响引起的辐射误差地物（目标物）的辐射（反射）经过大气层时，与大气层发生散射作用和吸收作用，主要是由气溶胶引起的散射（可见光近红外区）及水蒸气引起的吸收（热红外区）。由于大气的存在，辐射经过大气吸收和散射，通过率小于1，从而减弱了原始信号的强度，同时大气的散射光也有一部分直接或经过地物反射进入到遥感器，这两部分辐射又增强了信号，但却不是有用的。 大气的主要影响是减少了图像的对比度，使原始信号和背景信号都增加了因子。 （3）因太阳辐射引起的辐射误差（光照条件的不同） 1）太阳位置引起的辐射误差:太阳高度角和方位角不同，地物的反射率随之改变。 2）地形起伏引起的辐射误差 （4）因检测器特性的差别、干扰、故障或磁带的误码率引起的不正常的条纹和斑点 5.辐射校正的目的 尽可能消除因传感器自身条件、薄雾等大气条件、太阳位置和角度条件及某些不可避免的噪声，而引起的传感器的测量值与目标的光谱反射率或光谱辐射亮度等物理量之间的差异，尽可能恢复图像的本来面目，为遥感图像的识别、分类、解译等后续工作打下基础。 光学厚度　　辐射在介质中传播时，因与介质相互作用（散射、吸收）削弱。设强度为E（l）的光辐射通过厚度为dz的介质后，其强度变化为E(l)+dE（l），对E（l）积分，得到关于E（l）的表达式，其中，指数的积分为称介质的光学厚度。 气溶胶光学厚度,英文名称为AOD（Aerosol Optical Depth）或AOT（Aerosol Optical Thickness），定义为介质的消光系数在垂直方向上的积分，是描述气溶胶对光的衰减作用的。 　　气溶胶光学厚度随波长变化函数：在气溶胶粒子的谱分布满足Junge 分布的 　　情况下，Angstrom 指出气溶胶的光学厚度跟波长之间的关系可以用下面的公式 　　表示(周秀骥等.，1991)： 　　其中， 被称做Angstrom 指数，反映粒子大小，值越大气溶胶粒子越小；为大气浑浊度系数，与气溶胶粒子总数，粒子谱分布和折射指数有关。 　　Brogniez 和Lenoble(1988)发现对数正态分布气溶胶光学厚度随波长变化遵循下面规律： 　　其中, 取1020nm, 、 为拟合系数。

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量子力学与光速实验结果相矛盾

热度 13 jmluo0922 2012-10-13 19:12

这是我上一篇博文“ 量子，怎能让我相信你 ” 的另一种说法，原因我在上篇博文中已经讲得很清楚了，为了更有条理性，不被误认为是哲学问题，现将有关物理要点归纳如下： 1、光是电磁波，电磁波传播的实验测量结果表明，电磁场在真空中的传播为有限速度c，大约为300,000Km/s； 2、微观运动带电粒子组成的量子体系，由于电磁场传播有速度限制，电磁场相互作用势与带电粒子的运动历史相关，用某一时刻带电粒子的相对距离，是不能正确描述一个带电粒子在另外带电粒子所产生电场的真实情况。只有电磁场的传播速度为无穷大时，一个带电粒子所处的电场才可以用相对距离进行准确描述； 3、量子力学中带电粒子间的电磁势是用粒子间的相对距离描述的，是不能严格成立的。例如，目前量子力学对氢原子的描述是，电子在质子产生的中心场中运动，势能V(r)是相对距离r的函数，这种情况要严格成立除非电场的传播速度为无穷大。因为质子和电子在不断的运动，位置不断变化，电子是在质子前一时刻所在位置产生的场中，即电磁场的迟滞效应，因此不能用V(r)表示。除非电磁场的传播速度就要求为无穷大，这种迟滞效应不存在。 显然，量子力学中用相对距离表达的势函数来分析原子分子量子体系问题，必然要求电磁势场的传播速度为无穷大，这是与电磁场传播具有有限速度c相矛盾的。

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[转载]金质蝴蝶结形纳米天线阵列光镊

crossludo 2012-10-10 03:04

【导读】: 美国伊利诺斯大学研究人员演示了一种新式光镊：用激光照射一种蝴蝶结形的纳米光学天线阵列，调节激光的照明属性就成为一种灵巧的光镊，镊住各种粒子并能把不同粒子按大小排列。 今年2月，美国伊利诺斯大学研究人员演示了一种新式光镊：用 激光 照射一种蝴蝶结形的纳米 光学 天线阵列，调节激光的照明属性就成为一种灵巧的光镊，镊住各种粒子并能把不同粒子按大小排列。相关论文发表在近期出版的《纳米快报》上。 纳米光学天线是一种能将光频 电磁波 高效耦合到亚波长尺度的纳米 光子 器件，在小面积聚光方面独具优势。伊利诺斯大学厄本纳-香槟分校机械科学与工程副教授凯曼尼•图森特介绍说：“我们首次演示了利用金质蝴蝶结形纳米天线阵列（BNAs）实现多种形式的光捕获，能操控从亚微米到微米大小的物体。” 　　 研究小组根据经验绘制了“光捕获相位图”，利用该图成功演示了多种形式的捕获反应，包括在整个纳米天线范围上用 单束光镊住单个粒子、用单束光镊住排成2维六边形的多个粒子、将粒子按大小排列、将从亚微米到微米的粒子以3维形式堆叠起来等。 　　 “和其他 等离子 镊相比，金质蝴蝶结形纳米天线阵列不仅能捕获粒子，还能通过调节光学参量如低输入能量的密度、波长和极性来操控粒子。”论文第一作者、图森特小组研究生布瑞恩•洛克斯沃斯说。 　　 “实验 显示 ，只要很低的能量密度就能实现各种控制，我们能用普通的激光笔就做到这些。”图森特说，“利用热效应结合光压力，能一次镊住几十个粒子。” 　　 研究人员解释说，蝴蝶结形纳米光学天线有很强的聚束和增强效应，可作为一种高效光镊，允许在水性环境中以极低密度的能量输入，实现对亚微米和微米级粒子的高速控制。这些特性对于光流应用（如芯片实验室设备）、光物质形成、胶体动力学基础物理研究方面非常有用，还能在控制生物物质时，降低对样本的拍摄伤害。

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那些困扰多年的科学难题

kejidaobao 2012-9-13 10:48

文/杨书卷 几乎在每个学科中，都存在某些“顽固”的问题，十几年或数十年难以求解，而要继续下去的研究又无法绕开它，成为令人烦闷的“胶着”状态。不过，只要“打开”它，便会立刻呈现“柳暗花明”的愿景。近日频频传来的好消息是，依靠巧妙的实验设计和理论构想，不同领域的科学家们各自突破了自己学科中的一些关键的瓶颈。 法国巴黎高等物理化工学院和法国国家科学研究院的一个联合研究小组，首次成功演示了水波的“逆时传播”。多年来，科学家一直对“波”的逆时传播情有独钟，因为根据物理学的基本原理。水波、声波、电磁波、弹性波等“波”普遍存在着逆时对称性，但在此之前，却始终未能设计出成功的实验。 “逆时传播”并不像从字面理解的那样“科幻”，是把水波送回“过去”，而是一种数学表达的时间反向：从一个源头发出水波，传播一段距离后，再发出水波使其能返回到源头位置，就像波向后倒退——波返回源头的路径精确遵循着它最初传播的路径。 虽然水波很普通而且很容易看到，但由于有流体黏性、与容器壁有摩擦力等，使得“逆时传播”的实验反而比别的波更为复杂。科学家们通过极其精确的计算和设计，用一个53cm×38cm的水箱注入了10cm深的水，在水箱中央放置一个垂直振动器做制波器，此处作为源点发出水波，利用水箱边界的多重反射将阻力衰减最小化，然后再次发出水波，使波纹重新汇聚于源点，终于毫丝不差，成功实现了“水波重聚”。论文作者之一的Mathias Fink掩饰不住自己的兴奋之情：“利用这一理论，我们可以构建出任何波的逆时镜像。” 水波的“逆时传播”在海港水波控制方面有着很多现实的应用，例如，可以利用一套浸入海中的振动制波器聚波以形成波场，从而达到给危险的高波水区“消波”的目的，而声波的“逆时传播”则是很好的一种抗噪音技术：想想那些生活在高速公路旁深受噪音污染之苦的人们吧！当然，如果它还能“操纵”地震波，在预报或预防地震上有所作为的话——这显然是是个“狂妄”的想象，但未来的技术说不准真会将它变为现实呢！（8月20日美国Physical Review Letters） 能解开困惑多年的难题的确是一件让人兴奋的事。美国科学家、佛罗里达州立大学化学和生物化学系博士生Paul Dunk就品尝了这一成功的喜悦：他攻破了一道25年来科学家力求破解的谜题，即高度对称、性质迷人的巴基球分子最开始是如何形成的。 在碳家族中，除了闪闪发光的金刚石和材料新秀石墨烯，被称为巴基球的C60分子也有着当仁不让的贵族地位。巴基球也被形象地叫做“足球烯”。因为它的60个碳原子构成酷似足球一样的32面体，而这恰是一个化学键最稳定的空间排列位置。大自然的鬼斧神工，使巴基球具有许多优异性能，如超导、强磁性、耐高压、抗化学腐蚀等，现在达到0.2mg/cm3极限的世界上最轻的材料“飞行石墨”，就是它的“近亲”。 有趣的是，巴基球的首次发现不是在地球，而是在外太空，而它的发现者和石墨烯的发现者一样，也获得了诺贝尔奖。但从发现到至今，巴基球的形成方式却始终是个谜。“因为巴基球是在高能条件下瞬间而生成的，其速度之快根本无法让人观测。”Dunk解释道，“所以必须用超越常规的巧妙方式。” 研究者将巴基球分子与碳和氦混合，然后用激光轰击，并利用极高磁场的回旋共振质谱仪，对激光轰击过程中产生的几十种分子进行分析，然后惊奇地发现，巴基球分子能够从周围的气体中吸收碳并与碳相结合，自组装成笼状的、越来越多的巴基球，而且巴基球的碳“笼子”在整个过程中始终是封闭着的。 深入本质发现巴基球的“诞生”方式，对这一特种材料的未来发展奠定了良好的基础，美国国家航空航天局最近发布的报告还显示，巴基球也存在于围绕遥远恒星的轨道上，这表明，洞察巴基球的秘密也许会打开一扇知晓宇宙环境形成的重要之门（8月1日英国Nature Communication）。 除了实验领域，计算理论领域也有着出色的表现。美国国家研究委员会1995年列为物理化学领域顶级理论难题之一的“N表示性”（N-representability）问题，最近被美国芝加哥大学的化学教授David Malzottey完美解开。 “N表示性”指对电子运动进行的精确数学建模。但是，分子有上万的电子，要模拟这些电子行为极为复杂，且其复杂程度随强相关电子数量的增加呈指数增长。所以，这个问题自提出到现在已超过了60年，但一直没有令人信服的解答。Malzottey巧妙地提出了“双电子”模型，即通过一种“双电子”技术来推算出“多电子”系统的性质，经过10多年不断改进，终于取得了成功，成就了“大统一”的理论。加拿大皇后大学数学家Robert Daer认为，这是在化学领域取得的一次巨大进步，是“诺贝尔奖”级别的成果，足以和传统的量子力学方程相映成辉（7月4日美国Physcists 网站）。 清末民初的中国国学大师王国维认为，成就大的学问必须经过三层境界，通过“昨夜西风凋碧树，独上高楼，望尽天涯路”和“衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴”，才能“众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在，灯火阑珊处”。我们看到，科研的进展也与此相通，首先要登高望远，瞰察路径，明确追求，然后必须废寝忘食，孜孜以求，而经过反复追寻、研究后，就会融汇贯通，豁然开朗，最终成就“妙手偶得”的最高境界。■

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射电望远镜汇聚可见光的性能

热度 1 qianlivan 2012-4-24 22:15

射电望远镜可以汇聚射电波，这是很显然的。射电望远镜可以汇聚可见光么？可以想象，那些金属网做反射面，一眼可以望过去的射电望远镜对可见光的汇聚必然很糟糕，但是那些用金属板作反射面的射电望远镜呢？ 讨论这个问题有一个方便的公式——鲁兹（Ruze）公式。这个公式描述了一台表面精度为 的望远镜对波长 的电磁波的增益G(\epsilon)。具体方程如下 其中 是理想、无误差的反射面的增益，后面的指数因子是由于表面误差造成的增益下降。对于一台表面精度为2毫米的射电望远镜，在可见光波段，增益下降到大约 ，几乎是0。所以可以认为射电望远镜对可见光没有汇聚作用。从而也不用担心射电望远镜会成为一个太阳灶。 2012年4月25日补记：陈学雷老师指出，Ruze公式只对波动光学适用。在Ruze公式算出的效率非常低时（上述就是这种情况），需考虑几何光学的情况。这个情况我还没想明白。等我想明白了再来写。 后记： 对于不同波段的电磁波而言，表面精度的含义是不同的。对于射电波而言，反射面表面精度主要由面板单元的拼接误差主导，而对于可见光来说，拼接误差不一定作为表面精度。 按陈老师指出的，使用抛光铝板（表面精度可达到2微米），每个单元就相当于一面镜子，在拼接有误差的情况下，形成的反射面对可见光仍然有汇聚作用。可以联想关于阿基米德用镜子烧毁敌军船帆的传说（当然，这是值得怀疑的）。

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[高中物理]电磁波的振幅影响什么？

liwei999 2012-3-19 15:31

电磁波的振幅影响什么？ 作者: mirror (*) 日期: 03/19/2012 01:06:55 电磁波的振幅影响什么？ Quote 因为电磁波的能量由频率唯一决定，所以振幅和能量没有关系。 我从高中起就一直纳闷，那时候老湿也没有给我正面回复。 最近我想到了一个解释方法，大家看看有没有道理： 电磁波的能量由频率唯一决定,而振幅代表交变电磁场的最大强度，代表交变电磁场的能量 但是由于交变电磁场在电磁波传播的垂直方向总是互相转化，能量守恒（大概因此这个能量，不代表电磁波传播方向的能量，也就是电磁波本身含义的能量，而只代表交变场的强度，或者说，电磁波的“传播介质”（不严谨的类比) 光波的量子化后，出现光子，其能量比例于频率。而光的能量，是来自光波的振幅对坐标的积分。也就是说，认为光波的振幅（平方）的能量的理解是错误的。振幅的平方给出了能量的密度。 因此，对于电磁波，光子的能量取决于频率， 振幅的平方 比例于 光子密度 。 ---------- 就“是”论事儿，就“事儿”论是，就“事儿”论“事儿”。

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新科CBHD高清播放机体验(图）

zxczxc0417 2012-3-4 11:48

转载请注明出处 电脑报（ http://www.shudoo.com ） 2009年第30期C版 责任编辑：吴新 　　“高清”是目前家庭影院市场中非常火热的话题，尽管很多消费者都在期待蓝光早日普及，但居高不下的设备价格、价格高昂的碟片，让蓝光在中国的普及之路显得非常漫长。其实，在我们国内是有一套可以与蓝光媲美的高清碟片技术的机型——CBHD高清播放机。在目前的形式下，也许通过CBHD可以比蓝光更早地享受到高清影片。 　 　小知识： CBHD源自于东芝推广的HD-DVD联盟的中国标准，原名为CHDVD，含义为中国版的高清DVD，而在日东芝宣布退出HD-DVD后，中国高清光盘产业联盟就将此标准更名为了CBHD。现在CBHD是中国高清光盘产业联盟所全力推广的高清碟片标准，目前已有众多国产大型影碟机厂商加入到此标准的推广中来。 image001.jpg (135.11 KB) 2009-8-3 15:58 优点： 支持CBHD光盘、支持普通1080P高清视频文件（USB）、支持字幕文件加载 缺点： 价格较高 产考价格： 2999元 测试平台： 新科CBHD播放机（视盘机） TCL 46英寸液晶电视 色差端子连接 　　近日，我们拿到了新科所推出的CBHD播放机，该播放机使用了蓝光激光技术，所以也可以称为CBHD蓝光播放机。这款产品是在中国高清光盘产业联盟的极力推广下，国内家电厂商中研制出的第一款CBHD播放机产品，对国内的高清事业也有标志性的意义，并且此款产品目前已经进入批量生产的环节。那么新科CBHD播放机性能究竟如何呢？下面让我们来尝尝鲜。 　　新科CBHD-9100有着和高端DVD播放机相似的外观，采用黑色的镜面面板，能够很好地与客厅中的其他影音设备搭配。在连接方面，此款播放机的接口也是非常齐全的，能够符合顶级数字家居的需要。CBHD-9100的前置面板上还加入了USB接口，支持外接存储设备。 image002.jpg (24.18 KB) 2009-8-3 15:58 支持外接存储设备，令该机的兼容性大大加强 image003.jpg (32.17 KB) 2009-8-3 15:58 色差、HDMI接口齐全 　　CBHD-9100播放机支持1080P影片播放，可通过HDMI接口和色差分量接口直接连接电视机。我们测试采用了随机赠送的CBHD高清碟片，如《投名状》、《宋祖英肯尼迪演唱会》等碟片，并对CBHD-9100的画质进行了观察。在电影的播放中，CBHD-9100能够展现细节丰富、层次感强、色彩艳丽的高质量画面；并且在激烈变化场面中，保持了很高的稳定性和流畅性，完全排除了电脑播放高清视频时较易出现的迟缓现象。而在音乐碟片的播放中，CBHD-9100能够直接提供数字音频输出，能够对声音进行高保真还原。 　　更值得一提的是，CBHD-9100还可以对移动存储设备（USB闪存）中的高清视频进行直接播放。在测试中，我们播放了闪存中的《金刚》、《范海辛》等高清大片，此款播放器表现非常出色，对于此类H.264格式的1080P高清电影能够完美地呈现出来，并且画面流畅、细腻。该机同时也兼容RMVB、AVI、MKV等众多常见格式电影的播放，并且还能够很好地支持字幕文件的加载。但有一点遗憾的是，该机目前仅支持外接闪存，不支持移动硬盘，相信后期固件升级后兼容性能够更强。 image004.jpg (49.14 KB) 2009-8-3 15:58 文字表现锐利、清晰 image005.jpg (34.87 KB) 2009-8-3 15:58 连接平板电视播放大片，画面细腻、震撼 image006.jpg (49.88 KB) 2009-8-3 15:58 CBHD-9100高清画面细节丰富 image007.jpg (34 KB) 2009-8-3 15:58 对人像的表现相当到位 工程师观点 产品评测中心 黄善挺： 1.CBHD-9100仅是一个开始 　　在CBHD的推广中，CBHD-9100播放机的发布只是一个开始。相信在不久的将来，该类机型会越来越成熟和易用。而在片源方面，目前虽然CBHD碟片并不丰富，但CBHD-9100所具有的USB外接存储器功能，很好地弥补了这方面的不足，目前我们可以通过网络获得大量的片源。 2．CBHD比蓝光更适合中国国情 　　中国是目前DVD碟片生产的大国，因此DVD影碟的价格足够便宜，成为了每个中国家庭都消费得起的商品。而蓝光光盘的生产工艺需求很高，并且生产技术被索尼严格掌控，因此我们并不指望蓝光光盘能够在近几年内，把价格调整到普通中国消费者能够接受的状态。 　　而CBHD光盘，在中国比蓝光光盘有更大的优势，因为生产成本便宜。CBHD光盘是在DVD光盘的基础上开发研制的，因此一条普通的DVD生产线稍加技术改造，就能够顺利的生产出CBHD光盘。再加上我国已经拥有数量众多的DVD碟片生产企业，只要CBHD技术得到推广，市场上就可迅速地涌出大量CBHD光盘。 3．CBHD，在走中国当年的DVD之路 　　CBHD是中国人自己的标准，这也让我们想起了在我们流行了十几年的VCD和DVD。而今天的CBHD，仿佛又处在了一个与当年VCD和DVD相似的位置上。成本便宜的CBHD，在性能上并不比昂贵的蓝光逊色，那么CBHD在接下来在中国普通家庭中的发展，理应更让我们期待。 更多报纸文章请点击新版电子期刊： http://www.shudoo.com/newslist. html

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扭曲电磁波有望大幅提升无线通信容量

热度 12 SoSoliton 2012-3-3 14:57

据英国广播公司（ BBC ） 3 月 2 日报道，瑞典空间物理研究所 Bo Thide 教授和其意大利同事小组最近在意大利威尼斯的泻湖开展了一个引人注目的实验，证明利用电磁波的轨道角动量即通过扭曲电磁波，可大幅提升无线通信的容量。研究人员说，他们将实验地点特意选在 400 年前伽利略首次在威尼斯向权威们演示望远镜的地方，是因为他们在某种程度上也感受到了当年伽利略所面临的困惑：团体或圈子内的人不相信他们的想法，所以他们决定向公众演示他们的实验结果。 这项工作 3 月 2 日发表在 New Journal of Physics 杂志 上。在这项工作中，他们证明，通过对电磁波的不同轨道角动量进行编码，即使在现实环境中，也可实现同一频率（实际上是一个频带）传输多路信息，而通常情况下，同一频率只能传输一路信息。这就有可能大幅度提升现有的无线通信容量（带宽）。理论上，即使在不使用偏振或密集编码技术的情况下，这项新的无线技术也可在某一固定频带范围内实现无限多的信道传输，这对解决日益突出的无线通信带宽拥塞问题提供了一个全新的解决方案。随着近几年电信业务的迅速增长，无线频谱已变得难以置信的拥挤，新的信号传输方式几乎没有余地了，或者说现有的方式已很难扩充通信带宽。 瑞典空间物理研究所 Thide 教授和其意大利同事小组工作的意义在于发展了一种全新的物理机制，实现同一频带能够承载更大的传输容量。 Thide 教授发展的技术，其物理机制的核心在于电磁波的轨道和自旋角动量的差别。关于自旋和轨道角动量，可用地球 - 太阳系作一类比。地球绕它自身的轴旋转，表现出它有自旋角动量；同时它也绕太阳转动，表现出轨道角动量。光的“粒子”叫光子，可以携带自旋和轨道两类角动量。光子的自旋角动量与光的偏振相关，众所周知，一些太阳镜和 3-D 眼镜用到了光子的自旋角动量或偏振概念。正如 3-D 眼镜的左眼和右眼“信号”可以利用光的不同偏振编码到光上，同样，利用光子的不同轨道角动量也可搭载更多的信号。让电磁波有轨道角动量或扭曲电磁波很容易做到，就像扭曲一个传送信号的盘子一样简单。 Thide 团队就是这样扭曲电磁波的，他们将一个标准的卫星接收天线盘的一侧开个口子，再将两边错开，这样，电磁波束周围的不同点相对于其他点就有了不同的波前。如果想象将这束电磁波冻结并图像化，它看起来就像一个螺丝锥。 其实， Thide 教授和其同事多年来一直在致力于探索这个问题，去年他们在 Nature Physics 杂志报道了他们在实验室的研究结果，证明旋转黑洞可以产生“扭曲的”光， nature 网站当时为此发表评论，说扭曲电磁波有可能带来电信领域的革命（ Spiralling radio waves could revolutionize telecommunications ）。今年他们在户外现实环境中的实验结果，朝着这个革命性的目标迈进了一大步。 相关文献和链接： 1. BBC News, 'Twisted' waves could boost capacity of wi-fi and TV , 2 Mar. 2012 2. Fabrizio Tamburini1 et al., Encoding many channels on the same frequency through radio vorticity: first experimental test , New J. Phys., 2012,14: 033001 3. Fabrizio Tamburini1 et al., Twisting of light around rotating black holes , Nature Physics, 2011, 7: 195 4. E. Cartlidge, Adding a twist to radio technology , Nature, Published online 22 February 2011 5. B. Thide et al., Utilization of Photon Orbital Angular Momentum in the Low-Frequency Radio Domain , Phys. Rev. Lett. 2007, 99: 087701 6. 文双春博文， 涡旋电磁波：无线通信的革命 The orbital angular momentum of light may also manifest itself in what we see from black holes The relatively crude antenna could be replaced with more sophisticated signal processing

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引力波和电磁波的区别

daodezhenjing 2011-10-27 21:46

　　老子说过，道生一，一生二，二生三，三生万物。道即自然，一则统一物质，二则统一物质的两种形式－－有序和无序，三则普遍联系方式－－连续物质的有序和无序变换。为什么说三生万物？就是因为自然界是层次存在的，一种普遍联系方式对应着一个物质层次，也对应着一种自然力。引力波和电磁波是两种完全不同的普遍联系方式，它对应着两个物质层次，一个是星体，一个是原子集合。但我们知道，星体就是一个巨大的原子集合，原子只是这个星体无限小的一部分，它的运动应该服从于星体这个巨大的整体。两者是怎样地联系在一起呢？ 　　我们先来看看引力波的产生，它产生于原子的周期产生与灭亡。在地球内部，由于巨大的层次相错力，使大量原子不断涡漩而生，同时又有大量原子在竞争中走向灭亡。原子的周期产生与灭亡所引起的连续物质的能量波动就是一种普遍联系方式，我们可以称之为引力波，星体就是通过这种普遍联系方式控制着它空间中的一切原子。每一个星体都有一个控制中心，它往往就在星体的球心位置，在这里物质密度极大，几乎全是裸露的质子，一个质子的周期产生与灭亡就是引力波的基本能量来源，其它的引力波能量都是它的整数倍，原子核中的质子和中子为什么都是一样的，原因就在于引力波的控制。 　　我们再来看看电磁波的产生，它产生于电子的周期产生与灭亡。很多人可能以为电子是稳定的粒子，其实它只是一个极为短命的粒子，它迅速产生，又迅速灭亡，周期变换，能量就是通过连续物质的有序和无序变换在空间传递的。一个电子的周期产生与灭亡就是电磁波的基本能量来源，其它的电磁波能量都是它的整数倍。 　　电磁波是横波，它与声音的纵波形式有着明显的不同，但它们的不同之处在哪里呢？对物理学史有所了解的人都知道，安培的分子电流假说，法拉弟设想的闭合磁力线，麦克斯韦预言的一环套一环的电磁互感，都在预示着电磁波中一种与众不同的特征，那就是旋转，事实上，电磁波的粒子性就是由媒介的涡漩表现出来的，但它只能称得上是一个短命的粒子，它迅速产生又迅速灭亡，能量就是通过这种方式一包一包地在空间中传递，从而使它表现出了独特的波粒二象性。而声音纵波呢？它只是单向上的疏密振动，没有旋转，因此，它只能是纵波。那么这种涡漩性质是怎么产生的呢？在这里我们不得不提起引力波，空间中的连续物质都处于引力波动之中，因此，电磁波的产生肯定要受到引力波的复杂调制，可能也就是这种干扰使电磁波在传递过程中出现了暂态的有序结构。 　　现在科学上对引力波的观测是极为重视的，可令人遗憾的是，它是不可观察的，因为它和声音一样是纵波形式，我们的精密仪器对混沌的物质是不可观察的，它只有观察到它的暂态有序形式，纵波中没有有序形式，所以，我们一直没有观察到引力波。不过，理性的分析就可以知道，这类系统就存在着一种普遍联系方式，而且这种普遍联系方式和电磁波完全不同，特别是在速度上，它要远远超过电磁波的速度，只有这样，才能把宏大的宇宙整体普遍联系在一起。其实我们也应该能够推理到，一个是单向上的疏密振动，一个是在压缩过程中出现了有序的涡漩形式，越简单速度越快，越复杂速度越慢，这是很容易认识到的。 　　后记，我知道，这些想像在科学上是不入流的，不过，或许它能够为科学的发展提供一点借鉴，因此抖了抖胆说了出来。大家看看就行，不要打棒子，扣帽子。另外，需要提醒大家一点，所谓的精密仪器也是由原子组成的，而原子是一个有序的暂态结构，它和空间中的物质是不可分的，它只能用来观察有秩序的东西，而对无秩序的物质是视而不见的，因此，迷信它就容易陷入一个误区。

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关于暗物质气体形成黑洞的瞎想

热度 2 zhaomg 2011-10-14 23:52

其实就是关于暗物质气体“排斥力”的瞎想。 最早接触暗物质是2001年做大学毕业论文的时候，老板让我做过一个冷暗物质方面的调研。后来硕士开始参加对撞机实验，就一直在跟正负电子湮灭的产物较劲。09年回南开工作，跟随喻纯旭老师参加了CDEX（China Dark Matter EXperiment）实验， 又重新开始关心暗物质问题（如图所示，暗物质很多，但无法从电磁波中观测到）。从那时候起一直有个问题萦绕在心头，就是暗物质为什么不能形成星体？或者说我们为什么没有观测到暗物质形成的星体？ 今年3月下旬，华中的陈绍龙师兄来津报告“暗物质及其探测”，面询此疑，他从位力定理角度解释，我觉得不能说明问题，可惜当时他还有别的事情时间太紧没有细谈。后来“看”过不少暗物质理论方面的报告（因常在北京出差，故经常错过“听”相关报告，只能“看”了），有做暗物质种类的，也有做暗物质与标准模型物质作用的，还有做暗物质湮灭产生标准模型粒子的，但很少看到有做暗物质气体自身宏观结构的。虽说也有人做暗物质的自作用，但显然距离解答我的疑惑还有一段距离。 今天台湾中研院物理所的阮自強老师来津报告“Cosmic Antiproton and Gamma Ray Constraints on Dark Matter Effective Interactions”，终于得到了跟暗物质理论专家细谈的机会，把我的疑问跟阮老师大概说了一下，他表示很有趣，但需要细想一下。下面简单瞎掰一下我的疑问，若有幼稚之处请各位包含，毕竟我是做实验的，理论不是那么精通。 一般来说，要想形成星体有3个条件： 1、有足够密度的星际气体（对我们宇宙来说，主要是氢气或者氦气）； 2、有吸引力（一般来说是引力相互作用）； 3、有排斥力（对于行星，原子本身的热运动就能抵抗引力的收缩；对于恒星，需要热核反应提供足够的排斥效果；对于白矮星，需要电子简并压提供排斥力；对于中子星，需要中子简并压提供排斥力；对于黑洞，由于没有足够大的排斥力产生机制，无法抗衡引力的集聚效果，导致所有物质都收缩到视界内）； 具有这几个条件，星际气体才能自发形成星体。其中的排斥力尤其重要，因为排斥力不止是形成一般星体的必要条件，其产生机制还决定了物质收缩为黑洞的临界质量。 考虑暗物质气体（主流的观点认为暗物质应该是“粒子”），其密度是显然足够大的，吸引力也是没问题的，但排斥力就引人瞎想了。对于排斥力的大小有如下三种可能： 1、如果暗物质粒子的排斥力非常非常大（暂且不管是什么机制提供的），暗物质根本就不能形成黑洞，甚至连一般的星球都无法形成；（这与我们现在的观测貌似一致） 2、如果暗物质粒子根本就没有提供排斥力的机制，那么从大爆炸至今，在各种扰动涨落的效果下暗物质气体不可能保持气体状态，应当绝大部分形成黑洞；（但我们的观测表明，宇宙中黑洞星体的总质量非常微小，不可能是2的情况） 3、如果暗物质粒子有排斥力（暂且也不管是什么力）但比较小的话，那么暗物质粒子形成黑洞的临界质量就会比标准模型物质形成黑洞的临界质量小，这种情况就比较复杂了。（当然，也比较“好玩”了） 对于标准模型物质形成的星体来说，要想形成黑洞，只有一个额外条件，就是有足够大的质量，只要突破临界质量就能收缩成黑洞，而这个临界质量是比较大的。虽然霍金理论说在大爆炸初期可能会有很多微型黑洞产生，而现在关于微型黑洞的各种理论也是层出不穷。但微型黑洞普遍寿命较短，且很难探测到。 对于暗物质粒子就不一定了。在排斥力较小的假设下，由于临界质量小，暗物质粒子形成黑洞的临界质量就小。那就可以形成一些质量比较小，但并不是“那么小”的黑洞。这些黑洞普遍的存在于halo之中，寿命不长不短，在寿命耗尽时以爆炸或其他形式消失。如果是爆炸的话，那也许还是产生Gamma爆的原因呢。如果是其他机制不那么剧烈的消失，或许还有其他可观测信息出现。 唉，铺垫了半天，就是为了说出上面这一句话，一向讨厌写长文，真是费劲啊。。。 宇宙的组成（摘自清华大学李金老师2011年2月28日在南开大学的报告）

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是天才的预见还是胡说八道？

热度 6 daodezhenjing 2011-10-9 11:01

近日和一头大牛（自以为）聊天，他给我说了他对自然的一些看法，我觉得这是不可思议的，但我还是想说出来，让大家看看这是天才的预见还是胡说八道？ 1、电子不是稳定的粒子，而是粒子的生死变换。电磁波也不是粒子的定向移动，它同样是粒子的生死变换。看起来象粒子，其实能量在通过这种方式一包一包地传递。 评：够大胆啊，连科学的常识都要打倒，简直是疯子。不过，细细品来，也有点道理，说不定我们看到的真是一个能量包在传递，而不是一个稳定的粒子，这倒可以很好地解释光的波粒二象性。 2、我们的时间尺度是变化的，只是我们感觉不到。 评：这是自言自语，没有人相信的，我们明明看到原子钟非常精确，从来没有迟道早退过，可他竟说原子钟的时间尺度在不断变化。当然，这些时钟都在同一条大船上，船在走，它们都快或者都慢，我们也感觉不到。说不清楚，哈哈！ 3、物质是不会消失的，这只是物质组织形式的变化产生的能量，它从可观察变成不可观察释放而已，但物质是永恒的。 评：这只是哲学的观点，看不见，摸不着，说什么都行。但作为一种理性的解释也未尝不可。 4、不存在基本的粒子，探寻粒子的工作就是高射炮打蚊子，一无所获。 评：想想也是，如果变是永恒的，基本就是不变，也就是不存在了。但作为科学，我就要找找看，找不到也是科学发现啊！不过花那么多的钱，如果不可能找到，太可惜了！有钱不能干点正事啊！ 5、引力波客观存在，但永远观察不到。他的解释是因为它是纵波，类似声音，什么东西都挡不住，自然就发现不了了。 评：引力波由爱因斯坦预言，感觉上似乎存在，如果观察不到，又感觉它不存在，观察不到的东西怎么能相信呢？还是省省心弄点踏实的吧， 6、引力根本就不存在，它是由物质的组织引起的一种不对称运动。 评：爱因斯坦早就说引力不存在，这并不新鲜，新鲜的倒是他认为地球也象生物一样有组织功能，这似乎是和社会现象中的引力一样，人与人之间本性上是不存在引力的，引力的产生是以满足对方的物质需要或精神需要为前提的，企业要具有吸引力，就要通过企业的发展来满足人们的需求。道理一样啊！ 7、宇宙绝对不是大爆炸中来的，它虽然在发展中存在，但相当稳定。大爆炸学说是建立在一个错误的基础之上的。 评：当年爱因斯坦修改引力方程，原因就在于他认为的宇宙是稳定发展的一个实体，而不是在单调地膨胀。想法有点类似，我倒觉得，要认识宇宙，首先要弄明白引力，不建立在对引力的正确认识之上的假说都是不可靠的。引力现在我们还弄不清楚，就认为宇宙是大爆炸来的，有点太急了。 8、太阳质量在增加，而不是在核剧变中减小。 评：日本有一个科学家，他说他观察到的太阳秩序稳定，而且在稳定膨胀。想象也是，这个世界上有纯粹无私奉献的东西吗？没有！说不定太阳真的没这么无私，它也是有得有失，这符合辩证法嘛！毕竟信息从那么老远传过来，可能会变的，就象一个企业，信息一层一层传过来，早不知道变成什么样了，如果把它当成原话，就有点可笑了。 9、人也是受规律控制的，所谓偶然都是表象。 评：谁也不愿意让什么管着自己，自由是最美好的。可这个世界似乎真的存在什么规律，你看啊，按照能量守恒，每一个人付出的和回报的应该等比的，可事实上，差异巨大，如果大方向错了，付出再多也是零，只有沿着正确方向回报才是最大的。这是不是说明有什么规律呢？不过，我感觉还是不要什么规律为好，至少人感觉上觉得舒适。 10、人永远不要企望弄烂了地球，再换一个星球生存，因为人到外星上无法生育，地球完了就是人类的末日。 评：唯有这一点我感觉是真实的，人不要做以前的恐龙，自以为巨大就了不起，灭亡人类的都是自己。

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Brill《电磁波及其应用杂志》SCI发文统计与投稿指南

热度 1 wanyuehua 2011-10-3 08:48

Journal of Electromagnetic Waves and Applications 《电磁波及其应用杂志》荷兰 ISSN: 0920-5071 ， 1987 年创刊，全年 18 期，荷兰（ VSP BV, BRILL ACADEMIC PUBLISHERS, PO BOX 9000, 2300 PA LEIDEN, NETHERLANDS ）出版， SCI 、 EI 收录期刊， 入选 Web of Science 的 Science Citation Index Expanded ，目前在 SCI 数据库可以检索到该期刊 的 1987 年第 1 卷第 1 期到 2011 年的第 25 卷第 10 期共 3121 篇论文。 SCI 2006 年影响因子 0.524 ， SCI 2007 年影响因子 1.844 ， SCI 2008 年影响因子 3.134 ， SCI 2009 年影响因子 1.551 ， 2010 年影响因子 1.376 ， 2010 年 5 年期影响因子 0.991 。 2010 年 JCR 电子工程排名第 86 位（ 247 种）、 Q2 （二区），应用物理排名第 58 位（ 116 种）、 Q3 （三区），物理（数学）排名第 24 位（ 54 种）、 Q2 （二区）。 说明：影响因子的四分位区间是指将一个学科领域内所有期刊影响因子大小顺序排列后，将所有期刊分成四等份，从而形成四个区间并分别标记为 Q1 ， Q2 ， Q3 ， Q4 。 该刊是 EI 收录期刊， EI 从 1994 年开始收录， EI 共收录了该刊 1994-2011 年 2652 篇论文。 SCI 收录该刊的 3121 篇文章包括学术论文 3063 篇、会议论文 30 篇、社论 18 篇、会议摘要 18 篇、更正 10 篇、评论 4 篇、通讯 1 篇等。 3121 篇文章的作者涉及 67 个国家与地区，主要国家与地区分布：中国 893 篇（其中台湾地区 145 篇），美国 583 篇，新加坡 130 篇，意大利 123 篇，法国 112 篇，韩国 109 篇，芬兰 104 篇，伊朗 97 篇，希腊 82 篇等。 《电磁波及其应用杂志》年发文量 3121 篇文章的作者单位涉及 1070 个研究机构， 中国学者在 《电磁波及其应用杂志》（ Journal of Electromagnetic Waves and Applications ） 发文排名第一， 在该刊发表论文最多的研究机构为西安电子科技大学（ XIDIAN UNIV ） 247 篇、电子科技大学（ UNIV ELECT SCI TECHNOL CHINA ） 136 篇、芬兰赫尔辛基工业大学（ HELSINKI UNIV TECHNOL ） 89 篇、新加坡国立大学（ NATL UNIV SINGAPORE ） 89 篇、雅典理工学院（ NATL TECH UNIV ATHENS ） 72 篇，浙江大学（ ZHEJIANG UNIV ） 50 篇、伊利诺伊大学（ UNIV ILLINOIS ） 46 篇、、麻省理工学院（ MIT ） 38 篇、东南大学（ SOUTHEAST UNIV ） 33 篇、香港城市大学（ CITY UNIV HONG KONG ） 32 篇。 中国学者在《电磁波及其应用杂志》上年发文量 3121 篇文章共被引用 13484 次（其中 2007 年被引用 1196 次、 2008 年被引用 2157 次、 2009 年被引用 1526 次， 2010 年被引用 1374 次， 2011 年被引用 1356 次），平均引用 4.32 次，年均引用次数 539.36 ， H 指数为 34 （有 34 篇文章每篇最少被引用 34 次以上）。 中国学者在《电磁波及其应用杂志》（ Journal of Electromagnetic Waves and Applications ） 上发文 887 篇（包括台湾地区）共被引用 3215 次（其中 2007 年被引用 331 次、 2008 年被引用 793 次、 2009 年被引用 532 次、 2010 年被引用 601 次、 2011 年被引用 668 次），平均引用 3.62 次，年均引用次数 1393.78 ， H 指数为 19 （有 19 篇文章每篇最少被引用 19 次以上）。 美国学者在《电磁波及其应用杂志》（ Journal of Electromagnetic Waves and Applications ） 上发文 583 篇共被引用 3227 次（其中 2007 年被引用 250 次、 2008 年被引用 340 次、 2009 年被引用 218 次、 2010 年被引用 166 次、 2011 年被引用 105 次），平均引用 5.54 次，年均引用次数 129.08 ， H 指数为 26 （有 26 篇文章每篇最少被引用 26 次以上）。 《电磁波及其应用杂志》（ Journal of Electromagnetic Waves and Applications ）投稿指南： 载电磁波理论及其应用方面的研究论文和评论，涉及新的理论、方法论和计算技术研究。 该刊中国作者投稿较多，从 2006 年开始中国学者发文增长较快， 2007 年中国大陆学者发文达到 140 多篇，现年均录用中国大陆学者稿件 110 多篇，是该刊年发文的一半以上。 网址： http://brill.publisher.ingentaconnect.com/content/vsp/jew 编委会： http://www.brill.nl/journal-electromagnetic-waves-and-applications#EDIBOA_0 Editor-in-Chief: W.C. Chew (Hong-Kong, China). 投稿指南： http://www.jpier.org/PIER/on_line/index.php 该刊在 SCI 数据库被引最多的 5 篇论文： 1. 标题 : Waves and energy in chiral nihility 作者 : Tretyakov S; Nefedov I; Sihvola A; 等 . 来源出版物 : JOURNAL OF ELECTROMAGNETIC WAVES AND APPLICATIONS 卷 : 17 期 : 5 页 : 695-706 DOI: 10.1163/156939303322226356 出版年 : 2003 被引频次 : 113 ( 来自 Web of Science) 2. 标题 : STABILITY OF TIME MARCHING ALGORITHMS FOR THE ELECTRIC-FIELD INTEGRAL-EQUATION 作者 : RYNNE BP; SMITH PD 来源出版物 : JOURNAL OF ELECTROMAGNETIC WAVES AND APPLICATIONS 卷 : 4 期 : 12 页 : 1181-1205 DOI: 10.1163/156939390X00762 出版年 : 1990 被引频次 : 84 ( 来自 Web of Science) 3. 标题 : ON SOME INVERSE METHODS IN ELECTROMAGNETICS 作者 : HABASHY TM; MITTRA R 来源出版物 : JOURNAL OF ELECTROMAGNETIC WAVES AND APPLICATIONS 卷 : 1 期 : 1 页 : 25-58 出版年 : 1987 被引频次 : 66 ( 来自 Web of Science) 4. 标题 : BOUNDARY INTEGRAL FORMULATIONS FOR HOMOGENEOUS MATERIAL BODIES 作者 : HARRINGTON RF 来源出版物 : JOURNAL OF ELECTROMAGNETIC WAVES AND APPLICATIONS 卷 : 3 期 : 1 页 : 1-15 出版年 : 1989 被引频次 : 65 ( 来自 Web of Science) 5. 标题 : Decomposition of the time reversal operator for electromagnetic scattering 作者 : Tortel H; Micolau G; Saillard M 来源出版物 : JOURNAL OF ELECTROMAGNETIC WAVES AND APPLICATIONS 卷 : 13 期 : 5 页 : 687-719 DOI: 10.1163/156939399X01113 出版年 : 1999 被引频次 : 59 ( 来自 Web of Science) 中国学者以通讯作者在该刊发表论文被引最多的 3 篇论文： 1. 标题 : Review of electromagnetic theory in left-handed materials 作者 : Chen H.; Wu B. -I.; Kong J. A. 来源出版物 : JOURNAL OF ELECTROMAGNETIC WAVES AND APPLICATIONS 卷 : 20 期 : 15 页 : 2137-2151 DOI: 10.1163/156939306779322585 出版年 : 2006 被引频次 : 44 ( 来自 Web of Science) Chen, H ( 通讯作者 ),Zhejiang Univ, Electromagnet Acad, Hangzhou 310058, Peoples R China 2. 标题 : Development of CAD formulas of integrated circuit components fuzzy EM formulation followed by rigorous derivation 作者 : Chow YL; Tang WC 来源出版物 : JOURNAL OF ELECTROMAGNETIC WAVES AND APPLICATIONS 卷 : 15 期 : 8 页 : 1097-1119 DOI: 10.1163/156939301X00445 出版年 : 2001 被引频次 : 39 ( 来自 Web of Science) Chow, YL ( 通讯作者 ),City Univ Hong Kong, Dept Elect Engn, Hong Kong, Hong Kong, Peoples R China 3. 标题 : Synthesis of circular antenna array using crossed particle swarm optimization algorithm 作者 : Chen T. B.; Dong Y. L.; Jiao Y. C.; 等 . 来源出版物 : JOURNAL OF ELECTROMAGNETIC WAVES AND APPLICATIONS 卷 : 20 期 : 13 页 : 1785-1795 DOI: 10.1163/156939306779292273 出版年 : 2006 被引频次 : 35 ( 来自 Web of Science) Chen, TB ( 通讯作者 ),Xidian Univ, Natl Lab Antennas Microwave Technol, Xian 710071, Peoples R China

个人分类: 中国学者发文较多的期刊|14231 次阅读|1 个评论

[转载]TM波段组合[z]

gosci 2011-8-12 11:00

一、波段特征及其选择： 光学遥感所接收的电磁波辐射源是地物对太阳光的反射和散射,其波长主要分布在可见光、近红外区域。目前使用较多的光学遥感卫星有:美国发射的LANDSAT 的TM 数据分7 个波段,其中6 个波段波长范围为0 .45～2 .35 μm,空间分辨率为30 m,时间分辨率为16 d, 其中TM5 对线性构造反映清晰,一个热红外波长范围为10 .4～12 .5 μm,空间分辨率为120 m,在揭示第四纪覆盖区的隐伏断裂及活动性构造方面具有一定优势,可用于地热制图、地质、制图等。 多波段的传感器提供了空间环境不同的信息，以下以TM为例： TM1 0.45-0.52um蓝波段：对叶绿素和夜色素浓度敏感，对水体穿透强，用于区分土壤与植被、落叶林与针叶林、近海水域制图，有助于判别水深及水中叶绿素分布以及水中是否有水华等。 TM2 0.52-0.60um,绿波段：对健康茂盛植物的反射敏感,对力的穿透力强,用于探测健康植物绿色反射率,按绿峰反射评价植物的生活状况,区分林型,树种和反映水下特征。在所有的波段组合中，TM 波段－2 的分类精度是最高的，达到了 75.6%。从单时相遥感影像的分类来讲，这种分类精度只相当于中等水平。但若从多时相图像的角度来看，这一精度则相当于在采用分类后比较法时，每一景图像的平均分类精度需达到 86.9% 的水平 ② ，而这种分类精度，特别是在山区，其实已经是比较好的了。 TM3 0.62-0.69UM ,红波段：叶绿素的主要吸收波段,反映不同植物叶绿素吸收,植物健康状况,用于区分植物种类与植物覆盖率,其信息量大多为可见光最佳波段,广泛用于地貌,岩性,土壤,植被,水中泥沙等方面。 TM4 0.76-0.96UM近红外波段：对无病害植物近红外反射敏感，对绿色植物类别差异最敏感,为植物通用波段,用于牧师调查,作物长势测量,水域测量，生物量测定及水域判别。 TM51.55-1.75UM中红外波段：对植物含水量和云的不同反射敏感，处于水的吸收波段,一般1.4-1.9UM内反映含水量,用于土壤湿度植物含水量调查,水分善研究,作物长势分析,从而提高了区分不同作用长势的能力，可判断含水量和雪、云。在TM7个波段光谱图像中，一般第5个波段包含的地物信息最丰富。 TM61.04-1.25UM远红外波段：可以根据辐射响应的差别,区分农林覆盖长势,差别表层湿度,水体岩石,以及监测与人类活动有关的热特征,作温度图，植物热强度测量。 TM7 2.08-3.35UM,中红外波段,为地质学家追加波段,处于水的强吸收带,水体呈黑色,可用于区分主要岩石类型,岩石的热蚀度,探测与交代岩石有关的粘土矿物. 各光谱差异为：ＴＭ１居民地与河流菜地不易分开；ＴＭ２居民地与河流菜地不易分；ＴＭ３乡村与菜地不易分；ＴＭ４农田与道路不易分，乡镇，道路，河滩易浑；ＴＭ５县城与农田不易分；ＴＭ６村庄与河流易混。所以在遥感的类型提取上，一般采取： 城市与乡镇的提取:TM1+TM7+TM3+TM5+TM6+TM2-TM4 乡镇与村落:TM1+TM2+TM3+TM6+TM7-TM4-TM5 河流的提取:TM5+TM6+TM7-TM1-TM2-TM4 道路的提取：TM6-（TM1+TM2+TM+-TM4+TM5+TM7） 二、波段融合及专题应用： 利用多波段图像之间的差异进行特征提取,可获得较多的信息量。常用的方法有:灰度四则运算、假彩色合成、HIS 变换等,利用这些方法可以简单地减少异物同谱现象,如在波长0 .63 μm 下,绿泥岩和褐铁矿的反射系数相同,但在0 .5 μm 下,其反射系数的差别却很大,可针对不同的遥感资料,根据岩石反射能力的不同,选取不同的波段,对岩石进行分类。TM图像的光波信息具有3～4维结构，其物理含义相当于亮度、绿度、热度和湿度。在TM7个波段光谱图像中，一般第5个波段包含的地物信息最丰富。3个可见光波段（即第1、2、3波段）之间，两个中红外波段（即第4、7波段）之间相关性很高，表明这些波段的信息中有相当大的重复性或者冗余性。第4、6波段较特殊，尤其是第4波段与其他波段的相关性得很低，表明这个波段信息有很大的独立性。而第7波段只是在探测森林火灾、岩矿蚀变带及土壤粘土矿物类型等方面有特殊的作用。由于地物的复杂性和多样性,只选一个波段是不够的,在进行地质现象的解释时,常选几个波段进行比较，以下以TM为例： 741 ：741波段组合图像具有兼容中红外、近红外及可见光波段信息的优势，图面色彩丰富，层次感好，具有极为丰富的地质信息和地表环境信息；而且清晰度高，干扰信息少，地质可解译程度高，各种构造形迹（褶皱及断裂）显示清楚，不同类型的岩石区边界清晰，岩石地层单元的边界、特殊岩性的展布以及火山机构也显示清楚。 742：适宜于温带到干旱地区，提供最大的光谱多样性。 1992年，完成了桂东南金银矿成矿区遥感地质综合解译，利用1：10万TM7、4、2假彩色合成片进行解译，共解译出线性构造1615条，环形影像481处, 并在总结了构造蚀变岩型、石英脉型、火山岩型典型矿床的遥感影像特征及成矿模式的基础上，对全区进厅成矿预测，圈定金银A类成矿远景区2处，B类 4处，C类5处。为该区优选找矿靶区提供遥感依据。 743：我国利用美国的陆地卫星专题制图仪图象成功地监测了大兴安岭林火及灾后变化。这是因为TM7波段（2.08-2.35微米）对温度变化敏感；TM4、TM3波段则分别属于红外光、红光区，能反映植被的最佳波段，并有减少烟雾影响的功能；同时TM7、TM4、TM3（分别赋予红、绿、蓝色）的彩色合成图的色调接近自然彩色，故可通过TM743彩色合成图的分析来指挥林火蔓延与控制和灾后林木的恢复状况。 754：适宜于湿润地区，提供了最大的空间分辨率。 对不同时期湖泊水位的变化，可采用不同波段，如用陆地卫星MSS7，MSS5，MSS4合成的标准假彩色图像中的蓝色、深蓝色等不同层次的颜色得以区别。从而可用作分析湖泊水位变化的地理规律。陆地卫星图像的标准假彩色指采用陆地卫星多光谱扫描仪所成的同一图幅的第四波段MSS4图像、第五波段MSS5图像和第七波段MSS7图像，分别配以兰、绿、红色的彩色合成图像上的彩色。并称此种合成的图像为陆地卫星标准假彩色图像。在此图像上植被分布显红色，城镇为兰灰色，水体为兰色、浅兰色（浅水），冰雪为白色等。 541：某开发区砂石矿遥感调查是通过对陆地卫星TM最佳波段组fefee7合的选择（TM5、TM4、 TM1）以及航空、航天多种遥感资料的解译分析进行的，在初步解译查明调查区第四系地貌。 543：城镇和农村土地利用的区分，陆地/水体边界的确定。 例如采用1995年8月2日的TM数据对于图象分析，选用信息量最为丰富的5、4、3波段组合配以红、绿、兰三种颜色生成假彩色合成图象，这个组合的合成图象不仅类似于自然色，较为符号人们的视觉习惯，而且由于信息量丰富，能充分显示各种地物影像特征的差别，便于训练场地的选取，可以保证训练场地的准确性；对于计算机自动识别分类，采用主成分分析（K-L变换）进行数据压缩，形成三个组分的图象数据，用于自动识别分类。 742：用于土壤和植被湿度内容分析，内陆水体定位，其中植被显示为绿色的阴影。适宜于温带到干旱地区，提供最大的光谱多样性。 采用以遥感图像解译为主结合地质、物化探资料进行研究的综合方法。解译为目视解译，解译的遥感图像有：以1984年3月成像经处理放大为1：5万卫星TM假彩色片（5、4、3波段合成）和1979年7月拍摄的1：1.6万黑白航片为主要工作片种；采用1986年11月的1：10万TM假彩色片（7、4、2波段合成）为参考片种。 432：红外假色。在植被、农作物、土地利用和湿地分析的遥感方面，这是最常用的波段组合。提供中等的空间分辨率。在这种组合中，所有的植被都显示为红色。 例如当卫星遥感图像示蓝藻暴发情况时，蓝藻暴发时绿色的藻类生物体拌随着白色的泡沫状污染物聚集于水体表面，蓝藻覆盖区的光谱特征与周围湖面有明显差异。由于所含高叶绿素A的作用，蓝藻区在LandsatTM2波段具有较高的反射率，在TM3波段反射率略降但仍比湖水高，在TM4波段反射率达到最大。因此，在TM4（红）、3（绿）、2（蓝）假彩色合成图像上，蓝藻区呈绯红色，与周围深蓝色、蓝黑色湖水有明显区别。此外，蓝藻暴发聚集受湖流、风向的影响，呈条带延伸，在TM图像上呈条带状结构和絮状纹理，与周围的湖水面也有明显不同。 453：用于土壤湿度和植被状况的分析，也很好的用于内陆水体和陆地/水体边界的确定，可突出水体、城市、山区、线性特征。 例如采取4、5、3波段分别赋红、绿、蓝色合成的图像，色彩反差明显，层次丰富，而且各类地物的色彩显示规律与常规合成片相似，符合过去常规片的目视判读习惯。再例如把4、5两波段的赋色对调一下，即5、4、3分别赋予红、绿、蓝色，则获得近似自然彩色合成图像，适合于非遥感应用专业人员使用。本研究遥感信息源是中国科学院卫星遥感地面接收站于1995年10月接收美国MSS卫星遥感TM波段4(红)、波段5(绿)、波段3(蓝)CCT磁带数据制作的1∶10万和1∶5万假彩色合成卫星影像图。图上山地、丘陵、平原台地等喀斯特地貌景观及各类用地影像特征分异清晰。成像时期晚稻接近收获，且稻田中不存积水，因此耕地类型中的水田色调呈粉红色；旱地由于作物大多收获，且土壤水分少而呈灰白色；菜地则由于蔬菜长势好，色调鲜亮并呈猩红色。园地色调呈浅褐色，且地块规则整齐、轮廓清晰。林地中乔木林色调呈深褐色，而分布于喀斯特山地丘陵等地区的灌丛则呈黄到黄褐色。牧草地大多呈黄绿色调。建设用地中的城镇呈蓝色；公路呈线状，色调灰白；铁路呈线条状，色调为浅蓝；机场跑道为蓝色直线，背景草地呈蓝绿色；在建新机场建设场地为白色长方形；备用旧机场为白色色调，外形轮廓清晰、较规则。水库和河流则都呈深蓝色调。 472：土壤和植被湿度内容分析，内陆水体定位，植被显示为绿色的阴影。 在采用TM4、7、2波段假彩色合成和 1:4 计算机插值放大技术方面，在制作 1:5万TM影像图并成 1:5万工程地质图、塌岸发展速率的定量监测以及在单张航片上测算岩 (断) 层产状等方面，均有独到之处。 from: http://www.cnblogs.com/zhangwei4573/

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宋轶文学位论文：晚清民初无线电报技术经由期刊在中国的传播

热度 3 kexuechuanbo 2011-6-28 09:57

宋轶文硕士学位论文2011-6-20.pdf 晚清民初无线电报技术经由期刊 在中国的传播 硕士研究生 宋轶文，指导教师 姚远教授 （西北大学数学与科学史研究中心，陕西西安 710069 ） 目 录 摘要 . i Abstract iii 第一章 绪论 . 1 1.1 目的与意义 . 1 1.2 研究现状与文献综合评述 . 2 1.2.1 研究基础 ... 2 1.2.2 电磁学及无线电报技术经由图书在中国的传播 ... 2 1.3 研究内容与方法 . 10 1.3.1 研究内容 ... 10 1.3.2 研究难点与重点 ... 10 1.3.3 研究创新点 ... 11 第二章 晚清无线电报技术经由期刊在中国的传播 13 2.1 晚清无线电报技术经由期刊传播的文献调查统计 . 13 2.2 传播无线电报技术最为得力的 2 种期刊 . 17 2.2.1 《时务报》最早命名 “ 无线电报” 和 “ 电浪” ... 17 2.2.2 《东方杂志》深入报道无线电报 的广泛应用 ... 18 2.3 小结 . 20 第三章 民初无线电报技术经由期刊在中国的传播 22 3.1 民初无线电报技术经由期刊传播的文献调查统计 . 22 3.2 《东方杂志》与国人对无线电报技术的消化与吸收 . 26 3.2.1 出现中国科学家原创的专业性文章 ... 26 3.2.2 文章已具有相当的专 业性和学术性 ... 26 3.3 《科学》与无线电报技术的继续译介 . 30 3.3.1 中国科技界最早创办的传播国外新兴科技的刊物 ... 30 3.3.2 自办 刊之初即成为无线电报技术的专业传播阵地 ... 31 3.4 《科学》首创无线电专号与民族无线电事业 . 33 3.4.1 无线电专号与国人独立研究无线电报 ... 33 3.4.2 无线电专号对国外无线电发展情况的介绍 ... 37 3.4.3 无线电专号与民族无线电事业 ... 38 3.4.4 小结 ... 41 3.5 中国近 代期刊传播无线电报技术文献统计分析 . 42 3.6 小结 . 44 第四章 《无线电月报》创中国无线电专业期刊先河 46 4.1 《无线电月报》的编辑 出版情况 . 46 4.2 《无线电月报》的办刊特点 . 48 4.2.1 占据行业内传播制高点 ... 48 4.2.2 中国第一批无线电技术的领军人 ... 49 4.2.3 传播内容侧重于无线电报机实体介绍 ... 50 4.2.4 首次发表《无线电译名草案》 ... 52 4.2.5 勾勒民国无线电装备市场概貌 ... 53 4.3 小结 . 55 第五章无线电报技术在中国的发展特点与传播脉络 57 5.1 无线电报技术在中国的建制化形成 . 57 5.2 无线电报技术在中国的传播机制 . 58 5.3 无线电报技术经由期刊在中国的传播脉络 . 59 参考文献 . 62 攻读硕士学位期间取得的科研成果 . 66 致谢 . 67 摘 要 运用科学史考证与分析的方法对西方无线电报技术经由期刊在中国的传播作了全面的历史考察，以期为西方近代技术向中国转移机制的研究提供借鉴和开辟中国近代科学技术史和科学传播史研究的新领域。 全面调查了无线电报技术专业期刊出现以前的 3000 多种期刊上万篇文章，从中选择了自 1897 年至 1919 年，共计 51 种期刊共 185 篇文章，作为无线电报技术经由期刊在中国传播的主要依据。又从中选取了《时务报》、《东方杂志》、《科学》杂志、《无线电月报》作为代表性期刊，对其进行系统的文献统计、文本分析和内容比较。 研究结果表明： 1897 年《时务报》最早命名“无线电报”和“电浪”（电磁波），“无线电报”一文中记载了马可尼进行无线电报通信实验的情形，其最早传播无线电报技术距马可尼获得无线电报技术专利仅有 2 年。《东方杂志》是近代传播无线电报技术历时最久的期刊，前后延续 40 多年， 1904 年至 1918 年间刊载了 32 篇对无线电报原理作科学介绍的文章，同时最早介绍过对无线电波穿透性的研究，并详细介绍了无线鱼雷艇的发明情况。中国科学社创办的《科学》最早出版的“无线电专号”，同时中国科学社还创办了中国最早的无线电研究所，“无线电专号”述及磁感应现象、无线电信号传输、无线电发射站、地球曲面、障碍物、空气、铜等对信号传输的影响、信道、整流、信号接收等概念，还对我国民族无线电事业作了广泛的调查和研究，并提出我国无线电事业的发展建议。《无线电月报》是中国第一份无线电报技术专业期刊，其占据行业内传播制高点，内容涉及国内外无线电台制造技术和厂商概况，无线电报机实体及其原理，国民政府关于无线电台管理的规章制度，国内外无线电台的设备和技术情况等；同时，其主要编者和作者王崇植、恽震、倪尚达等均为中国第一批无线电事业的领军人；还发表了《无线电译名草案》，首次在期刊中按照英文字母顺序将专业名词作中英文一一对照；勾勒出民国无线电装备市场概貌。 研究结论认为： 20 世纪 20 年代末期，无线电报技术作为中国技术体系的学科分支之一已基本形成。其标志：一是无线电报技术获得广泛的社会认同；二是自西方引进成熟的无线电报理论；三是中国科学社等为代表的学术研究团体构成了中国最早的从事专业无线电报技术研究工作的群体；四是以上海南洋公学为代表的专业的大学教育；五是《无线电月报》开创的我国无线电报技术专业期刊的先河。 无线电报技术是中国近代从知识引进到民族自主创新，从技术体系形成到应用推广、扩散、传播速率最快和影响最大的技术之一。在物理学方面，无线电报技术自电磁学中分离出来后，反过来向物理学渗透，衍生出了无线电物理学、真空电子学、半导体物理学等新的二级学科；在工业技术方面，形成了新的工业生产部门，衍生出了无线电电子学、电信技术、电工技术等独立的二级学科；在社会科学方面，促生了一种全新的传播载体、新闻事业和信息交流方式，也派生出了广播电视事业、电化教育等三级学科，从而大大提高了人们对科学技术神奇力量的认识，加快了中国传统社会向近代化文明过渡的进程。 无线电报技术经由期刊在中国的传播可划分为知识传播阶段、技术传播阶段和学科建制化传播阶段三个历史阶段。 1897 年《时务报》最早传播无线电报知识，直至 1905 年《东方杂志》创刊并开始传播无线电报技术，这一时期期刊传播无线电报技术为知识传播； 1905 年至 1925 年，由于《东方杂志》持续对无线电报技术发明的深入传播，以及《科学》对于无线电报技术原理的深入介绍，这一时期期刊传播无线电报技术为技术传播； 1925 年《科学》首创“无线电专号”，至 1928 年《无线电月报》创无线电报技术专业期刊之先河，这一时期期刊传播无线电报技术为学科建制化传播。 关键词: 晚清民初； 无线电报； 《无线电月报》； 科学传播 攻读硕士学位期间取得的科研成果 宋轶文，姚远 . 晚清无线电报技术经由期刊在中国的传播 . 西北大学学报：自然科学版， 2009 ， 39 （ 4 ）： 701-706 宋轶文，姚远 . 民初无线电报技术经由期刊在中国的传播 . 西北大学学报：自然科学版， 2009 ， 40 （ 1 ）： 183-188 宋轶文，杜丽婷，姚远，张羽，李浩荣 .h 无线电月报 i 开创中国无线电专业期刊先河 . 中国科技期刊研究， 2011 ，（ 2 ）： 305-308 宋轶文， 姚远 . 晚清计算技术经由传教士期刊在中国的传播 . 呼和浩特：第七届汉字文化圈及近邻地区数学史与数学教育国际研讨会 ， 2010 参与国家社会科学基金“晚清民初期刊演化与科学传播”（ 07XXW004 ）并独立撰写一章 主持西北大学研究生创新基金交叉学科类项目（ 09YJC33 ） 致 谢 硕士学位论文划下句号的这一刻，思绪又回到了三年前的那一幕。在文博学院一层的学报编辑部，第一次见到姚老师，老师亲切地让尚未入学的我参加硕、博士研究生的讨论课程，一下子打消了我原本紧张的情绪。入学后老师多次找我谈话了解本科的专业情况，并针对我的知识结构来帮我选题，最终确定了无线电报技术经由期刊传播这样一个将我本科和硕士专业相结合的题目。学位论文中用到了大量的原始文献，绝大多数是老师帮我搜集的，在我三年的论文写作过程中，老师比我更加关心论文情况，直到答辩前几天老师还亲自为我批改论文，我心里又是感激又是惭愧。平日里老师总是带着微笑，一旦开始讨论学术问题，却又认真而严谨这也是我在今后的学术和工作道路上努力和学习的榜样，我很幸运还能有机会跟随老师继续做学问。回首往昔，除了感激，别无他言。展望未来，除了努力，无以为报。 感谢曲安京老师在 08 年姚老师赴南京的半年里给予我的指导和关照，以及在三年学习和生活中对我的关心和帮助。感谢袁敏老师、赵纪伟老师、陈镱文老师、亢小玉老师的帮助和指导。感谢李楠师姐对我学业和生活的关心和帮助，同样感谢白秀英师姐、李晓霞师姐、刘小燕、原付川等同学们，感谢科学技术史中心的所有同学们，感谢身在巴黎的姚璐，感谢《纯粹数学与应用数学》李浩荣老师，没有你们的帮助我同样难以完成这三年的学业。还要感谢内师大郭世荣老师和清华大学冯立昇老师， 2010 年在内蒙帮助提供了许多重要的原始文献。 感谢同寝室的晋金才、时振华、何煜以及一直以来帮助、支持我的所有同学们，感谢张蓉在我复习考博和论文写作过程中的关心和帮助。 最后，要感谢父母的养育之恩，儿子多年在外求学，正是有了你们的支持和鼓励，才有儿子的今天。所有这些，汇成一句感谢，写在最后：谢谢！

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波动统治世界

唐云江 2011-5-21 00:39

大诗人苏东坡之妹苏小妹是个才女，传说在新婚之夜把新郎秦少游拒之门外，要他对上对联方可入得洞房。苏小妹出了上联“闭门推出窗前月”，秦少游想了好久而不得解，苏东坡急忙出手相助，拾起一块石头投入平静的池塘，秦少游顿悟佳句“投石冲开水底天”。这是波动给他带来的灵感，他若是能对出一个与声音有关的句子可能会更有意境，因为人获取外界信息基本上除了看就是听，所谓耳闻目睹也。 水面波是我们能直接观察到的最常见的一种波。想象一池无边的池水，投石其中，激起一波涟漪，这列水波会一直向外扩散，渐行渐远，直到天边，这是波动传播机械能的最直观和典型的例子。波动是自然界最广泛存在的一种运动形式，也是传递能量和信息最基本和最主要的形式。我们听到远方的雷鸣，是我们的耳朵感知到空气中机械波的振动；我们看到遥远的恒星，是我们的眼睛感知到电磁波的起伏。用哲学一点的语言说，波动是世界的存在方式一点也不为过。 上学时，老师常会用水波来演示波动的行为和各种性质，可以形象地看到波动的干涉、衍射等现象，由此来理解声音和光的性质，因为所有波的行为方式是基本一致的。每天围绕我们的是声波（机械波）和光波（电磁波），所谓引力波还无法证实。在有介质存在的地方，无论气体、液体或固体，机械扰动都会产生声波，沿介质传播；在有电荷扰动的地方就会发射电磁波，向空间辐射。二者都是把能量向远方传递，但由于机械波需要介质，对于我们人类来说，这种波无论怎样折射、反射、绕射，也只能被“困”在地球上；电磁波不需要介质，因而能传播到宇宙的各个角落，它几乎是我们与外界沟通交流的惟一途径。我们地球所以能够生机勃勃，主要靠的是来自太阳的电磁波辐射。 水波虽然直观形象，但它是一种复杂的波，因为形成水波的力主要是重力（有时还要考虑表面张力）。而机械波（广义的声波）和电磁波却主要是简单的波，也就是所谓的简谐波，也称正弦或余弦波，跟三角函数联系了起来，任何复杂的波都可以分解为若干简单的波。我们知道，任何运动的变化都有力的作用，质点在平衡位置的往复运动，也就是振动，必然是受力作用的结果。宇宙中存在着4种基本作用力，即引力、电磁力、弱力和强力，但在宏观世界，我们能够感知到的是引力和电磁力。 最简单的振动是谐振子，比如我们课本中常提到的一根无质量弹簧连接一个小球的振动，介质中一个质点的受力与这个小球一样，都是受到一个与距离成正比的弹性力的作用。在这样力的作用下，用牛顿力学求解，运动轨迹自然就是正弦函数，这就是为什么描述波的行为的波动方程是正弦函数的原因。弹力的本源是电磁作用力，而我们感知最多的机械振动和电磁振动是电磁相互作用产生的。 我们与外界交换信息的感觉器官主要是耳朵和眼睛，耳朵可以感知声波，眼睛可以感知电磁波，我们时时刻刻都处在这两种波的包围之中，所以在我们认识的自然界中，声波和电磁波占据了主导地位。也许地球上正是具有声波和电磁波的环境，我们才进化出感知声波和电磁波的器官。实际上，今天我们知道，人类能真正感知到的声波和电磁波，仅仅是所有声波和电磁波中的一小部分，而大部分要靠延伸感觉器官的仪器设备来感知。感知到的是存在的，感知不到的就不能说是存在的。至今我们推论的电子波还是像谜一样，自然界还有我们感知不到的波吗？也许，要研究的还真是很多很多。 无论如何，世界有力的存在就有波动。推而广之，在非自然界领域，也有各种“力”的存在，有力就有运动的变化，这种变化常表现为波动的形式。比如，经济的波动、股市的波动、情绪的波动等等，社会学上的波动是群体的“合力”作用的结果。社会“力”往往比较复杂，因而波动的形式也各式各样，但波动发展是大原则。在常态下，股市低迷，股民不要因为被套而过于苦恼，因为股市还要向上波动的；股市高涨时，也不要因大赚而窃喜，要小心股市还会波动向下的。波动总是趋势，把握好趋势就有胜算……

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圆偏振光与12原色的世界

热度 1 readnet 2011-5-13 13:34

sheep021 发表了新博文 5-13 10:02 圆偏振光与12原色的世界 1、偏振光的基础知识 　 一、自然光和偏振光 光是一种电磁波，属于横波(振动方向与传播方向垂直)。一切实际的光源，如日光、烛光、日光灯 ... ～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～ 【12原色的世界】是否超越已有【科学】【认知范畴】， 不能在科学网讨论？ ～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～ 圆偏振光与12原色的世界 已有 75 次阅读 2011-5-13 10:02 | 个人分类: 生活点滴 | 系统分类: 观点评述 | 关键词:基础知识 电磁波 偏振光 日光灯 3原色 12原色 注：互联网上收集的资料，很不完善，仅供参考。 1、偏振光的基础知识 　 一、自然光和偏振光 光是一种电磁波，属于横波(振动方向与传播方向垂直)。一切实际的光源，如日光、烛光、日光灯及钨丝灯发出的光都叫自然光。这些光都是大量原子、分子发光的总和。虽然某一个原子或分子在某一瞬间发出的电磁波振动方向一致，但各个原子和分子发出的振动方向也不同，这种变化频率极快，因此，自然光是各个原子或分子发光的总和，可认为其电磁波的振动在各个方向上的几率相等。 自然光在窗过某些物质，经过反射、折射、吸收后，电磁波的振动哥以被限制在一个方向上，其他方向振动的电磁波被大大削弱或消除。这种在某个确定方向上振动的光称为偏振光。偏振光的振动方向与光波传播方向所构成的平面称为振动面。 二、直线偏振光、圆偏振光及椭圆偏振光 1．直线偏振光 直线偏振光由于光线的振动方向都在同一个平面内，所以这偏振光又叫作平面偏振光。正对光的传播方向看去，这种光的振动方向是一条直线，因此又叫直线偏振光或线偏振光。如图1所示。 图1 自然光与偏振光 图1 2．圆偏振光和椭圆偏振光 (1) 光的双折射现象和晶体的光轴 当一束光线射入各向异性的晶体中时要分裂为两束沿不同方向传播的挑线，这种现象叫双折射现象。发生双折射的两束光线都是偏振光。这两束光线之一恒遵守光的折射定律，在改变入射方向时传播速度不发生变化，这条光线称为寻常光线，用o表示；另一束光线不遵守折射定律，当入射光线方向变化时，它的传播速度也随之变化，光的折射率不同，这束光称为非常光线，用e来表示。 在各向异性晶体中，存在有某些特殊方向，在这些方向上不发生双折射，寻常光线和非常光线传播方向和传播速度相同，这些方向称为晶体的光轴，有一个光轴的晶体叫一轴晶，有两个光轴的晶体叫二轴晶。对于二轴晶，双折射后的两束光线均为非常为光线。 (2) 波晶片 波晶片简称波片，可用来改变或检验光的偏振情况。当自然光沿一轴晶光轴入射时，不发生双折射现象。如果垂直于晶体光轴入射时产生的o光和e光仍沿原入射方向传播，但传播速度和折射率不同，且传播速度相差最大。如果在平行于一轴晶光轴方向上切下一薄片，这时晶片表面与光轴平持，这样制得的晶片叫波晶片。当偏振光垂直于波片光轴入射时，在波片内形成传播方向相同但传播速度不同的o光和e光。如果波片越厚，o光和e光线波波长的整数倍，这种波片叫全波片。依此类推，还有半波片和1/4波片等等。 (3) 圆偏振光和椭圆偏振光的形成 一束自然光以垂直于一轴晶的光轴方向入射所产生的振动面互相垂直的两束偏振光是不相干的。因为自然光是由光源中的不同分子和原子产生的，没有固定的位相差，所以不发生干涉。但是当一束单色偏振光通过双折射物质后，所产生的两束偏振光是可以相干的。相当于两个互相垂直的同周期的振动的合成。 当一束偏振光垂直于一轴晶光轴入射时产生两束偏振光(o光和e光)。由于o光和e光的相位差不同而合成为直线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光。O光和e光的相位差由两束光在晶片中折射率和晶片的厚度决定。设No、Ne分别为o光和e光的折射率，d为晶片的厚度，所产生的相位差为Δφ。则 。改变晶片的厚度可得不同相位差的o光和e光。当Δφ为π/2的偶数倍时可产生直线偏振光；当Δφ为π/2的奇数倍时，可产生圆偏振光；当Δφ不是π/2的整数倍时均可产生椭圆偏振光。圆偏振光的振动端点在光的传播方向上投影为一个圆，椭圆偏振光的振动端点在光的传播方向上投影为一个椭圆。圆偏振光和椭圆偏振光在每一瞬间只有一个振动方向，所以仍属偏振光。如图2所示。 图2 2、三原色 艺术领域为：红、黄、蓝 数字领域为：红、绿、蓝 所谓 原色 ，又称为第一次色，或称为 基色 ，即用以调配其他色彩的基本色。原色的色纯度最高，最纯净、最鲜艳。可以调配出绝大多数色彩，而其他颜色不能调配出 三原色 。在三原色的概念的认识上，我们与教科书上基本一致的。三原色分为两类，一类是色光原色，称为加色法三原色；另一类为颜料（ 染料 ）三原色，又称为减色法三原色。美术书中所述的是后一种。 颜料三原色的混合，亦称为减色混合，是光线的减少，两色混合后， 光度 低于两色各自原来的光度，合色愈多，被吸收的光线愈多，就愈近于黑。所以，调配次数越多，纯度越差，越是失去它的单纯性和鲜明性。三种原色颜料的混合，在理论上应该为黑色，实际上是一种纯度极差的黑浊色，也可以认为是光度极低的深灰色。 品红 与绿、黄与紫、青与橙，各组颜色的混合都接近黑。 美术教科书讲的是绘画颜料的使用，笔者看到大多数教材及著作中都是称红、黄、蓝为三原色。然而在美术实践中和生产操作中的情况与教科书上说的并不一致。彩色印刷的油墨调配、 彩色照片 的原理及生产、 彩色打印机 设计以及实际应用，都是黄、品红、青为三原色。彩色 印刷品 是以黄、品红、青三种油墨加黑油墨印刷的，四色彩色 印刷机 的印刷就是一个典型的例证。在彩色照片的成像中，三层乳剂层分别为：底层为黄色、中层为品红，上层为青色。各品牌彩色 喷墨打印机 也都是以黄、品红、青加黑墨盒打印彩色图片的。按照定义，原色应该能调制出绝大部分的其他色，而其他色都调不出原色。美术实践证明，品红加少量黄可以调出大红，而大红却无法调出品红；青加少量品红可以得到蓝，而蓝加白得到的却是不鲜艳的青；用黄、品红、青三色能调配出更多的颜色，而且纯正并鲜艳。例如：用青加黄调出的绿，比蓝加黄调出的绿更加纯正与鲜艳，而后者调出的却较为灰暗；品红加青调出的紫是很纯正的，而大红加蓝只能得到灰紫等等。此外，从调配其他颜色的情况来看，都是以黄、品红、青为其原色，色彩更为丰富、色光更为纯正而鲜艳。 综上所述，无论是从原色的定义出发，还是以实际应用的结果验证，都足以说明，把黄、品红、青称为三原色，较红、黄、蓝为三原色更为恰当 3、12原色 12原色的世界，是个什么样子。估计只有螳螂虾和光学专家知道了： http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=45556do=blogid=443375from=space 青出于蓝而胜于蓝，此说原来最科学 举报 zdlh 2011-5-13 17:02 mirrorliwei2011-5-13 11:14 比较不好。光学和彩色学的部分的解说都不很好，有些不得要领。专业词汇的使用上，也不大规范。 比如这一句：“一切实际的光源，如日光、烛光、日光灯及钨丝灯发出的光都叫自然光。”基本上就可以“枪毙”了 “偏振光的振动方向与光波传播方向所构成的平面称为振动面”的说法也不妥。 讲颜色，首先需要区分发光的颜色和反光的颜色的不同。然后才是别的。 ------ 专业上没有“发光的颜色”这个说法，表示这个意思的是：色温（单位：K）。 举报 mirrorliwei 2011-5-13 12:00 没有办法改，因为不是一处两处的问题。光学部分可以砍掉，因为与颜色基本无关。颜色部分，读一本比较标准的教科书，写出个归纳来也会比这篇文章要好。 另外，“青出于蓝”一句是说原料的来源，并不是说色调的问题。 比如说红、黄、蓝一般是指色相。每个色相里又有色度和明度的差别，而这些又与照明有关。等等的。 博主回复(2011-5-13 13:05) ： 本文资料是从网上搜来的。看似蛮专业的。结果还是不行。继续搜 举报 隔壁家的二傻子 2011-5-13 11:45 看来二傻要把 【傻帮讲座（7）咖啡色的波长是多少?】 http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=5190do=blogid=379279 往深度继续讨论了。。。特别是：肉眼不可见的佛旗上的【辉色】到底是啥？ 举报 mirrorliwei 2011-5-13 11:14 比较不好。光学和彩色学的部分的解说都不很好，有些不得要领。专业词汇的使用上，也不大规范。 比如这一句：“一切实际的光源，如日光、烛光、日光灯及钨丝灯发出的光都叫自然光。”基本上就可以“枪毙”了 “偏振光的振动方向与光波传播方向所构成的平面称为振动面”的说法也不妥。 讲颜色，首先需要区分发光的颜色和反光的颜色的不同。然后才是别的。 博主回复(2011-5-13 11:28) ： 非常感谢。不知可否斧正一下 举报 readnet 2011-5-13 11:06 十二原色应该是由二十面体空间结构衍生出来的 博主回复(2011-5-13 11:27) ： 我们生活在三维空间 难道螳螂虾生活在12维空间？ readnet 2011-5-13 10:47 丁页 举报 hunagxingbin 2011-5-13 10:07 好文！盖个精品大印 ～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～ 扩展阅读 傻帮讲座（7）：咖啡色的波长是多少？（强化增补版） 2010-11-01 傻帮讲座（ 7 ）：咖啡色的波长是多少？ （强化增补版，敬请阅读新增的【后记】） ... 揭秘光波或电磁波与声波或水波之间在传播上的本质差异 2011-4-19 09:10 0. 引言 光速不变性原理是爱因斯坦相对论建立的基本假设条件，这个条件是根据 麦克尔逊 的干涉度量法实验得出的。然而，这个实验包括后来一系列重做的实验都是以地球为参照系来做的，并没有在相对于地球运动的参照系中进行过验证， 因此，由该实验所得出的“ 光速不变性” 结论是否在整个宇宙空间中都能适 ... 物质波振动源于光圆周运动的投影 2011-05-11 物质波振动源于光圆周运动的投影 众所周知，简谐振动是匀速圆周运动的一维投影 光子和物质都有波粒二象性，既是粒子又是波，其实来源于光子在禁闭维度以光速绕圈 ...

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圆偏振光与12原色的世界

热度 5 sheep021 2011-5-13 10:02

注：互联网上收集的资料，很不完善，仅供参考。 1、偏振光的基础知识 　 一、自然光和偏振光 光是一种电磁波，属于横波(振动方向与传播方向垂直)。一切实际的光源，如日光、烛光、日光灯及钨丝灯发出的光都叫自然光。这些光都是大量原子、分子发光的总和。虽然某一个原子或分子在某一瞬间发出的电磁波振动方向一致，但各个原子和分子发出的振动方向也不同，这种变化频率极快，因此，自然光是各个原子或分子发光的总和，可认为其电磁波的振动在各个方向上的几率相等。 自然光在窗过某些物质，经过反射、折射、吸收后，电磁波的振动哥以被限制在一个方向上，其他方向振动的电磁波被大大削弱或消除。这种在某个确定方向上振动的光称为偏振光。偏振光的振动方向与光波传播方向所构成的平面称为振动面。 二、直线偏振光、圆偏振光及椭圆偏振光 1．直线偏振光 直线偏振光由于光线的振动方向都在同一个平面内，所以这偏振光又叫作平面偏振光。正对光的传播方向看去，这种光的振动方向是一条直线，因此又叫直线偏振光或线偏振光。如图1所示。 图1 自然光与偏振光 图1 2．圆偏振光和椭圆偏振光 (1) 光的双折射现象和晶体的光轴 当一束光线射入各向异性的晶体中时要分裂为两束沿不同方向传播的挑线，这种现象叫双折射现象。发生双折射的两束光线都是偏振光。这两束光线之一恒遵守光的折射定律，在改变入射方向时传播速度不发生变化，这条光线称为寻常光线，用o表示；另一束光线不遵守折射定律，当入射光线方向变化时，它的传播速度也随之变化，光的折射率不同，这束光称为非常光线，用e来表示。 在各向异性晶体中，存在有某些特殊方向，在这些方向上不发生双折射，寻常光线和非常光线传播方向和传播速度相同，这些方向称为晶体的光轴，有一个光轴的晶体叫一轴晶，有两个光轴的晶体叫二轴晶。对于二轴晶，双折射后的两束光线均为非常为光线。 (2) 波晶片 波晶片简称波片，可用来改变或检验光的偏振情况。当自然光沿一轴晶光轴入射时，不发生双折射现象。如果垂直于晶体光轴入射时产生的o光和e光仍沿原入射方向传播，但传播速度和折射率不同，且传播速度相差最大。如果在平行于一轴晶光轴方向上切下一薄片，这时晶片表面与光轴平持，这样制得的晶片叫波晶片。当偏振光垂直于波片光轴入射时，在波片内形成传播方向相同但传播速度不同的o光和e光。如果波片越厚，o光和e光线波波长的整数倍，这种波片叫全波片。依此类推，还有半波片和1/4波片等等。 (3) 圆偏振光和椭圆偏振光的形成 一束自然光以垂直于一轴晶的光轴方向入射所产生的振动面互相垂直的两束偏振光是不相干的。因为自然光是由光源中的不同分子和原子产生的，没有固定的位相差，所以不发生干涉。但是当一束单色偏振光通过双折射物质后，所产生的两束偏振光是可以相干的。相当于两个互相垂直的同周期的振动的合成。 当一束偏振光垂直于一轴晶光轴入射时产生两束偏振光(o光和e光)。由于o光和e光的相位差不同而合成为直线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光。O光和e光的相位差由两束光在晶片中折射率和晶片的厚度决定。设No、Ne分别为o光和e光的折射率，d为晶片的厚度，所产生的相位差为Δφ。则 。改变晶片的厚度可得不同相位差的o光和e光。当Δφ为π/2的偶数倍时可产生直线偏振光；当Δφ为π/2的奇数倍时，可产生圆偏振光；当Δφ不是π/2的整数倍时均可产生椭圆偏振光。圆偏振光的振动端点在光的传播方向上投影为一个圆，椭圆偏振光的振动端点在光的传播方向上投影为一个椭圆。圆偏振光和椭圆偏振光在每一瞬间只有一个振动方向，所以仍属偏振光。如图2所示。 图2 2、三原色 艺术领域为：红、黄、蓝 数字领域为：红、绿、蓝 所谓 原色 ，又称为第一次色，或称为 基色 ，即用以调配其他色彩的基本色。原色的色纯度最高，最纯净、最鲜艳。可以调配出绝大多数色彩，而其他颜色不能调配出 三原色 。在三原色的概念的认识上，我们与教科书上基本一致的。三原色分为两类，一类是色光原色，称为加色法三原色；另一类为颜料（ 染料 ）三原色，又称为减色法三原色。美术书中所述的是后一种。 颜料三原色的混合，亦称为减色混合，是光线的减少，两色混合后， 光度 低于两色各自原来的光度，合色愈多，被吸收的光线愈多，就愈近于黑。所以，调配次数越多，纯度越差，越是失去它的单纯性和鲜明性。三种原色颜料的混合，在理论上应该为黑色，实际上是一种纯度极差的黑浊色，也可以认为是光度极低的深灰色。 品红 与绿、黄与紫、青与橙，各组颜色的混合都接近黑。 美术教科书讲的是绘画颜料的使用，笔者看到大多数教材及著作中都是称红、黄、蓝为三原色。然而在美术实践中和生产操作中的情况与教科书上说的并不一致。彩色印刷的油墨调配、 彩色照片 的原理及生产、 彩色打印机 设计以及实际应用，都是黄、品红、青为三原色。彩色 印刷品 是以黄、品红、青三种油墨加黑油墨印刷的，四色彩色 印刷机 的印刷就是一个典型的例证。在彩色照片的成像中，三层乳剂层分别为：底层为黄色、中层为品红，上层为青色。各品牌彩色 喷墨打印机 也都是以黄、品红、青加黑墨盒打印彩色图片的。按照定义，原色应该能调制出绝大部分的其他色，而其他色都调不出原色。美术实践证明，品红加少量黄可以调出大红，而大红却无法调出品红；青加少量品红可以得到蓝，而蓝加白得到的却是不鲜艳的青；用黄、品红、青三色能调配出更多的颜色，而且纯正并鲜艳。例如：用青加黄调出的绿，比蓝加黄调出的绿更加纯正与鲜艳，而后者调出的却较为灰暗；品红加青调出的紫是很纯正的，而大红加蓝只能得到灰紫等等。此外，从调配其他颜色的情况来看，都是以黄、品红、青为其原色，色彩更为丰富、色光更为纯正而鲜艳。 综上所述，无论是从原色的定义出发，还是以实际应用的结果验证，都足以说明，把黄、品红、青称为三原色，较红、黄、蓝为三原色更为恰当 3、12原色 12原色的世界，是个什么样子。估计只有螳螂虾和光学专家知道了： http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=45556do=blogid=443375from=space 青出于蓝而胜于蓝，此说原来最科学

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涡旋电磁波：无线通信的革命

热度 17 SoSoliton 2011-2-26 19:31

最近， nature 报道 ，利用电磁波的扭曲和波长，有可能极大地拓宽移动电话、数字电视以及其他通信技术的可用带宽。这无疑将对当今的无线通信技术产生革命性的影响。" Spiralling radio waves could revolutionize telecommunications 。" 由瑞典空间物理研究所 Bo Thidé 和意大利 帕多瓦大学 Fabrizio Tamburini 领导的一个研究小组声称，他们可以将一束电磁波扭曲成一束涡旋电磁波，而且可以在远处用天线探测到这束涡旋电磁波。众所周知，两束光或电磁波的干涉要求它们必须频率相同，因而不同频率的波可以无干涉地共同传播。利用这一特性可以增加发射和接收端之间的传输信道数量，从而提高通信容量，如波分复用或频分复用技术。 Tamburini 认为，同样，利用同一频率但具有不同扭曲度的电磁波也可以极大地增加传输带宽，提高通信容量。他并预计 采用这项技术，只需要花费少量额外的费用，在目前的移动电话和手提电脑等装置内部精确地安装 4 个天线，就可将这些装置的可用带宽直接增加 9 倍左右。估计这项技术可以在未来 3-5 年内进入市场。技术的进步可能创造更多可用的带宽。 荷兰代尔夫特理工大学电气工程师 Taco Visser 认为，涡旋电磁波肯定可以用来提高无线通信的容量，但是大气湍流（引起信号的振幅和相位扰动）很可能限制电磁波束的扭曲程度，从而限制可用信道的数目。此外，诸如移动电话的移动装置如何发射这样的涡旋电磁波还不清楚，因为每个信道都要求有各自的用来扭曲电磁波的螺旋反射器。不过， Tamburini 说已经设计并模拟证明了一个并不要求每个信道都要有各自的螺旋反射器的方案，目前正在建立原型系统并申请专利保护。最复杂的事情将是如何向一个正在移动的装置发送和接收涡旋电磁波。 其实，物理学家早在 20 来年前就在激光腔中实现了对可见光的扭曲。物理学家把这种扭曲的光束称作涡旋光束，它 是具有连续螺旋状相位的光束，其波阵面既不是平面，也不是球面，而是像旋涡状。 涡旋光束具有奇异性，其旋涡的中心是一个暗核，此处光强消失，在传播过程中也保持光强为零。涡旋光束有广泛的应用，其中最突出的应用是它可作为“光镊”或“光学扳手”操控原子、细胞及其他微粒，应用于纳米技术等。 Thidé 和 Tamburini 等人的工作除了如上所述的可应用于无线通信以外，也可以利用涡旋无线电波升级 “光镊”或“光学扳手” ，正如 Visser 所说，这样就不仅能操纵微米亚微米粒子，还可操纵数毫米大小的物体，用于遥控细小的有毒或放射性物体。 涡旋光束是近几年光学领域的一个研究热点。 已有多种方式可以产生光波段的涡旋光束，然而，一直无人将涡旋光束的概念引申到用于通信的微波波段。 Thidé 和 Tamburini 等人工作的意义在于他们首次实现了微波涡旋并提出了用于增大无线通信容量的构想。 他们产生 微波涡旋 的做法其实谈不上创新，只是借鉴了光学涡旋的产生方法之一。 利用一种通常用于长距离通信中的无线路由器天线发射电磁波，用一个离天线数米远的八级旋转楼梯状结构作为反射器，反射器的轴线与电磁波束平行，当电磁波入射到反射器后，波前的不同部分从不同的梯级上反射出去，从而引起相邻部分的反射有一个相对延迟，进而导致波前扭曲，形成反射器状的波前。 通常来说，对电磁波和光波的操控是越往短波长方向越困难，这也是为什么研究人员在从事相关工作时先从电磁波段入手，再向光波段挺进的原因，如光子晶体、人工电磁超常材料（ metamaterials ）等。而 Thidé 和 Tamburini 等人恰恰是反其道而行之，从光波段的现象和效应得到启发，做出 电磁波段的类似工作并发展新的应用，而这个应用又正好是人类目前所面临的最重大需求之一。 创新和需求是相辅相成的，如果不是 Thidé 和 Tamburini 等人构想出来的需求，仅凭他们“模仿性”的科学发现，料不会引起 nature 的关注的。 我的团队在 涡旋光学方面也做过一些相关工作，在 Physical Review 等刊物也发表过系列论文。 平时沉浸于科学问题的冥思苦想也许是多了点，恰恰是对科学研究的应用需求思考还不够。 References E. Cartlidge, Adding a twist to radio technology, http://www.nature.com/news/2011/110222/full/news.2011.114.html F. Tamburini, B. Thidé, et al., Nature Phys. advance online publication doi:10.1038/nphys1907 (2011).

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CRLH-TL——02162011

antenna 2011-2-17 02:02

基于一维特异材料的微带漏波空间扫描天线.pdf 附件一： 但是，纯左手的传输线在现实中是不存在的。复合左右手（CRLH）传输线在高频时必然显现出右手的特性 。 Caloz C, Okabe H, Iwai T, et al. Transmission line approach of left handed (LH) materials, 2002: 39-39 漏波天线的辐射原理由色散曲线来说明。根据公式 beta_n=beta_0+2*n*pi/d (beta_0表示最低基模的相位常数，d表示周期，n表示空间谐波数（n=0,+-1,+-2,...）,n决定了电磁波是处于辐射模还是导波模。）图三被光锥+-beta*c分为四个区域：左手性导波模、左手性辐射模、右手性辐射模和右手性导波模。在II和III内，由于abs(beta)k_0,所以处于辐射模，会向外辐射电磁波，形成漏波天线。 为了减少回波损失，在传输线两端加了50 Ohm阻抗匹配器。 这种频扫天线的单位长度的能量辐射密度是由传输线衰减常数alpha决定的。大部分辐射能量是由传输线衰减常数的始端辐射出去，并沿传输线向后呈指数衰减。衰减常数alpha大时导致能量迅速辐射，相当于小的等效辐射孔径，即有较大的波束宽度；反之，小的衰减常数会导致较小的波束宽度。而随着单元数的增多，波束宽度也会相应变大。通过实验还可以知道，天线的增益可以通过增加单元数来增大。所以，这种传输线结构的漏波天线的阻抗匹配对增益和另外一半空间的瓣图有较大影响，可以通过改进阻抗匹配方式来进一步改善天线性能。 -------------------------------------------------- 附件二： 基于一维复合左右手传输线的电控漏波天线.pdf 由周期系统的Floquet 定理可推知相位系数： beta_n=beta_0+2*pi*n/p 其中，n 为空间谐波次数，p为周期结构后中子单元的长度。 结合（1）式，由文献 可知，CRLH-TL漏波天线在漏波区域时的夹角为 theta=acsin(beta_n/k_0) 其中，n=0表示其工作模式为基模。

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光到底是什么 （有图有真相）

热度 9 sheep021 2011-1-21 11:37

光到底是什么？ 佛说：光就是佛性 道（中医）说，光就是气 物理学家说，光就是电磁波 另一个物理学家说：光是粒子流 这哥两个激烈争斗了好几年（就像摸象那几个哥们一样激烈争吵），但谁也说服不了谁，最后干脆妥协：别争了，就算咱两个都正确吧，否则整天灰头土脸的，谁也不能成专家了，于是光的波粒二象性诞生了，光即是波，也是粒子。这不等于没说嘛！ 光到底是什么？ 千万年来，人类苦苦探索，理论频出，莫衷一是。每个人都有自己的标准和答案。 不信，您四处走走问问，光到底是什么？ 看看各色人等如何回答： 屠夫说：光到底就是肉 警察说：光到底就是色情 （某扫黄打非现场图片） 艺术家说：光到底就是艺术 赵大陆:《 裸女 与马》 农民说：光到底就是颗粒无收 赌徒说：光到底就是铤而走险，然后牢底坐穿 买票难的“乘客”说：光到底是买到票的最后途经 　金华新闻网消息（ 记者 李建林 文/摄）1月19日寒风凛冽，早上最低温度-1℃。在浙江省金华市婺城区白龙桥镇打工的陈伟伟因在金华火车西站买不到回河南省商丘市老家的火车票，一气之下，脱光衣服在售票大厅内裸奔，然后又到站长室脱衣裸奔，要求分管列车运行的副站长给个说法。最后解决了5张回家的车票 理发师说：光到底就是葫芦 每个人的标准都不同，但每个人的答案都不算错。如果有人想统一标准，制定一个标准答案，那才真是“光到底”了。 参考： 交流电传播速度等于光速之惑：光到底是什么？（3）

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[转载]DNA信号传送引争议

ChemiAndy 2011-1-19 14:49

译自: Scott Bullock 原文 出人意料的是，一位获得过诺贝尔奖的科学家坚持认为DNA能把自己传送( teleport )到附近的细胞。 在很多科幻故事中，传送就是能把某个人的人体进行编码，然后以光速发送到其它地方后重新组装。Luc Montagnier(吕克.蒙塔尼)认为，DNA已经在这样做了。 让很多化学家郁闷的是，Montagnier正在寻求发表一篇论文，正式宣称DNA能够释放微弱的电磁波信号，该信号能够通过一系列我只能称为“魔法”的量子过程复制DNA分子所含的信息。通过这个“魔法”，DNA把自身的基因信息传递给附近的水分子，此过程足够强烈以至细胞内负责复制DNA的酶会误将这个水分子当作真正的DNA，然后复制这个幽灵DNA信息，将传送过来的基因信息制造成一个真实的拷贝。 为了证明这个说法，Montagnier把2个试管密闭起来以免受地球磁场干扰，一个试管包含一个有100个碱基的DNA，另一个只装纯水。然后他做了一系列我不明白的科学处理，不过基本上就是把它们放到一个铜线圈里面，然后对试管施加7Hz的电磁场.然后他让两个试管里的液体通过一个聚合酶链反应，基本上是一个复制DNA的反应。最后能在两个试管中都找到DNA螺旋。 正如我所说，魔法。 这个实验还未经过同行评审，或正式发布过，所以也可能只是Montagnier的一个臆想，但是这并没有挡住这个结果在科学界引起骚动。“如果这个结果是正确的，这将会是过去90年做过的最有意义的实验，颠覆整个现代化学理论框架”，悉尼大学的理论化学教授Jeff Reimers评论。 然而并非每个人都同意Reimers。Klaus Gerwert, 一个研究水与生物分子相互作用的专家说，“很难理解水包含的信息能存储超过1个皮秒。” Felix Franks, 以揭穿1988年一篇论文中类似发现而著称，说，“结构会被立即破坏，水不会有记忆。你不可能记下来过后再恢复它。” 我不知道谁会来审这篇论文，但我急切地期待一些参与评审的专家来告诉我我是否是由会魔法传送的量子分子组成的。 Source: New Scientist 后记 之所以转载这篇文章，是因为之前此博客转载过与吕教授相关的其他新闻，都是正面的。此新闻则属于负面的。评价一个新闻事件的确要从多个方面和角度去看待，这是科学的态度。我本人对旅客蒙塔尼教授敬仰不已。他的关于DNA信息传送的想法的确惊世骇俗，令很多科学同行难以理解。然而，历史上科学的革命性思想在得到证实前饱经质疑的事例不计其数，比如爱因斯坦提出相对论时又有几人能懂？只有在日食引起光线偏转得到观测证实后才被世人接受。虽然并非所有惊世骇俗的理论都能和爱因斯坦相对论相提并论，但吕克蒙塔尼教授的研究没有脱离科学实证的方法论。我们应该把目光转向实验结果的可测性，可重复性，去关注科学本身。 -Xijun 2011

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Dr. Luc Montagnier 的一项专利

chemicalbond 2011-1-12 12:43

近日，78岁的诺贝尔奖获得者，病毒学家Luc Montagnier 博士成了新闻人物。因为他被上海交大聘用了，将负责一个以他名字命名的研究所。更让无数科研人员跌破眼镜的是，他的研究内容将是备受争议的有关DNA稀溶液的电磁波信号。【1】他认为把病人身上得到的DNA溶液稀释很多很多倍，能够检查到一种电磁波，研究那些信号可以帮助认识和治疗疾病。 查了一下他的作品，有一个编号为WO2010/144695的专利申请【2-3】，看上去就是他用来忽悠上海交大决策者的项目。感兴趣的读者可以研读一下。要是有人能看出它的价值，最好向上海交大领导通报一下，至少也让他们阿Q一下。 参考 【1】 科学杂志新闻 【2】 相关专利 【3】 专利内容 (链接好象失灵，可以点击【2】，然后点击Documents, 最后在Published International Application栏目找到download, 163页。)

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[转载]诺奖得主吕克·蒙塔尼访谈

nwsuafliu 2010-12-24 20:44

French Nobelist Escapes Intellectual Terror to Pursue Radical Ideas in China Martin Enserink PARIS Virologist and Nobel laureate Luc Montagnier announced earlier this month that, at age 78, he will take on the leadership of a new research institute at Jiaotong University in Shanghai. What has shocked many scientists, however, isn't Montagnier's departure from France but what he plans to study in China: electromagnetic waves that Montagnier says emanate from the highly diluted DNA of various pathogens. Montagnier, who won a 2008 Nobel Prize for his discovery of HIV, claims that those signalswhich he described in two little-noticed papers in 2009can reveal the bacterial or viral origins of many conditions, including autism and Alzheimer's disease. The work could But Montagnier's new direction evokes one of the most notorious affairs in French science: the water memory study by immunologist Jacques Benveniste. Benveniste, who died in 2004, claimed in a 1988 Nature paper that IgE antibodies have an effect on a certain cell type even after being diluted by a factor of 10 120 . His claim was interpreted by many as evidence for homeopathy, which uses extreme dilutions that most scientists say can't possibly have a biological effect. After a weeklong investigation at Benveniste's lab, Nature called the paper a delusion. Science talked to Montagnier, who is founder and president of the World Foundation for AIDS Research and Prevention, last week. Questions and answers have been edited for brevity and clarity. Q: Why are you going to Shanghai? L.M.: I have been offered a professorship and a new institute, which will bear my name, to work on a new scientific movement at the crossroads of physics, biology, and medicine. The main topic will be this phenomenon of electromagnetic waves produced by DNA in water. We will study both the theoretical basis and the possible applications in medicine. Q: What exactly are these waves? L.M.: What we have found is that DNA produces structural changes in water, which persist at very high dilutions, and which lead to resonant electromagnetic signals that we can measure. Not all DNA produces signals that we can detect with our device. The high-intensity signals come from bacterial and viral DNA. Q: What do you think are the potential medical applications? L.M.: I have found these signals coming from bacterial DNA in the plasma of many patients with autism, and also in most, if not all, patients with Alzheimer, Parkinson's disease, and multiple sclerosis. It seems that the bacteria we are detecting are coming from the gut. So it is quite possible that products from gut bacteria end up in the plasma and cause damage to the brain. The waves give us a biomarker to test for the presence of these bacteria, even when we can't detect them with classical techniques like PCR. So when we treat these diseases with antibiotics, our hope is to see the pathogen disappearing. One idea is to set up a clinical trial in autism here in France. We will first show that we can detect bacterial DNA in the plasma of autistic children and not in a healthy control group. Then, if we get agreement from an ethical committee, autistic children can be treated with antibiotics to see whether the DNA signal disappears and their clinical condition improves. In the future, we may use these findings not just for diagnostics but also for treatment. It's possible that electromagnetic waves at some frequency will kill the waves produced by bacterial DNA. Q: Many of your colleagues seem to be extremely skeptical. L.M.: Well, I was skeptical myself in the beginning. But these are facts. The findings are very reproducible and we are waiting for confirmation by other labs. Q: You have called Benveniste a modern Galileo. Why? L.M.: Benveniste was rejected by everybody, because he was too far ahead. He lost everything, his lab, his money. I think he was mostly right, but the problem was that his results weren't 100% reproducible. Q: Do you think there's something to homeopathy as well? L.M.: I can't say that homeopathy is right in everything. What I can say now is that the high dilutions are right. High dilutions of something are not nothing. They are water structures which mimic the original molecules. We find that with DNA, we cannot work at the extremely high dilutions used in homeopathy; we cannot go further than a 10 18 dilution, or we lose the signal. But even at 10 18 , you can calculate that there is not a single molecule of DNA left. And yet we detect a signal. Q: Can't you pursue this research in France? L.M.: I don't have much funding here. Because of French retirement laws, I'm no longer allowed to work at a public institute. I have applied for funding from other sources, but I have been turned down. There is a kind of fear around this topic in Europe. I am told that some people have reproduced Benveniste's results, but they are afraid to publish it because of the intellectual terror from people who don't understand it. Q: Are the Chinese more open to it? L.M.: I think so. I have visited Jiaotong University several times, and they are quite open-minded. The editor-in-chief of the journal in which I have published two papers on this topic, is based there as well. Q: Aren't you worried that your colleagues will think you have drifted into pseudoscience? L.M.: No, because it's not pseudoscience. It's not quackery. These are real phenomena which deserve further study.

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[转载]电磁波的穿透能力

zhaopei 2010-8-26 10:49

http://www.cnttr.com/81734/viewspace_119030.html 电磁波的穿透能力 2007-05-06 14:59:13 在做 TD-SCDMA 的 网络优化 的时候，同事之间经常讨论一个问题：电磁波波长长的穿透能力强还是波长短的穿透能力强呢？ 收集了大量的资料，我个人觉得这个问题关系到很多方面的知识。首先，可以确定的是同一种电磁波，相同的发射功率，不同的波长，在同一个环境下穿透同一种介质的话，肯定是波长短的穿透能力强一些，但是它的穿透损耗要比波长长的大。这就是一个穿透率和穿透值的问题了。为什么大家会有不同的观点呢，就是因为不同的资料上介绍穿透时分别用了这两个概念。一般情况下我们讨论穿透是用穿透率的。 波长长穿透率要小，但是穿透值大，因为穿透损耗小；而波长短穿透率要大，但是穿透值小，因为穿透损耗大。所以所有些同事在测试时发现TD信号在室内很弱，由此得出结论说TD的波长穿透能力差，其实这是不正确的。 另外物质对不同波长的电磁波的吸附能力是不一样的，比如云层可以档住可见光，但是不能档住雷达微波；无线电波不能穿透金属；而即使是可见光，非蓝色光还不能穿透蓝色玻璃片。

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悼念钱伟长先生专辑－杂记篇－3：一本不可多得的应用数学专著

sqdai 2010-8-10 23:37

评介钱伟长院士的专著 《格林函数和变分法在电磁场和电磁波计算中的应用》 最近，上海大学出版社推出了钱伟长院士撰写的应用数学专著《格林函数和变分法在电磁场和电磁波计算中的应用》（修订版），该书初版于 1989 年问世，原为上海工业大学辐射和天线研究班的授课讲稿，出版后广受欢迎，很快售磬，现经作者修订，以更精致的形式发行。此书共分十章，前三章和第四、五章分别阐述格林函数和变分法的基本理论，后五章论述它们在电磁衍射、辐射、散射以及波导问题中的应用。全书视角独特、深入浅出、论点鲜明、论述严谨，是一本不可多得的应用数学专著。 众所周知，钱伟长院士是闻名中外的大科学家，但多数人只知道他从事的主要专业是应用数学和力学，他怎么能写出一本涉及电磁场的专著呢？原来， 钱伟长 先生有一段鲜为人知的经历： 1942 年他在加拿大多伦多大学获得应用数学博士学位之后，出于当时二战的需要，曾作过一段电磁波导的研究，而且在理论和实践上颇有建树，由于他毕业于清华大学物理系，在物理学和数学方面功底深厚，加上有实践的积累，写起这种专著来自然是得心应手的了。一般人著书立说的时候，手头总是放着一大堆有关书籍，不时翻阅查看，以便 引经据典 ，但是，据他当时的一位学生所说， 钱 先生写这本书的时候却另有一景：他的案头不放任何 典籍 ，全书一千多个公式，都是信手写来，时而在草稿纸上作一些推导，可见对已有的学术成果他早有成竹在胸，而书上的不少结果，是出于他本人的创造。 大家知道，格林函数法和变分法的提出和发展已有二三百年的历史，有关专著如汗牛充栋，要把这类著述写得有特色、有新意，真是谈何容易！而笔者在通读这本书时却一再拍案叫绝，深深感受到它是出于大家手笔。掩卷之时，总结出它有如下特点： （1） 视角的独特性 。尽管论述格林函数法和变分法的书籍不在少数，但把它们与电磁场、电磁波计算 捆绑 起来描述的专著在国内外并不多见，尤其是从变分原理出发作系统的电磁学计算更为少见。笔者系统地学过电磁学，对书中提到的格林函数描述并不陌生，在日常科研实践中也时常应用，但通读此书后仍有 提醐灌顶 之感，觉得使自己过去所学的知识系统化、实用化了；而对于一些电磁变量、参数的的变分计算，则是倍觉新鲜。笔者想，对于从事电磁场的理论和应用研究的教学、科研人员来说，若能熟读此书，定能得益非浅； （2） 论述的科学性 。大家知道，应用数学类的专著有两种写法：归纳式的和演绎式的，或者两者兼而有之。研究纯数学出身的人对演绎法更为青睐，从定义、假设、公理、命题出发，证明引理、定理，作出推论、应用，倘若这本书如此写来，肯定会吓退一批电子工程师；而 钱 先生在此书的写作中实践了他的一贯主张，即应用数学的论述应以归纳式为主，即从实践应用出发，分析若干案例，归纳出主要结论，再加以演绎、证明、推广。比如说，他在引进格林函数时，先举通俗易懂的三个例子：单弦受横载的变形、单弦受迫振动、梁的横弯曲（这里他也流露了他的力学家本色），据此讲述格林函数的五大特性，并引进互易定理，然后再用一般的二阶方程、狄拉克 函数，严格地论述格林函数；再如，在论述变分原理时，他又举出三个经典的例子：两点间的最短连线问题、最速降线问题、短程线问题，自然地阐明了变分法的基本概念，如泛函的极值、约束条件、约束的变分（条件变分）等等，接着再叙述欧拉方程、变分基本定理、拉格朗日乘子法等；在叙述他最拿手的拉格朗日乘子法时也是从最简单的函数条件极值讲起，使得读者即使数学基础薄弱，也能毫无困难地跟着他的思路走向更高的境界，学到实际的本事。然而，作者作这种归纳性的叙述时，并没有放弃数学的严格性，对书中出现的每个概念、定理，都进行了严谨的描述和严密的证明。 （3） 内容的可读性。 听过钱伟长院士授课的人都会为他深入浅出、引人入胜的阐释能力所倾倒，这本书也保持了这种阐述特色。一些相对地艰深的部分，经他一讲述，就变得明白易懂的了。例如，条件变分、广义变分原理、拉格朗日乘子法。 Rayleigh-Ritz 法等等，数学根底稍差的就会觉得难以掌握，但 钱 先生先告诉你最浅显的实例、最基本的思路、最重要的应用的程式，使读者在不知不觉中了解了概念或方法的核心。作者掌握了人类的认识规律，所有叙述都是由浅入深式的：讲格林函数，从一维、到二维、三维，从纯量格林函数到并矢格林函数；讲变分法从无约束变分到条件变分、从边界条件到自然条件、从 Sturm-Liouville 方程的特征值问题到 Schrodinger 方程的能级；讲应用，从简单的衍射、辐射，到表面散射、小孔衍射，乃至波导中的电磁波传播。这样，听着作者娓娓道来，读者能很快领略全书的内容。 （4） 选材的实用性。 作者认定本书的主要读者是电子工程的从业人员，因此用了半本书的篇幅阐释了几个最主要的电磁辐射方面的实际问题，包括电磁波在界面、物体和孔隙上的衍射和散射，在空腔和波导管中的传播和截止，给出了有关衍射 - 散射波幅和能量和共振频率、截止频率的计算公式，这些结果可以在工程实践中直接应用。 （5） 专著的自洽性。 作者对全书的内容作了精心安排，有关格林函数法和变分法的内容从头讲起，很有系统性，所有概念和方法的引入、公式的推导无不有理有据、自成体系。更值得一提的是，此书还有一个很好的附录，涉及矢量代数和矢量分析、矢量空间和线性算子、并矢分析以及狄拉克记号，叙述简约具体，所以，具有工科数学基础的人，在参阅了这些附录之后可以不费劲地读完此书。 综上所述，这本书堪称应用数学类专著的一个典范，对电子工程专业从业人员来说，是一本很好的参考书；对其它专业的人员来说，如果要了解或格林函数和变分法，也不妨细细阅读此书；对笔者这样从事应用数学研究和教学的人来说，不仅可以从中学到具体知识，而且在治学方面，可以得到莫大的启迪。 从出版质量角度来看，此书属于上乘，编排规范、印制清晰、装帧精良，就笔者阅读所见，尚未发现大的印刷错误。可以看出，编校人员为出版此书付出了辛勤的劳动。笔者认为，大师级作者的著作应该有这样的出版质量。 原载于《应用数学和力学》 2002 年第 22 卷第 7 期 771 ～ 772 页

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磁层电磁波中磁层甚低频发射的简单小结

williammilo 2010-2-23 21:29

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/磁层电磁波中磁层甚低频发射/ 1.磁层甚低频发射是指磁层中除由雷电辐射产生的哨声外，还 存在一些天然的和受其他电磁波触发的甚低频电磁波 。这些电磁波的频率范围与哨声相近，但出现的持续时间和频率－时间关系却多种多样，从持续时间只有几分之一秒的离散型到持续几十分钟以上的宽频带连续发射型，统称为甚低频发射。在离散型甚低频发射中，准周期型的电波（如合声由从１０赫到５千赫的许多频率的上升调和下降调叠加而成，多发生在等离子层外的日照面赤道附近。 2.在高、中纬度地区， 大功率电力网的高次谐波也在磁层触发甚低频发射，在沿等离子层顶内侧能观测到在这些高次谐波上叠加有上升调或下降调的离散型或准周期型的触发发射 ，它与合声不同之处是依附在工频的高次谐波上。受人工发射机信号触发的甚低频发射，依赖于发射信号的脉冲宽度、频率和功率，也依赖于电离层与磁层的条件。在适当的条件下，仅有１００瓦的奥米加导航电信号也能触发甚低频发射。 3.在宽频带连续型甚低频发射中，等离子层嘶声的频率为１０赫～５千赫，在等离子层顶和等离子层内能观测到。极光区嘶声的频率从几千赫至１００千赫。它们和 上述受触发的离散型有明显的准相干波列不同，嘶声表现为非相干的，类似于随机噪声的宽带特性 ，极光区嘶声发生在极光区上空２０００公里附近，与极光的出现有很大的相关性。此外，还有一种在地面上接收不到、但在卫星上能接收到的 高于电子回旋频率的右旋非常波模电磁波 ，因为频率高于哨声模电磁波，称为高通噪声。它是地球发出的、波长为千米数量级的无线电辐射，又称地球千米辐射。 4.磁层是能谱宽广（ 从等离子层内部几个电子伏的低能粒子到辐射带中高达几百兆电子伏的高能粒子 ）的空间等离子体，在磁层中存在等离子体不稳定性，甚低频发射正是这些不稳定性所激发的电磁波。通过实验证实，在近赤道平面区由捕获的高能粒子与波产生的回旋共振不稳定性产生触发型甚低频发射；大功率电力网激发的甚低频发射，引起捕获粒子的投掷角散射，从而使高能粒子沉降；人工发射信号受波与粒子的相互作用后被放大达分贝等现象，推动了理论的发展。

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磁层电磁波中哨声的简单小结

williammilo 2010-2-23 21:02

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/磁层电磁波中哨声/ 1.哨声是指 雷电激发的电磁波的声频部分能以近似纵向的右旋非常波模式穿透电离层，并近似地沿地球磁场的磁力线在两个半球的磁共轭点之间传播 。由于它处于音频范围（通常在５００赫到１０千赫）， 在地面或卫星上可接收到不同频率的、时延不同、类似口哨的声音，故称哨声。哨声一般持续时间约从十分之几秒（对应于在卫星上或低纬度地面接收）到几秒（对应于高、中纬度地面接收） 。 2.哨声的传播路径经过电离层和磁层，因此，在地面或卫星上接收到的哨声中， 包含有许多有关磁层和电离层的信息。在高、中纬度地区，哨声沿地磁场传播并遵守纵向传播规律 。

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磁层电磁波中磁离子理论简单小结

williammilo 2010-2-22 22:00

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/磁层电磁波中磁离子理论/ 1.磁离子理论是研究电磁波在磁离子介质中传播的理论。由处于外磁场中的自由电子、正负离子和中性分子组成的物质称为磁离子介质。宏观上它是中性的，各种粒子间常发生碰撞，碰撞频率可认为是常数，并忽略粒子热运动的影响。 2.磁离子介质中的电磁波受电磁波作用而作加速运动的带电粒子辐射出次波，所有的次波与入射波叠加起来形成在介质中的波场。介质和波的这种相互作用，决定了波传播的速度，表现为介质对电磁波的色散特性。 做加速运动的带电粒子与其他粒子相互碰撞，将一部分电磁波能量转变为其他粒子热运动的能量，表现为介质对电波的吸收。外磁场对带电粒子的作用致使介质对电波的折射指数与波矢的方向有关，呈现出各向异性的特点。同时，在同一方向上存在有二个相速度，各相应于不同偏振的特征波，所以说磁离子介质是双折射介质。当电磁波的频率很高时，由于惯性，介质中的带电粒子来不及作大幅度的运动，辐射次波的效应很小，介质的色散特性衰退，此波将以接近真空中的光速，不损耗能量地传播 。当电磁波的频率很低时，沿外磁场方向的介质电导率趋于无穷，电磁波以磁流波形式、以阿尔芬速度传播。 3.入射电磁波的能量在介质中以电场能量、磁场能量和带电粒子运动的动能三种形式表现出来。当电磁波的频率足够高时，离子运动的影响可以略去。若折射指数接近于１，则介质中电场的能量密度与磁场的能量密度相等，且远大于电子运动的动能，这时的波称为“电磁”的。当折射指数接近于零时，电场能量等于电子运动的动能，且远大于磁场能量，这时的波称为“电运动”的。 当电磁波的频率足够低时，应考虑离子运动的影响 。此时，折射指数远大于１，离子运动的动能与磁场能量相等且远大于电场能量，这时的波称为离子磁波，它以阿尔芬速度传播，沿用阿尔芬的术语，也可称为磁流波。 4.在磁离子介质中传播的电磁波， 其电（或磁向量不断地改变方向和大小，可用这向量端点的轨迹来表示电磁波的这种特征 ，这称为电磁波的 偏振 。场向量在三个相互垂直方向上的分量之比可以完全确定波的偏振状态。一般说，任两个分量之比为复数，它表示在相应的平面内，向量端点的轨迹为椭圆，称该波为椭圆偏振波。 在一些特殊情况下椭圆退化为圆或直线，分别称为圆偏振波或线偏振波。沿着波矢方向看，向量旋转的方向符合右手法则的称为右旋偏振，符合左手法则的称为左旋偏振。在传播的过程中，如果波的偏振状态保持不变，则称该波为特征波 。

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磁层电磁波的简单小结

williammilo 2010-2-22 19:48

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/磁层电磁波/ 1.磁层电磁波磁层是 地球周围的一个十分宽广的等离子体 空间，其内的物理过程 主要受地球磁场 控制。由于磁层结构复杂以及太阳风的作用，多种类型的等离子体不稳定性都可以在磁层中发生。在磁层的各个区域会产生、传播不同类型的波，包括电磁波和静电波，统称磁层等离子体波。 2.磁层中的波和实验室等离子体的波有相同的基本特性，大致可分为 阿尔芬波、离子和电子回旋波、静电波 。阿尔芬波由于磁层中碰撞频率很小，等离子体可视为理想导电流体，它遵守 阿尔芬的冻结原理 ，即等离子体运动时磁力线与粒子一起运动。当波的频率远小于离子回旋频率时，波的速度主要决定于离子的质量和磁张力，如弦的传播速度决定于弦质量密度和弦的张力一样。 阿尔芬波的速度远小于光速，并且不随波的频率而变化 。在从太阳到磁层的行星际空间观测到的许多起伏场都是阿尔芬波，绝大部分是从太阳向外传播的。在高纬度地面上观测到的一种频率在　０.００１～１０赫范围的地磁脉动，就属于这种沿地磁场传播的阿尔芬波，也是磁流体波。因为与等离子体一起振动的磁场是横向振动，阿尔芬波与一般的电磁波相似，也具有横电磁波的特性。只是波的磁场能远大于电场能。 3.随着波的频率的增加，阿尔芬波分裂为两个偏振方向相反的圆偏振波（对于纵传播），其中左旋偏振波对应离子回旋波。频率越接近离子回旋频率，则波的色散越明显；在频率等于离子回旋频率时发生谐振，如在等离子层顶和极尖区观测到略低于离子回旋频率的离子回旋波（频率为０.５～１００赫）。右旋偏振波对应电子回旋波，又称哨声模电磁波，有更明显的色散特性，波的群速度也小于光速。在磁层中哨声模电磁波十分普遍，如在等离子层顶和等离子层内部沿地磁场传播的电子哨声波（频率为１００赫～１兆赫）和离子哨声波（频率为１０～７５０赫）。此外，各种甚低频发射， 包括等离子层嘶声、极光区嘶声、合声等 ，都属于哨声模电磁波或由它们组合的电磁湍流。在频率接近等离子频率时，如在电离层的高频无线电波，有寻常波和非常波， 遵守阿普顿－哈特里公式 。 4.一般说来，阿尔芬波、离子与电子回旋波都属于电磁波，是横波。在磁层等离子体中还有一种受静电力引起的等离子体振荡波，它不同于前者，是纵波。在冷等离子体中电磁波（包括阿尔芬波）可以传播，而静电波在等离子体中不能传播，只是一种振荡。这种振荡的恢复力是等离子体中的电子离开平均位置时出现的静电力。当有热运动时，电子的速度便有不同的分布，如果较高速度的粒子数目小于较低速度的粒子数目，当波与粒子相互作用时波将因其能量交给粒子而受到衰减。反之，如果较高速度的粒子数目大于较低速度的粒子数目，则波将获得能量而增大，导致不稳定性。磁层中的弓形激波和磁鞘中的弓形激波湍流就是宽带的静电波，频率为２００赫～３０千赫；在极光区上空也有宽带静电湍流，频率为１０赫～１０千赫；在磁尾等离子体片的边界上有宽带的静电噪声，频率为１０赫～２千赫。这些静电波在人造卫星上都能观测到。利用卫星还能观测到等离子层顶的两种谐振的振荡，一种称为下混杂谐振噪声，另一种称为上混杂谐振噪声，频率为１００～６００千赫。 5.此外，在频率很低时， 波的相速度等于离子的热运动速度，故离子具有声波的速度，称为离子声波 。 还有一种由于密度梯度引起的漂移波，如同在重力作用下的空气与水两种流体的分界面上产生漂移波一样 。 在磁尾中性电离处可观测到离子声波和漂移波 。

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导行电磁波中电磁谐振腔简单小结

williammilo 2010-2-7 10:09

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/导行电磁波中电磁谐振腔/ 1.电磁谐振腔用于 微波波段的谐振电路 ，通常是在 波导的两端用导电板短路而构成的封闭腔体 。在理想的无耗谐振腔内，任何 电磁扰动一旦发生就永不停歇 。当扰动频率恰使腔内的 平均电能和平均磁能相等 时便发生谐振，这个频率称为谐振频率。 2.腔内的电磁场可根据 谐振腔的边界条件求解麦克斯韦方程组 而得出，它是一组 具有一定正交性的电磁场模式 的叠加。按波导两端被短路的观点，腔内的电磁场也可认为是波在腔壁上来回 反射而形成的驻波场 。当腔长等于某种模式的１／２波导波长整数倍时，该模式发生谐振，称为谐振模。 3.谐振腔与外电路的能量耦合方式有： 环耦合、探针耦合和孔耦合 。谐振腔的主要参数是 谐振频率和品质因数 。谐振频率决定于 腔的形状、尺寸和工作模式 。谐振腔的 有载品质因数为谐振腔的损耗包括内部损耗和外部损耗 ，前者为 腔壁导体的损耗和腔内介质的损耗 ；后者取决于通过 耦合孔反映的外电路负载情况式中称为内部品质因数（也称为固有品质因数或无载品质因数） ，称为外部品质因数。 4.常用的电磁谐振腔有 同轴腔、重入式同轴腔、矩形波导腔、圆柱形波导腔、微带腔、介质腔和开放腔 等类型。同轴腔由一段同轴线构成，常用作 波长计和振荡回路 ，腔内的最低模式是ＴＥＭ模。介质腔是由 低耗高介电常数的介质构成 ，利用电磁波在介质分界面上的 全反射现象 ，使能量限制在介质内而不向外辐射，介质腔的外形可以做成 角柱形、圆柱形和球形 等。开放式谐振腔是由 两块线度远大于工作波长的金属板对置 而成，金属板的形状可以是 平面镜、球面镜或抛物面镜 ，通过端板上的 小孔与波导 耦合。

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导行电磁波中微带线与类微带线的简单小结

williammilo 2010-2-7 07:58

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/导行电磁波中微带线与类微带线/ 1.微带线和类微带线适合制作 微波集成电路 的 平面结构传输线 ，有 微带线、共面线、槽线和鳍状线 等多种形式，应用最广的是微带线。微带线与金属波导相比，它的优点是 体积小、重量轻、使用频带宽、可靠性高和制造成本低等；缺点是损耗稍大，功率容量小 。 2.传统的微波传输线是 同轴线和金属波导 。随着 微波频率的不断提高和微波设备的小型化 ，传输线的结构日益增多。由于 微波低损耗介质材料和微波半导体器件 的发展，形成了微波集成电路，使微带线得到广泛应用，相继出现了各种类型的微带线。 3.微带线和类微带线一般用 薄膜工艺 制造。介质基片选用 介电常数高、微波损耗低 的材料，如 氧化铝陶瓷、石榴石铁氧体和石英等 。导体还应具有 导电率高、稳定性好、与基片的粘附性强 等特点。 4.微带线是含有空气和基片的 混合介质 传输线。在 较低的微波频率 上，它的 最低模式的纵向场分量 很小，因此可近似为ＴＥＭ模传输线，称为准ＴＥＭ模。对于 较高的微波频率 ，则必须 考虑混合模的色散特性和高次模 的影响。 5.微带线的主要特性参量有 特性阻抗、等效介电常数和衰减常数 。衰减常数表示 微带的损耗 ，包括 导体损耗、介质损耗和辐射损耗 。导体损耗比介质损耗大，它与导带的 材料、尺寸和表面光洁度 等有关。介质损耗取决于基片的 介电常数、损耗角正切以及导带宽度与基片厚度之比 （简称微带的宽高比）。辐射损耗也取决于基片的介电常数和微带的宽高比。微带线的任何 不连续性 ，尤其是 开路端和弯曲都将使辐射增加 。把 微带置于金属封闭壳内的屏蔽微带线可避免电磁能辐射 。 6.随着微波频率的提高，用准ＴＥＭ模方法计算微带线参量的误差逐渐增大，必须采用同时考虑ＴＭ模和ＴＥ模的 混合模分析方法 。混合模具有 色散特性 ，微带线在毫米波频率容易发生 高次模 。开式微带线的 高次模由离散模谱和连续模谱两部分组成 ，离散模谱属表面波（慢波），连续模谱是快波。屏蔽微带的高次模是离散模谱。为避免高次模，微带线应选用 较低介电常数的介质基片，如石英；或采用悬置微带，在它的基片与接地面之间有空气层相隔，它还可降低损耗 。若空气层用低介电常数的材料代替，则称为 双层介质微带 。 7.耦合微带线是在同 一介质基片上置有两条或多条平行导带并互相耦合的微带线 。两条平行导带的耦合微带线可激励两种独立的模式。一对耦合线分别端接等幅反相的电压，叫作 奇模激励 ，此时任何横截面上两导带的电压都等幅反相，所传输的波称为奇模。耦合线分别端接等幅同相的电压，则称 偶模激励 ，此时，任何横截面上两导带的电压都等幅同相，所传输的波称为偶模。 8.除对称平行耦合线外，还有不对称平行耦合和多导带耦合等结构。随着频率的提高，还必须考虑混合模的色散特性和高次模的影响。共面线的中心导带与接地带位于介质基片的同一侧，这种结构容易同 各种元件、器件并联 而无需像微带那样在基片上钻孔安装。共面线存在磁场的 椭圆极化区 ，适宜制作 铁氧体非互易器件 ，这时需要引入等效磁导率。共面线的特性参量也有混合模和准ＴＥＭ模两种分析方法。共面线的损耗稍大于微带线。 减小中心导带宽度与两接地带间距的比值，可以避免电流在导带边缘的过分集中，从而降低导体损耗 。 然而为减小辐射损耗，接地带的间距又必须远小于共面线的波导波长 。 9. 槽线与微带线 呈互补结构，其介质基片仅一侧敷有导电层，并刻有一条窄槽。 槽线的电磁场集中在槽的附近 ，电场横跨于槽上， 磁场垂直于槽所在的平面。它也存在磁场的椭圆极化区，与共面线有类似的特点 。槽线、共面线均可与微带线结合使用，制成各种微波电路。 槽线只传输混合模 ，其最低模式类似于矩形波导中的ＴＥ模，但没有截止频率。 10.由于 制造工艺 的限制，槽线只适宜制成 高阻抗线 ，而 微带则宜制成低阻抗线 。 槽线的特性阻抗随频率的变化比微带大 ， 损耗也略大于微带 。槽线的等效介电常数随频率提高而增大，但稍低于微带。 鳍状线是由平面集成电路与矩形金属波导结合而成的毫米波集成传输线 。平面集成电路置于矩形波导的平面内，也可视为屏蔽槽线或用介质片加载的脊波导。屏蔽外壳选用波段的标准金属波导，介质材料用玻璃纤维强化的聚四氟乙烯薄片。 鳍状线按平面电路的形式分为单侧、双侧和对等形式，以单侧鳍状线应用最广 。 11.鳍状线的特点是 单模频带宽、损耗比微带小 ，以及装配半导体元件和器件较方便等。鳍状线中也只能传输混合模，其最低模式也类似于矩形金属波导中的ＴＥ模。它与槽线不同之处是电磁场分布在波导中，而不是聚集在槽的附近。鳍状线的特性阻抗在 槽宽与波导高度相等时最大 ，相当于介质片加载的波导。阻抗随槽宽减小而下降，最小阻抗受制造工艺限制。鳍状线的导波长 一般大于自由空间波长 ，但当 槽宽远小于波导高度时却小于自由空间波长 。鳍状线广泛用于 ２０吉赫以上的毫米波 频率。

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导行电磁波中传输线小结

williammilo 2010-2-7 05:40

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/导行电磁波中传输线/ 1.传输线是以横电磁　（ＴＥＭ）模的方式 传送电能和（或）电信号的导波结构 。传输线的 特点是其横向尺寸远小于工作波长 。主要结构型式有平行双导线、平行多导线、同轴线、带状线，以及工作于准ＴＥＭ模的微带线等，它们都可借助 简单的双导线模型进行电路分析 。 2. 传输线方程 又称 电报方程 ，是说明传输线上 电压和电流之间关系的微分方程组 。按分布参数电路的观点，一小段传输线可等效为由 分布电阻（欧／米）、分布电感（亨／米）、分布电导（西／米）和分布电容法／米）等集总元件 构成的 Ｔ型网络 ，实际的传输线表示为 各段等效网络的级联 。 3.由于传输线横截面上电磁场的 瞬时分布与二维静电场、静磁场的分布相似 ，因而可借助静电场和恒流磁场的方法分别计算分布参数和，从而算出 特性阻抗 。常用的 平行双线和同轴线 的特性阻抗公式为平行线同轴线式中为同轴线 填充介质 的 相对介电常数 。 4. 高频馈电系统 中的 阻抗匹配 十分重要，阻抗失配会使 输送到负载的功率降低；传输大功率时易导致击穿 ；且由于输入阻抗的 电抗分量随位置而改变 ，对 信号源有频率牵引 作用。传输线不仅用于传送电能和电信号，还可以 构成电抗性的谐振元件 。

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导行电磁波的简单小结

williammilo 2010-2-6 21:38

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/导行电磁波/ 1. 导行电磁波全部或绝大部分电磁能量被约束在有限横截面内沿确定方向传输的电磁波 。常用导体和介质的边界作约束手段，如金属波导管、介质线、金属线等。 2.封闭波导管使电磁波局限在管内传输。凡截止波长大于工作波长的模式都可以是导行波； 开波导的导行波 又称表面波，其场随着与 边界的距离的增加而衰减 ； 介质中挖空的导管 也能传输表面波。 3.常见的导行电磁波的结构有 传输线、微带线 、 波导、波束波导和光波导 等结构。导行波除了在上述结构中 沿轴向传输外，还可沿径向或周向传输 ，如径向波导，由地球表面和电离层构成的环球波导等。 4.导行电磁波的场分布可用 模式表示 ，常采用 单模传输 ，如同轴线用ＴＥＭ模、矩形波导用ＴＥ模等。单模易于控制，不存在模式间的能量变换；即使采用多模传输，其主要能量仍集中于一个需要模（但 多模光纤传输却例外，因所有传输模都参与信息的传递 ）。导行波的传输特性取决于 导行结构及其所传输的模式，后者以衰减小、易控制、便于检测为选择原则 。

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电磁波耦合模理论简单小结

williammilo 2010-2-6 21:26

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/电磁波耦合模理论/ 1.耦合模理论研究两个或多个 电磁波模式间耦合的一般规律 的理论，又称耦合波理论。广义地说，它是 研究两个或多个波动之间耦合的普遍理论 。耦合可以发生在同一波导（或腔体）中不同的电磁波模式之间，也可以发生在不同波导（或腔体）的电磁波模式之间。通常，耦合发生在 同一类波动 之间，但也可以发生在 不同类型的波动 之间，例如行波管中的 两个电磁波模式与两个空间电荷模式之间 的耦合。 2.耦合模方程的解根据耦 合系数和边界条件的具体情况 得出。耦合能力表示 模式和之间的耦合强弱 。为了导出耦合模方程，需要将麦克斯韦方程中的场按 正交函数集展开 ，采用不同的 正交函数集能得到不同的耦合模方程 。例如，波导中的正交函数集对应于其全部电磁波模式（对于开波导还应包括辐射模）。凡沿波导独立传输而不存在耦合的都称为 简正模 ，耦合模则是 非简正模 。不均匀波导中的电磁波可以按参考波导中的简正模集展开，选择不同的参考波导，对应有不同的简正模集，得到不同的耦合模方程。

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电磁波射线理论的简单小结

williammilo 2010-2-6 21:06

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/电磁波射线理论/ 1.电磁波射线理论研究电磁波在 渐变媒质中传播 ，在 媒质圆滑界面上反射、折射和绕射 ，以及在 刃口上绕射的渐近理论，亦称几何理论 。它的基本概念是把 平面波的传播、反射、折射和绕射的特性 作 适当的修正 ，而应用于更一般的情形，也就是把 波长趋近于零时场方程解的极限 加以适当的修正，而应用于 媒质参量变动的尺度或界面和刃的曲率半径相当大于波长的情形 。 2.波束遇到圆滑的媒质界面会发生反射和折射。如界面下凹，反射点可能不是惟一的。在 反射点、折射点和刃口上的绕射点，反射波、折射波和绕射波波面的主曲率半径和主方向 ，都可以根据 相位匹配原理 ，由投射波波面和界面的主曲率半径和主方向求得。这个原理是：反射、折射或绕射点与其邻点在投射波中的相位差，应与在反射、折射或绕射波中的相位差相同。圆滑导体表面上的爬行波在离开导体表面时，其波面的主曲率半径由相邻射线各自形成短程线的原则来确定。绕射波束是楔形波束，楔刃是包含绕射点的弧线，它是一条焦散线。 3.在渐变媒质中，随着射线的弯曲，场的极化也逐点改变。但射线上 任何二邻点的电场或磁场矢量总是分别与该处的射线切线共平面 。在均匀媒质中，在 反射点、折射点或圆滑表面上的绕射点处的界面法线与投射线所张的平面 称为投射面。应把 投射波分解为电场或磁场分别垂直于投射面的二部分 ，分别称为 电极化波和磁极化波 。在 刃口上绕射 时，根据 投射线与绕射点上刃口切线所张的平面来分解 。 4.射线的反射系数和折射系数按切平面上的 反射和折射 来考虑；刃口上的绕射系数按切向 直刃上的绕射 来考虑；圆滑表面上的绕射则按圆柱上的绕射来考虑。都需先分解为 两种极化 分别处理。用射线理论研究 大尺度渐变媒质或小曲率的界面对电磁波的作用比较有效 。但当媒质参量改变的尺度或界面的 曲率半径不大 时，这种理论并不准确。此外，射线理论在声学中也得到推广应用，如对金属的 超声探伤 等。

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电磁波模式的简单小结

热度 1 williammilo 2010-2-6 20:55

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/电磁波模式/ 1.电磁波模式在 给定边界条件 （包括无穷远处辐射条件）下可能独立存在的确定的电磁场分布规律，又称场型。电磁波模式在 数学上是无源麦克斯韦方程在所给条件下的线性独立的特解 ，它们有无穷多种。模式简称模，有时称为波型（简称波）。在微波问题中的电磁波模式有 波导模式和腔体模式 。 2.腔体模式是 谐振模式 ，其 电能与磁能不断地互相交换 ，并且 电能与磁能的最大值 相等。如果同一波导中的不同模式有相同的 相移常数值 ，就称为 模式简并 。简并的模式具有相同的 相速和群速 。例如矩形波导管中的ＴＥ和ＴＭ模简并；圆波导中的ＴＥ和ＴＭ模简并等。腔体中具有 相同谐振频率的模式简并 。 3.通常把最小的模式称为 主模或基模 ，而把其他模式称为高次模。对确定频率的电磁波，适当选择波导尺寸使高次模截止而只传输主模，即为 单模传输 。 4.波导中某一确定模式的 激发原理 是：激励装置在波导中产生的 电力线与所需模式电力线方向一致 ；或产生的 磁力线与所需模式磁力线方向一致 ；或在波导管壁上产生的 电流与所需模式的管壁电流方向一致 。通常还应该将激励装置放在 能与所需模式有最强耦合的位置上 。 5.波导中除了传输所需模式外，其他模式的存在常起有害作用而需要滤除。滤模的原则是在尽 量不影响所需模传输 的情况下，增加对 不需要模的吸收 。例如在波导中放进一些吸收片使它处于所需模电场节点上，或与其电场垂直同时又与滤除模的电场平行；或在波导壁上开一系列缝隙使它们与所需模的壁电流平行而与滤除模的壁电流垂直。腔体中模式的激励和滤除，原则上与上述相仿。

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电磁波极化的简单小结

williammilo 2010-2-6 20:21

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/电磁波极化/ 1.电磁波极化是指 电磁波电场强度 的 取向和幅值 随 时间而变化 的性质，在光学中称为偏振。如果这种变化具有确定的规律，就称电磁波为极化电磁波（简称极化波）。如果极化电磁波的电场强度始终在垂直于传播方向的（横）平面内取向，其电场矢量的端点沿一闭合轨迹移动，则这一极化电磁波称为 平面极化波 。电场的矢端轨迹称为极化曲线，并按极化曲线的形状对极化波命名。 2.对于 单一频率 的 平面极化波 ，极化曲线是一椭圆（称极化椭圆），故称椭圆极化波。顺传播方向看去，若电场矢量的旋向为 顺时针 ，符合 右螺旋法则 ，称右旋极化波；若旋向为逆时针，符合 左螺旋法则 ，称 左旋极化波 。按极化椭圆的几何参数（见图极化椭圆的几何参数），可直观地对椭圆极化波作定量描述，即 轴比（长轴与短轴之比）、极化方向角（长轴的斜角）和旋向（右旋或左旋） 。轴比等于１的椭圆极化波称圆极化波，其极化曲线是一个圆，也分右旋或左旋两种旋向。这时极化方向角不确定，代之以电场矢量初始取向的斜角　。　轴比趋于无穷大的椭圆极化波称 线极化波 ，其电场矢量的取向始终位于一条直线上，这条直线的斜角就是极化方向。这时旋向失去意义，代之以电场强度的初始相位。 3.任何一个椭圆极化波都可以分解成一个右旋圆极化波（用足标Ｒ表示）和一个左旋圆极化波（用足标Ｌ表示）之和。如果将线极化波分解成两个旋向相反的圆极化波，则两者的幅值相等，且 初始取向对称于线极化波的取向 。 4.任何一个椭圆极化波还可以分解成两个 取向正交 的线极化波之和。通常，其中一个线极化波在水平面内取向（且垂直于传播方向），称水平极化波（用足标　Ｈ表示）；另一个线极化波的取向同时垂直于上述水平极化波的取向和传播方向，称垂直极化波（用足标Ｖ表示）（仅当传播方向在水平面内时，垂直极化波的电场矢量才沿铅垂线取向）。这两个线极化波分量的电场矢量有 不同的幅值和，以及不同的初始相位和 。 5.同一个椭圆极化波，既 可以直接用极化椭圆的几何参数，又可以用两个反旋圆极化分量或两个正交线极化分量之间的参数作定量的描述 。极化圆图实质上就是这个球面上各种极化参数的等值线在赤道平面上的投影。发射和接收电磁波的天线都具有确定的极化性质，可根据其用作 发射天线时在最强辐射方向上的电磁波极化 而命名。 6.通常为了在收发天线之间实现 最大的功率传输 ，应采用 极化性质相同的发射天线和接收天线 ，这种配置条件称为 极化匹配 。有时为了避免对 某种极化波的感应 ，采用 极化性质与之正交的天线 ，如垂直极化天线与水平极化波正交；右旋圆极化天线与左旋圆极化波正交。这种配置条件称为 极化隔离 。 7. 两种互相正交的极化波之间所存在的潜在的隔离性质 ，可应用于各种双极化体制。例如，用单个具有双极化功能的天线实现 双信道传输或收发双工 ；用 两个分立的正交极化的天线实现极化分集接收或体视观测 （如立体电影）等。此外，在 遥感、雷达目标识别等信息检测系统中 ，散射波的 极化性质 还能提供 幅度、相位信息之外的附加信息 。

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关于电磁场的简单归纳和小结

williammilo 2010-1-28 06:25

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/关于电磁场的简单归纳和小结/ 1.电磁波电磁场的一种 运动形态 。它以交变的电场和磁场 相互作用 、 相互依赖 而存在，是电场和磁场的 波动运动 。 2.这种运动的能量， 以光速在空间或以小于光速的速度在有限区域中传播 。电磁波的波动性还表现在：在媒质交界面上的 反射与折射 ；在障碍物后的 绕射 ；以及 互相干涉 等。电磁波除波动性外还有 粒子性 ，后者对无线电频率往往可以忽略。 3.电磁波的运动意味着 能量的流动 。 4.电磁波的三种基本传播形式（均匀无界媒质）是平面波、柱面波和球面波。平面波由 无限大平面源 激发，其波前（等相位面）是平行平面簇；柱面波由 无限长直线源 激发，其波前是同轴圆柱面簇；球面波由 点源激发 ，其波前是同心的球面簇。 5.每种形式的波都可以表示为另一种形式的一簇波。平面波、柱面波、球面波就是波动方程在直角、圆柱、球坐标系中的 特解 。

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场与电荷之间的关系

liuying56 2010-1-24 21:58

实验发现：电荷周围存在电场，移走电荷，场也消失了。这个事实告诉我们，电荷是这个场的源，但没有告诉我们源和场之间的关系。电荷和其产生的场是什么关系呢？我们可以做两种假设： （ 1 ）场是从属电荷的，或者说电荷和该电荷形成的电场，是不可分割的整体，质量几乎全部集中在电荷上，但电荷占据极小的几何空间。 这个假设是否合理，要看从这个假设出发，又会得到什么结果，以及结果是否有实验支持。 首先我们看到，当电荷运动时，这个电荷的场就要发生变化，我们就能观察到一个由电荷运动速度决定的变化的场，也许这个变化的场就是德布罗意说的那个物质波。电子衍射实验似乎证明了这个假设。 但是这个假设不被其他实验现象和现在的电子工程实践所支持。因为运动的电荷，使其电场变化，变化的电场会产生磁场，即会形成电磁波，而电磁波是可以辐射出去的。因此场是可以脱离电荷存在的。 （ 2 ）运动的电荷会产生电磁辐射，这是个无可争议的事实。那么电荷和电场之间的关系应该是这样的：场不是从属电荷的，而是电荷激发出来的，是承载场的某种物质（我们称为场物质）与电荷相互作用的一种表现。当电荷运动时，场物质被扰动，电荷运动的能量转化为这种场物质的能量，这种能量在场物质中的传递就是电磁波。 这个假设存在的问题是，我们至今还不能直接确定这种场物质的存在，并且这种场物质性质不能在经典物理学框架内阐述。

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维持健康的一条捷径——认识经络

tingyy 2009-4-20 18:15

人体的内部器官调节系统的工作，除了相互协调器官之间的关系以外，还需要接受外部环境信息进行调节工作。人体主要的信息来源是面部的五官和全身的感觉神经系统，这些信号主要是提供给大脑以根据外界情况指挥身体，也有一些如温度等简单信号也直接送给身体内部的调节系统，在大脑的“不知情”下直接调节身体的运行。西医从人体解剖学研究发现了人体神经系统，它可以接受和传递这些感觉信号，神经系统遍布全身，对不同的信号有不同的传递处理方式，有些信号送到大脑，有些信号直接控制内脏工作（西医称为副交感神经系统）。但是人体神经系统具体是如何协调和控制全身的工作，到现在人类也还没有完全研究清楚。中医则认为人体五脏六腑的调节控制系统是全身的经络系统，经络是什么，它是否包括西医解剖学的神经系统现在还在研究之中。经络也可以感受人体周围环境的触觉、温度等信息，是否还可以感受磁场，电磁波等信号现在还不清楚。这里我们也不准备对经络的本质和工作原理进行探讨。但是经络可以起到身体的自动调节平衡系统的作用，这一中医经络学的观点已经被几千年的实践所证明。中医对人体经络、穴位的研究已经相当深入，形成了经络学和完善的针灸治疗技术。因为经络可以调节人体协调平衡，所以采用针灸、按摩的方法刺激经络系统使它能较快地调节身体的平衡来治疗各种疾病。这种治疗方法如果使用得当可以起到见效快，副作用小的疾病治疗作用。中医使用针灸治疗方法已经有几千年的历史，现在针灸治疗方法的良好效果已经得到包括美国、德国在内的世界各个国家的广泛承认。虽然经络的具体工作原理现代科学研究还不能很好地解释，但是中医的经络理论和针灸治疗方法已经经过千百年实践的证明，所以少数人以没有科学依据为理由，对经络和针灸，甚至整个中医打上“伪科学”的帽子，反对用中医，用针灸等方法为群众治病。这些人真是虚伪或愚不可及，那些反对中医的伪君子们，决不会因为还没有搞清楚每天食物的分子结构而拒绝吃饭吧？他们根本就不知道什么是真正的中医，而把那些不中不西的庸医作为中医的代表来反对中医，与这些沽名钓誉的投机分子争论真是浪费时间。 两千多年前的《黄帝内经》中就首推针灸、砭石刺激经络穴位调节身体平衡来治疗疾病。因为针灸等治疗方法直接刺激人体调节系统，所以往往可以收到立竿见影的治疗效果，如果应用得当可以治疗很多疾病，并且副作用很小。因为针灸治疗是调动身体内部的调节机制来达到治疗疾病的效果，所以需要对身体内部的调节机制有比较好地了解。而中医的阴阳五行学说、经络学说、针灸技术可以很好地说明身体内这个系统的工作机制，所以针灸治疗人员需要对中医的这些理论有很好地理解。非常遗憾的是经络的工作原理到现在还没有完全清楚，目前针灸学大多数使用的经络和穴位的作用完全是从古至今的经验积累的结果。另外，不同的人的身体之间的差异，同一个身体在不同的条件下，甚至在一天之中的不同时刻可能都会影响具体的穴位位置和针灸效果。这些原因使得针灸治疗的应用需要由经过长期训练和实践的针灸师来实施，针灸师对中医的人体运行理论（中医阴阳五行学说为核心）也必须深入地学习，并应用到具体的针灸治疗过程中去，而不是简单地面对穴位图就可以取得良好的治疗效果。当然针灸治疗的安全性与具体操作的针灸师的水平也有很大的关系，有些穴位运针不当，刺激过度等也会引起不良效果，严重的情况甚至可能危及生命。等等这些原因都致使中医的这一优良治疗技术的推广实施有相当的困难。世界各国对中医的针灸的神奇效果是有目共睹的，但是由于以上的种种原因也还难以接受和推广。即使在中医的故乡中国，一般人在需要治病的时候，也很难遇到既懂得中医理论，又精通针灸技术的医师。所以这种治疗方法虽然很好，但是很难运用。庆幸的是有一种更加简单、安全的保健、治疗方法——经络穴位按摩治疗方法。特别是有很多穴位可以自我按摩，本人可以根据自己的感觉随时调整按摩穴位位置和力度，如果有不适可以随时终止。由于穴位按摩只需要有简单的中医理论知识，再根据一些资料就可以实施了。当然，如果要取得治疗疾病的良好效果，也需要专门的中医按摩培训。由于自我按摩安全性高，简单易学，成本低廉，只要方法对头，很快可以取得良好的治疗效果。自己身体的不适可以及时地进行自我治疗；即使无病，也可以通过自我按摩技术放松身体，调整平衡，达到强身健体的目的。所以它是一种值得推荐的防病治病，强身健体的好方法。可以作为调理身体平衡的辅助手段，减少病痛，加快身体的平衡调理。经络学是中医的宝贵财富，是中医长期实践的结果，已经被长期的实践证明是正确的，是科学的。只不过以人类目前的认识水平还不能完全从理论上说明它的工作原理和深入的了解经络的活动规律。而这更加说明了经络学说是对人体运行机制的深层次的描述，这也是中国医学对人类健康的又一伟大贡献，虽然由于经络学说还不能被现代科学来验证、解释，而不能被广泛接受，但相信随着对人体运行机制的深入研究，经络学终究会更加完善，并将成为人类维护身体健康、治疗疾病的有力武器。所以维护身体健康的正确路径应该是学习一些医学知识，特别是中医的基本理论知识；合理地采用调节生活节奏和饮食习惯，调动人体自身的调节系统功能来维持身体的健康运行；然后适当地辅助以穴位按摩、针灸、拔火罐等方法对身体的局部不适进行治疗，这样往往可以以极低的成本取得良好的治疗效果；最后才是适当地借助药物治疗。

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电磁波和光波同一性的证明

liuxiaod 2009-4-3 21:54

　　 赫兹上述实验只解决了 1879 年悬奖课题的前面两条假设，至于第三 条假设空气中或真空中同样存在极化和位移电流，还没有解决。由 于这个问题很难，亥姆霍兹将它删掉了，而赫兹却认为这正是体现麦克 斯韦电磁场理论的最关键问题。赫兹说：使我惊奇的是，新理论（即 麦克斯韦理论的关键不在于这两条假设，??我觉得第三条假设包含着 法拉第的，因而也就是麦克斯韦的观点的宗旨和特殊意义，在我看来， 更应该把目标放在它的上面。任何困难的问题都不能用简单的实验来证明，如果能用比较直接的方法来观察到问题的真象，那么这个问题就不成为难题了。在受因果律 约束的物理现象中，许多难于发现的实质不是从原因推出结果，而是由 结果来推导原因。电磁波与光波的同一性，是麦克斯韦电磁场理论的必 然结果，而空间的位移电流又是他的理论的不可缺少的前提。赫兹因此 认为：要证明电磁波就是光波，首先就得确定电磁波速度是否等于光速。 在讨论赫兹如何测量电磁波的速度之前，不妨回顾一下赫兹以前其他物理学家在这方面所走过的道路。 　　随着有线电报在 19 世纪 30 年代的兴起，人们就开始考虑电流的速 度问题。1834 年，惠斯通（C．Wheatstone，1802～1875 年）用旋转镜 面法来测量电流的速度。其做法是，在一根数英里长的导线上每隔半英 里截出一个火花隙，在导线两端加上高电压的电源，结果各火花隙相继 产生电火花，用旋转镜测出相邻的两个火花隙产生火花的时间间隔，便 能求出电流的速度。他测得的电流速度为每秒 283，000 英里，比光速还 大！这是根本不可能的。1850 年，菲索（A．Fizeau，1819～1896 年） 根据同样的原理，利用旋转齿轮的方法测得电流速度为 1.12105 英里／秒。随着惠斯通电报公司在 1846 年的成立，欧洲各国相继架设了许多 电报线，电流的速度问题显得特别重要了，实验测定电流速度的人也就 多了起来，但是他们均未得到统一的结果。鉴于这种情况，开耳芬作了 错误的判断：导线中的电流不可能有确定的速度。 　　麦克斯韦以前的物理学家认为电波只在导体中传播，即便达到这种 认识也是付出过许多代价的。最早认识到电流是一种波动形式的是美国 物理学家亨利（J．Henry，1797～1878 年）。他在 1837 年就提出载流 导线表面存在着一种电流波，并预言，如果在一根导线正中部输入电流， 电流波将从导线的两个端面反射回来，以致在导线中形成驻波。33 年后，贝佐尔德（W．vonBe-zold，1837～1907 年）做了一个电流驻波实 验。其实验装置是一个带有火花隙的线圈，火花隙的两端与一长导线相 接。实验时用莱顿瓶通过放电的方式给线圈输入电流，由于线圈具有选 频作用，它从电火花的宽频谱中选择出一个带宽狭小的电流波，结果又 将它传入长导线，在导线中形成电流驻波。贝佐尔德把一块均匀撒布着 石松子的玻璃板放在这根导线上，石松子在电流驻波的影响下形成疏密 有致的图案。他根据图案测量出电流波长为 15 厘米。他所测量的电流驻 波实际上是沿导线传播的电磁驻波。其方法对赫兹有一定的影响。 　　法拉第在 1857～1858 年间进行过一次电磁波速度的测量（当然那时 他还没有明确的电磁波概念，他认为他是测量电磁力在场中传播的速 度）。他在一个很大的房子里平行放置三个线圈，中间那个是施感线圈， 两边的是感应线圈。两个感应线圈与一电流计连接，连接的方式要保证 从两个线圈流来的感应电流以相反的方向流过电流计。法拉第认为，如 果两个感应线圈尺寸相同，并与施感线圈等距，电流计的指针就不会偏 转。但如果一个感应线圈与施感线圈的距离要大些，那么电磁波到达两 个感应线圈的时间就略有先后之别，电流计指针就应当先向一边偏转而 后向另一边偏转。他希望由此算出电磁波的速度。然而事与愿违，不管 他怎样拉大一个线圈的距离，电流计指针始终不会偏转。显然他对电磁 波的速度估计不足。这也难怪他没有这点常识，因为麦克斯韦在 1861 年才第一次预言电磁波速度等于光速。法拉第后来又动用了伦敦皇家研 究院一块长度在 100 英尺以上的场地，仍然没有成功。在这样一块有限 的空间，又是用如此直接的方法，是难以测量得出电磁波的速度的。 1871 年，亥姆霍兹为了否定意大利人伯拉塞纳（P．Blaser-na）关于电感应速度极低的观点，做了一个很不精确的实验，他得到的电磁波 速仅有 42.4 英里／秒，结果与光速相差甚远。1888 年 3 月，赫兹终于 开始了划时代的测量电磁波速的实验。他吸收了法拉第失败的教训，不 去直接测量电磁波的速度，而是用驻波的方法先测出一个驻波波节的间 距（半波长），然后根据开耳芬在 1853 年建立的振荡器的频率公式计算 出电磁驻波频率，最后算出电磁波速。赫兹在一个长、宽、高分别为 15 米、14 米、6 米的教室里做了这个实验。沿教室纵向有两排铁柱子，实际可用空间为 158.66 立方米。 他在教室纵向的一面墙上钉上一块高 4 米宽 2 米的锌皮，用来反射电磁 波，以形成驻波。为了测量和检查这条驻波，他使用了一个检验器，这 个实验器实际相当于感应线圈，其形状与感应平衡器中的环形检验 线圈大体相同。他用直线型振荡器作为波源，放在离锌皮 13 米远的地 方。他把检验器装在小车上，使它能随小车沿驻波方向前后移动。检验 器在各种位置上对电磁驻波有不同的反应，大体情况是：处于波节处不 会产生火花，处于波腹产生最强的火花。赫兹根据这种反应测量出两个 波节之间的长度，即半波长，此值为 4.8 米。他根据麦克斯韦的电磁波 速等于光速的假说，算出该电磁波振动周期为 1.5510-8 秒。他又根据 开耳芬的振荡周期公式算出他的电磁波源直线型开放振荡器的谐振 周期为 1.410-8 秒。这两个周期之差仅为 0.1510-8 秒，他把这个微 小的误差归结于测量的精度，从而肯定了电磁波速等于光速。他把这项 重要的实验成果总结在《论空气中的电磁波和它们的反射》一文中。 　　完成电磁波速等于光速的证明并不等于完成了电磁波和光波同一性 的证明，但它是这种同一性证明中最重要的一步。同一性证明还应当包 括在电磁波中显示光波的所有性质。问题十分复杂，路只能一步一步地 走。英国著名电磁学家、麦克斯韦理论的追随者洛吉（O．Lodge，1853～1936）曾试图用一种直接的办法一下子就证明电磁波是光波，可是失败 了。他在 1882 年企图通过级联变压器把电磁能变成光。这种级联变压器 的每一级都能从前面一级拾取高频成分，越到后面输出的电磁波的频率 就越高。洛吉希望在最后一级输出端之间看见光的产生，然而没有看见， 因为最后一级输出的电磁波的最高频率才 1 亿周，离释放可见光的最低 频率还很远。 　　赫兹在 1888 年采用了脚踏实地的办法一步一步地证明电磁波和光 波的同一性。他用一根直径为 3 厘米，长为 26 厘米的偶极振荡器发射电 磁彼，经过金属面反射形成了波长只有 66 厘米的短波。他用金属面成功 地使电磁波作了 45 度的反射；他用高 2 米、孔径 1.2 米的抛物面使电磁 波聚焦；他利用金属栅使电磁波偏振；他用一个硬沥青做的大棱镜使电 磁波折射；??光所具有的一切物理特性电磁波几乎都有。赫兹就这样 完成了电磁波和光波的同一性的实验证明，从此宣告人类发现了电磁 波。 赫兹完成这项工作时年仅 31 岁。1889 年维也纳科学院授予他Baumgartner 奖，法国科学院授予他 LaCaze 奖：1890 年他又荣获伦敦皇 家学会 Rumford 奖章；1891 年都灵科学院授予他 Bressa 奖。可是，这 位功勋卓著的电磁波发现者，在他还没走完第 37 个春秋的时候，就因牙 疾和血液中毒而与世长逝了。从麦克斯韦预言电磁波的存在到现在，已 有一百二十多年的历史；从赫兹实验证明电磁波的存在到现在，历史也 已走完了一百个春秋。现在我们已进入超大规模集成电路的时代，人类 正按照莫尔定律（MooresLaw）集成电路上的元件数平均每两年翻 番的规律发展着自己的电子工业。历史虽则不堪回首，但却应当回 顾。因为我们还能从法拉第、麦克斯韦和赫兹等人身上学习到那种非同 凡响的思想，那种无与伦比的原创力。我们应当从科学发展史和科学思 想史的角度，找出他们的思想、方法和风格在潜科学和未来学中的地位， 为人类今天的精神文明和物质文明的创造性活动奉献一件久经锤炼并将 永葆锋芒的锐利武器。 （摘自《科学发现集》）

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【从Impeccable号情报船说到Alfvén波】（3）

等离子体科学 2009-3-19 17:23

在地球空间传播的 Alfvn 波一般是非常非常慢的，其频率经常就是几个 Hz （相应的波长大约在几百公里）。这么缓慢变化的电磁波，简直可以说是大自然的奇迹。在理论上预言这种电磁波的存在，是人类认识和了解自然迈出的重要一步。所以 H. Alfvn 的 Nobel 物理奖是当之无愧的。 那么 Alfvn 波是怎样产生的呢？ 中学的物理课上就讲过：自然界中的磁场可以用磁力线来描述。因为带电粒子环绕磁力线的运动，所以等离子体中的磁力线不仅有张力，而且有惯性（即其携带的带电粒子的惯性）。这样，某一段磁力线上垂直于原来磁力线的小扰动，就会如同抖动一根拉直的绳子一端，形成一个沿着磁力线传播的波动。从 Faraday 定律知道，因为这个波动具有随时间变化的垂直于原来的未扰动磁力线的 磁形变，所以会激发同时垂直原来磁力线和这个磁形变的电矢量。这样就激发起一个传播的电磁振荡电磁波。类似拉直的绳子上传播的横波（剪切波）、或者弦振动的传播一样，这个电磁波的速度的平方与张力成正比（在 SI 单位制里等于磁感应强度的平方除以两倍的真空磁导率），与惯性（一般是离子的质量密度）成反比。因为这个波具有剪切波的形式，所以被称为剪切 Alfvn 波。 这种低频电磁波模式的存在，为我们设计超低频通信的接收天线提供了一种选择：只要这个天线可以将低频信号转换成该频段的 Alfvn 波，那么就可以将天线的长度缩短到几米或者更短。原则上来说，这样的天线可以通过沿着轴线方向磁化的柱状等离子体来实现。 除我们前面谈到的剪切 Alfvn 波，还有一种波长更短的动力学 Alfvn 波。其波长可以短到离子 Larmor 半径的数量级。对于一般的离子温度以 0.01 eV 计的实验室等离子体来说，这一波长大约在 10/B 厘米。这里 B 是用 Gauss 来计量的磁感应强度。也就是说，即使是在 1 Gauss 这么弱的磁场中，这一波长也不过才 10 厘米 ！ 动力学 Alfvn 波的理论，是在上世纪 70 年代才发展起来的。提出这一理论的两位科学家（当时都在 Bell Lab 工作），一位是光纤通信理论的奠基人 A. 长 谷川 先生（美籍日裔），另一位是美国加州大学（ UC Irvine ）教授、浙江大学光彪讲座教授 陈骝 先生。后者因为其在 Alfvn 波物理方面的杰出贡献，获得了欧洲物理学会颁发的 2008 年 Hannes Alfvn Prize 。这一以 Alfvn 命名的科学奖，是世界上等离子体物理学界最高奖项之一（另一个是美国物理学会颁发的 Maxwell 奖）。奖给 Alfvn 波物理方面的工作，更是 名至所归！这些工作还包括了 陈骝 教授 后来与其它两位华人物理学家一起完成的堪称经典的环形 Alfvn 本征模的研究。以后如果有机会，再做简要介绍。

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【从Impeccable号情报船说到Alfvén波】（2）

等离子体科学 2009-3-18 18:43

超低频电磁波在海水中衰减会比较弱。而电磁波的频率越低，波长越长。所以所谓超长波（甚至极长波）通信问题从冷战时期开始就受到两个超级大国的重视。对于频率以 10kHz 计的超低频电磁波来说，其波长可以达几十公里。至于 kHz 或者更低频段的极低频电磁波（极长波）的波长则达上百公里。这样波段的发射天线还可以建造（据说冷战时期美国就曾建造过跨越几个州、总长上百公里的极长波天线），但是这样波长的、随水下舰只运动的接收天线的设计制造可以说是极大的挑战。 对于波动来说，在远远短于波长的尺度上，这个波动是很难看到的，就像对于一个圆来说，一小段微分弧可以近似看成直线。所以要探测到一个长波信号，我们用的尺（比如天线长度）与波长之比必须大于探测的工具（天线）本身的对信号的分辨率，即我们能测出的最小信号强度与接受到的最大信号的强度之比。 当然，人们想出不同的办法来改进接受信号的方式。目前技术水平，潜入水下百米的潜艇要接收几千公里外的极长波信号，据说得拖一条几百米长的尾巴。 低频电磁波为什么就非得有这么长的波长？这是因为一般电磁波的速度大约在光速的数量级：要以每秒几十万公里计。 那么，难道就没有波长较短的低频电磁波？有！而且波长不是一般地短！这就是 Alfvn 波！举个简单的例子：在地球空间传播的 Alfvn 波，波速常常只有每秒几百上千公里，只是光速的千分之几。可以说是最慢的电磁波。这样的电磁波，在 kHz 频段的波长可以只有几百米。

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