物理学家预言家【优秀20篇】

2018年12月1日，中国著名物理学家、斯坦福大学生命教授张首晟逝世，享年55岁。

根据他家人发布的讣告，张首晟一直在与抑郁症作斗争。当消息传来时，没有人愿意相信。他的许多同事甚至认为这一定是个恶作剧，是最不可能的消息。

(张首晟家人发布的讣告截图)

谁是张首晟？他做出了什么贡献？接下来，我们将通过简单的梳理带你认识这位杰出的中国物理学家。

“天使粒子”的发现使他进入了公众视野。

在小说《天使与魔鬼》中，美国作家丹·布朗创造了一种对称的字体。这个词可以写在脸的两边，而且是同一个词。

(小说《天使与魔鬼》中的界限图)

自然界中也有基本粒子，它们的性质类似于二维图。科学家称这种粒子为“可能不安全”。它还有一个更广为人知的名字——“天使粒子”。张首晟是这个名字的创始人。

Mayonnafermion是基本粒子之一，它是物质的最小和最基本的单位。物理学家认为基本粒子可以分为两类:费米子和玻色子，其中费米子形成物质并通过交换玻色子相互作用。此外，物理学家还认为费米子和玻色子之间存在对称性，所有费米子中都存在反粒子。

例如，我们在高中时了解到电子带负电荷，然后物理学家发现自然界中也有一种粒子质量与电子相同，但带正电荷。物理学家称这个带正电的电子为正电子，电子和正电子是彼此的反粒子。

那么，有没有一个粒子的反粒子就是它自己？1937年，意大利物理学家马荣纳首次提出了这样一个猜想，因此这个粒子被命名为马荣纳费米子。然而，科学家已经有80多年没有发现这样传奇的粒子了。

直到2017年7月，何庆林、张首晟和其他中国科学家共同发表的一篇论文介绍了他们共同“发现”梅农纳费蒙的研究成果。这里引用“发现”的原因是这个发现没有被直接观察到，但是在他们的实验中观察到的现象似乎只能用这个准粒子来解释。作为该论文的交流作者之一，张首晟率先向国内媒体介绍了这一成就。结果，随着新闻在屏幕上的传播，张首晟本人也进入了公众的视野。

张首晟将他们“发现”的粒子命名为“天使粒子”。灵感来自我们刚刚提到的小说《天使与魔鬼》，因为反物质，一种具有巨大能量的物质，在小说中有描述。当正负物质相遇时，它们立即湮灭，释放的能量极具破坏性。科学家最初研究反物质是为了揭开宇宙起源的秘密(天使的一面)，但从未想到它会被用来毁灭地球(魔鬼的一面)。然而，张首晟相信在他们“发现”的“量子世界”中，只有天使而没有恶魔，所以他们是“天使粒子”。

然而，这一发现的第一作者、另一位领导这项研究的中国科学家何庆林在接受媒体采访时表示，蛋黄酱费米子的正负同伦更类似于中国道教的阴阳八卦，因此称之为“太极粒子”更为恰当。

撇开粒子名称的差异不谈，找到蛋黄酱费米子有什么意义呢？

正如我们在采访周齐林院士时提到的，自然界中有一种现象类似于我们的右手和左手。相同的组成和结构表现出完全不同，甚至完全相反的特征和功能。这种现象被称为手性。张首晟等人发现的Mayonnafermion就是这样一种手性粒子。

这种手性可以简单地理解为粒子仅在一个方向上运动，并且可以用于实现低能耗的信息传输和处理。目前，量子计算机制造面临的最大障碍是量子比特信息容易受到环境噪声的干扰。如果每个量子位信息由两个相距很远的“天使粒子”存储，背景噪声不会损害它们，它们携带的信息也不会丢失。因此，Mayonnafermion是制造量子计算机的最佳选择。

他对凝聚态物理的两个重要贡献

“天使粒子”的发现只是张首晟学术成就的冰山一角。他对凝聚态物理的真正贡献在于两点。一个是量子自旋霍尔效应的发现，另一个是拓扑绝缘体的发现。

在之前对薛其昆院士的采访中，薛院士介绍了量子反常霍尔效应，那么什么是量子自旋霍尔效应呢？它和量子反常霍尔效应有什么区别？

在接受媒体采访时，张首晟曾这样描述他的发现:“总的来说，我们发现了电子运动的新规律。电子运动最初是混乱的，但现在我们可以让电子运动像高速公路上的汽车一样，分成不同的车道，每个车道都有自己的方式，而不会相互干扰。简而言之，它使电子的运动更加有效，并且不消耗太多能量。”

2007年，张首晟团队提出的“量子自旋霍尔效应”被《科学》杂志评为2007年“世界十大科学突破”之一。张首晟发现的量子自旋霍尔效应与薛院士介绍的量子霍尔效应有一些共同之处，但并不完全相同。两者之间最大的区别是量子自旋霍尔效应不需要外部磁场。

说到量子自旋霍尔效应，什么是拓扑绝缘体？

绝缘体应该是我们大家都熟悉的。它们是一种不易导电的物质。拓扑学是一个非常抽象的数学原理。两者合成的一个词是什么意思？这实际上是一种新的物质状态，具有非常特殊的量子特性，不同于传统意义上的“金属”和“绝缘体”。它是一种具有内部绝缘和导电界面的材料。

这是近年来凝聚态物理的一个热点研究方向。一些物理学家在接受媒体采访时表示，拓扑绝缘体场的特征之一是理论指导实验，一些物理学家以前也这样做过。然而，真正的理论指导实验是由张首晟和他的团队首先开始的。

2014年，由于在拓扑绝缘体领域的开创性贡献，张首晟与两位科学家分享了2014年“富兰克林物理学奖”。富兰克林物理学奖每年颁发一次给在物理和技术领域做出突出贡献的人。在此之前，杨振宁，一位著名的中国物理学家和张首晟州立大学石溪分校的研究生导师，获得了奖牌。

生活中唯一的不完美可能是还没有获得诺贝尔奖。

20岁时，从开始研究凝聚态物理，并听从杨的建议。他获得了欧洲物理学奖、美国物理学会巴克莱奖、国际理论物理中心狄拉克奖、尤里基础物理学奖和富兰克林奖章-&hellip。& hellip除了诺贝尔物理学奖，他基本上赢得了所有的重量级物理学奖。在杨振宁看来，张首晟是最有可能获得诺贝尔奖的中国人。

除了科学家的身份，他还是丹华资本的创始人。近年来，他频繁往返于中美之间，致力于促进两国的科技交流。知情人士透露，不久前，他刚刚从政府获得一笔巨额投资，用于超级芯片制造领域的研究，并准备在上海建立一个芯片实验室。

除了事业蒸蒸日上，张首晟的家庭生活也很幸福。他的妻子和他是儿时的朋友，他的孩子也很优秀。他的儿子在哈佛学习物理，他的女儿刚刚进入斯坦福大学。

回顾他的一生，张首晟可以被称为现实生活中的胜利者。然而，正是这样一位每个人都钦佩的科学家以这种方式离开了。也许正如研究界的一位朋友所说，“上帝不想被发现太多的秘密，所以他带走了最有可能破解一些秘密的人”。

愿死者安息

中国物理学家张首晟:“天使粒子”开启基础物理新世界(优酷网)

也许当很多人认识牛顿的时候，他们大多在小学课本上读到过，其中一个据说是经典故事:这是一个关于牛顿被从树上掉下来的苹果击中并发现重力的小故事。这个看似简单的小故事一直深深影响着我们对牛顿的看法。是的，如果你没有深刻理解它，那么对牛顿的评价只会停留在“最纯粹和最伟大的科学家”的大标签上。

然而，牛顿晚年痴迷的研究导致了“炼金术”，将石头变成黄金，甚至预言了世界的末日。你相信吗？

首先，让我们简单了解一下什么是炼金术。事实上，这并不难理解。从历史的角度来看，在我们中国的历史书上，所谓的炼金术就是长生不老药。是的，它是如此简单和粗糙。[值得一提的是，日本的起源是秦始皇晚年迷恋长生不老的传说，所以他派了一个名叫徐福的炼金术士去寻找这种长生不老药。徐福从哪里找到这种东西的，他不得不躲在当时的日本岛上去耕种土地，再也没有回来过]

让我们再来看看牛顿的研究。它是“圣贤之石”，声称能把泥土变成金子，更容易治愈各种疾病，使人永生。这种“圣贤之石”的最初记录实际上比牛顿时代早了1000多年，在西方传说中被称为至高无上的宝藏。

牛顿死后还留下了一份关于如何制造圣贤之石的手稿，里面有超过50万字的相关信息。然而，上面的最终公式也非常强大。来自月球和火星的稀土实际上被用作材料。对于目前的人类科技来说，月球上的地球挖掘不再是问题，但火星上的地球挖掘几乎是一样的。

此外，牛顿预言了今天震惊科学家的世界末日。牛顿在他其余的手稿中使用了大量复杂而乏味的公式，最终得到了答案，将世界末日设定在2060年！然而，没有人知道这些公式中的数字代表什么。他们只提到世界末日的来临将伴随着瘟疫和战争的爆发，并预言“圣徒”将再次来到地球。

无论是在月球或火星上挖掘，还是在2060年世界末日，尽管距离很远，牛顿的“疯狂的演讲和疯狂的语言”仍然是科学的第一个基石，数百年后从未被推翻。

毕竟，一个超越普通人太多的天才通常被认为是疯狂的。

克里斯蒂安·惠更斯

学生的教科书肯定会涉及两位物理学家，伽利略和牛顿。当谈到这两个物理学权威人物时，还有一个人的名字值得一提，那就是克里斯蒂安，他们之间的另一个物理学巨人？惠更斯。克里斯蒂安·惠更斯的贡献不仅在物理学上，而且在数学和天文学上都有很大影响。

克里斯蒂安·惠更斯于1629年出生在海牙。他的成就不仅来自于自己的才华和努力，而且良好的家庭环境也是一个不可忽视的因素。例如，他有一个父亲，在那个时候他不仅是牧师，还是诗人。因为他的父亲当时有一定的社会地位，克里斯蒂安？惠更斯的家庭条件相对富裕，没有过度的社会压力，这使他当时没有受到宗教的迫害，但能够全心全意地专注于自己的研究。由于他的父亲是一位诗人，他与当时许多著名学者有着深厚的友谊，如笛卡尔，这也使惠更斯与当时的学术权威有了一些微妙的联系，其中笛卡尔对当时年轻的惠更斯有着深刻的影响。

可以说，良好的家庭环境和社会环境使克里斯蒂安·惠更斯在学术研究的道路上走得更加自由和顺畅。然而，他的成就主要取决于他的天赋和能力。例如，当他13岁的时候，他自己做了一台车床，这足以表明他有很强的实践能力。此外，他很聪明，从小就努力学习，这使他在历史上最著名的物理学家中占有一席之地。

从克里斯蒂安.惠更斯的生活中，我们可以看到一个人的成功离不开自己的努力和才能。当然，良好的家庭环境将是一个很好的辅助因素。

惠更斯遇到的权威是什么

每个领域都有自己的权威人物，每个领域的新人在开始时不可能是权威的。每个人都从零开始，慢慢探索自己领域的秘密。但是如果你的领域已经拥有了人们深信不疑的权威，作为一个新手，你有勇气挑战甚至推翻权威吗？荷兰物理学家惠更斯是如此勇敢的人，那么惠更斯遇到了什么权威呢？

如果我们看看生活中的每一个地方，我们就会发现物理学在其中的应用。可以说，我们的生活离不开物理。但是在我们上学的时候，谁是我们第一个接触到的关于物理的人呢？我相信很快就会想到牛顿，一个与苹果相关的物理学领域的先驱，他说牛顿是物理学的权威，没有人敢质疑他。他的许多研究成果为自然科学界做出了巨大贡献。惠更斯从事物理学研究的时间很短，他面临着牛顿的权威。他说光的粒子是牛顿当时的一项重要研究成果。然而，惠更斯在这个观点上与他有一些分歧，并公开反对它。

挑战权威并公开反对它需要很大的信心和勇气。也正是因为惠更斯不相信权威，不受其思想和研究方向中现有理论的限制，他的1960年《光的理论》和后来的惠更斯原理才得以产生。我相信在每个领域都应该如此。各个领域的新老人们也应该学习惠更斯的精神，因为不仅限制现有的理论，而且完善发展自己领域的知识体系，是对他们领域权威的最好贡献。

惠更斯是什么样的人

伽利略和牛顿是物理学领域中不可替代的巨人，他们之间还有一位伟大的物理学家，他就是荷兰物理学家惠更斯。惠更斯的研究涉及许多领域。他在光学、力学、数学等方面贡献了自己的研究成果。惠更斯是什么样的人？

很难概括惠更斯的一个词。首先，他是一个官方的第二代人，他的父亲不仅是一个诗人，也是一个部长，所以惠更斯有一个舒适的家庭环境和社会条件，没有来自早期的压力。惠更斯很好地利用了他的家庭环境，并专注于研究。当时，许多与惠更斯父亲有过深入交流的学术名人也对惠更斯产生了许多积极的影响。他也是一个实践能力很强的人。许多人只是语言巨人。惠更斯希望将理论与实践结合起来并付诸实践。他13岁的时候就自己做了一台机床，这让他周围的人注意到了他强大的实践能力。惠更斯也是一个敢于为科学事业买单的人。尽管惠更斯的家庭条件很好，但他一直体弱多病。为了专注于解决他的科学领域中更多的现象，他放弃了婚姻，宁愿终身不结婚。惠更斯仍然是一个有自己的思想体系和挑战权威的人。重要的是要知道牛顿当时有很高的地位。然而，惠更斯不相信现有的理论基础，仍然坚持自己的观点。他在前人的基础上更新和修正了自己的观点。正是因为他不相信权威，不坚持既定的基础理论，他为自然科学提供了许多非常重要的知识。

我们已经习惯于这样一个事实，即物体的存在不受我们观察的影响。然而，理论和量子物理学家多年来一直在探索“多重世界”的可能性。该理论认为，每当一个事件可能有两种不同的趋势，它就会分裂成两个平行的现实版本。

简而言之，这些物理学家认为我们只生活在多元宇宙的一个分支中。在其他平行世界，有无数的你。在你生命的每一个岔路口，都可能有人为你做了另一个选择。

加州理工学院的物理学家肖恩·卡罗尔在他的新书《深藏不露的东西》中讨论了这个问题。他在最近的一次采访中进一步表明了他的立场，即“多重世界”假说是绝对可能的。

卡罗尔指出:“我们不确定平行世界的数量是无限的还是有限的，但这绝对是一个巨大的数字，不能用一只手来计算。”他走得更远，从形而上学的角度看整个宇宙，认为所谓的物理现实在很大程度上与观察者本人有关。

"在你观察一个物体之前，不管它是电子、原子还是其他任何东西，它的位置都是不确定的。"卡罗尔说，“你可以在某个地方观察到它，但它实际上并不存在于某个地方。”

“平行宇宙不会相互影响。它们不会以任何方式相互影响。穿越其他宇宙就像超越光速，人类无法企及。”

物理学家肖恩:“多重世界”假说成立

莱昂·傅科

涡流在1851年被法国物理学家莱昂·傅科所发现。是由于一个移动的磁场与金属导体相交，或是由移动的金属导体与磁场垂直交会所产生。简而言之，就是电磁感应效应所造成。这个动作产生了一个在导体内循环的电流。

涡流（Eddy Current，又称为傅科电流）现象，在1851年被法国物理学家莱昂·傅科所发现。是由于一个移动的磁场与金属导体相交，或是由移动的金属导体与磁场垂直交会所产生。简而言之，就是电磁感应效应所造成。这个动作产生了一个在导体内循环的电流。

磁场变化越快，感应电动势就越大，涡流就越强；涡流能使导体发热。在磁场发生变化的装置中，往往把导体分成一组相互绝缘的薄片或一束细条，以降低涡流强度，从而减少能量的损耗；但在需要产生高温时，又可以利用涡流取得热量，如高频电炉原理。

当线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，附近的另一个线圈中会产生感应电流。实际上这个线圈附近的任何导体中都会产生感应电流。如果用图表示这样的感应电流，看起来就像水中的旋涡，所以我们把它叫做涡电流引。涡流可以应用在无损检测与监看多种金属制品的结构，如飞机机身与零件的表面及近表面的检测等。在划桨的时候，带起水面的局部漩涡，也是一种类似涡流的情形。

物理教科书，历史教科书...教科书中许多名人的照片都是老人，他们因岁月流逝而失去了容貌，因研究而失去了头发...但事实上，许多名人年轻时不应该太帅。他们有自己的特点，很帅！今天，让我们来看看年轻时非常英俊的物理学家，擦亮他们的眼睛。

第一名维尔纳·卡尔·海森堡(德国)

1932年诺贝尔物理学奖获得者。成就:量子力学的主要创始人。

笑起来还是很温暖的

海森堡和玻尔

列夫·戴维多维奇·兰道(苏联)

1962年诺贝尔物理学奖声称是世界上最后一位全能的物理学家。成就:兰道十诫。

姿势是100晕！

理查德·费曼(美国)

1965年诺贝尔物理学奖获得者。成就:“曼哈顿计划”，费曼图，费曼规则和重整化计算方法；最先提出纳米概念的。

多帅啊！

好莱坞巨星的成就感！美国电视剧男主持人的成就感！

4号尼尔森·亨里克·大卫·波尔(丹麦)

他获得了1922年诺贝尔物理学奖。成就:玻尔模型、哥本哈根诠释、哥本哈根学派创始人。

它看起来眼熟吗？

沃尔夫冈·保利(奥地利)

成就:泡利不相容原理，泡利矩阵，β衰变。

据说保利在性格和外表上都是谢尔顿的原型。

当我还是个孩子的时候，波利在流血。

他胖之前很帅。

詹姆斯·麦克斯韦(英国)

成就:英国第一个专门的物理实验室建立，麦克斯韦方程建立，电磁波的存在被预言，光的电磁理论提出，经典电动力学的创始人和统计物理学的创始人之一被提出。

留胡子前还是留胡子后

一个日本团队说，他们已经找到了证实四中子存在的证据:由四个没有质子的中子组成的粒子在理论上被认为是不可能存在的。

四粒子

最近，日本科学家发现了最有说服力的证据来定义四重粒子:这是一个有四个中子但没有质子的粒子，这是我们在物理学中不应该看到的。这一证据增加了这种假设粒子的可能性。

不可能的粒子:日本物理学家称他们发现了四重粒子

理论上，单个中子的不稳定性使得这种粒子不可能存在。事实上，1965年的一篇论文最初得出的结论是，没有证据证实四重粒子的存在。许多不同的研究报告随之而来，报道了传奇的粒子实验观察。然而，到目前为止，我们没有确凿的证据。

法国加尼尔大型重离子加速器的理论物理学家弗朗西斯科-米格尔·马奎斯最近试图通过铍和锂原子核的分解来观察粒子。

现在，这种“不可能”似乎不足以阻止日本研究人员在最近的实验中看到粒子痕迹。或者，至少，这是他们认为他们的实验揭示的。

彼得·舒克是法国国家科学研究中心的核理论家，他告诉《科学新闻》，如果得到证实，“这将是一个轰动性的事件。”最终，当(并且如果)其他团队独立地复制结果时，这证实了难以捉摸的四方粒子的存在，并保证我们对核力量的理解将发生重大变化。

发现不可能

在Gizmodo去年的一篇文章中，Estheringlis-Arkel解释了一个粒子中不可能存在四个中子。他说:“泡利排斥原理解释了在同一系统中，粒子不能处于同一量子态。因此，即使两个中子不能结合，更不用说四个了。”

“然而，四个中子几乎不可能被高速挤压成一个碳原子，然后同时到达探测器上的同一位置。一个基本的物理原理需要修改。”

只有现在，任何人都可以复制马奎斯团队的成果。东京大学科学研究所的科学家也使用铍粒子来创造四方粒子的状态。这是通过在液氦中发射一束氦核来实现的。碰撞导致四个中子消失。这种消失持续了数万亿分钟零十亿分之一秒，然后粒子衰变的形式再次出现。

日本物理学家苏苏穆·希莫拉观察并告诉《亚洲科学家杂志》的谢恩·伦·蒂:“每当在第二次碰撞中探测到一对α粒子时，简单的计数就能确定四个中子一定被留下了，但是它们是作为单个粒子彼此结合在一起，还是只是向不同方向飞行的残余物？”

Shimoura和他的团队测量了在反应中逃逸的粒子的能量，并得出结论，没有足够的能量将中子推开。

Tee报道:“这证实了留下的四个中子确实被束缚成一个由四个中子粒子组成的粒子。”

那么，现在发生了什么？其他团队遵循了希莫拉的方法，并得到了相同的结果。如果一项独立的研究达到同样的结果，这将是核物理中一个非常激动人心的时刻。

英国苏塞克斯大学的物理学家成功地“驯服”了现代科学中最违反直觉的现象之一，从而在新一代计算机的发展中迈出了关键的一步，这将彻底改变我们解决许多现代科学问题的方式。

物理学家经常用一个意识形态实验的例子向人们展示量子力学神秘而奇特的本质，这就是薛定谔的猫。理论上，薛定谔的猫可能是既死又活的。

根据本周发表在《物理公报A》上的一篇论文，苏塞克斯大学的物理学家利用新技术，基于离子捕获和微波辐射，成功构建了一种特殊类型的“薛定谔猫”。

像猫一样，研究人员通过构建“纠缠态”将这些离子同时置于两种状态。这种效应挑战现实本身。

这些被捕获的离子将引导科学家们开发一种新型的机器，这种机器将能够吸收量子物理理论的强大力量，并帮助我们高效率地解决一些问题。

传统上，科学家使用激光作为这个量子过程的驱动工具。但是你必须小心地操纵数百万束稳定的激光束来与同样多的离子进行协调，以建立有价值的数据。

然而，如果用微博辐射代替激光，建造量子计算机会容易得多。这就像厨房里使用的微波炉。凭借成熟可靠的技术，它发出的辐射可以很容易地传播到更广阔的空间。

苏塞克斯大学的研究人员用微波辐射代替激光来构建“薛定谔猫”态离子，这是实现量子计算机前景的重要一步。

苏塞克斯研究小组的首席科学家温弗里德·阿辛格博士说:“建造一台大型量子计算机仍然是一个巨大的挑战，但这项成就表明，我们正在从基础科学转向突破性技术，这可能会改变我们的生活。”

海森格的研究团队包括两名博士后研究员和三名博士生。他们一起工作，花了两年时间开发这种基于微波辐射的技术，从而大大简化了量子计算的途径。

该研究小组的博士后研究员之一塞布·维特博士说:“这项成就为实现新的量子技术开辟了一个全新的前景。”

刚才，诺贝尔奖组委会宣布，瑞士洛桑大学的雅克·杜博切特、美国哥伦比亚大学的约阿希姆·弗兰克和英国剑桥大学的理查德·亨德森获得了2017年诺贝尔化学奖。

原因是他们开发了冷冻电子显微镜技术。小蝌蚪君知道溶液中生物分子的结构可以用高分辨率来确定。

图形自网络

然而，令小蝌蚪君惊讶的是，这三位获奖者都是物理学家(有偷别人工作的感觉)。

约阿希姆·弗兰克

德国出生的生物物理学家，现任哥伦比亚大学教授。他因发明低温电子显微镜而闻名。此外，他还对细菌和真核生物的核糖体结构和功能的研究做出了重要贡献。弗兰克于2006年入选美国艺术科学院和国家科学院。2014年，他获得了本杰明·富兰克林生命科学奖。

理查德·亨德森

苏格兰分子生物学家和生物物理学家，是电子显微镜领域的先驱之一。1975年，他和奈杰尔·昂温通过电子显微镜研究了膜蛋白和细菌视紫红质，从而揭示了膜蛋白具有良好的机制并能产生α螺旋。近年来，亨德森把他的注意力集中在单粒子电子显微镜上，它使用冷冻电子显微镜来确定蛋白质的原子分辨率模型。

雅克·杜博切特

雅克·杜博切特1942年出生于瑞士。他于1973年毕业于日内瓦大学和巴塞尔大学。他是瑞士洛桑大学的生物物理学荣誉教授。杜博切特博士领导的团队开发了一种真正成熟且可用的快速输入冷冻样品制备技术，以生产不形成冰晶的玻璃状冰袋掩埋样品。随着冷台技术的发展，冷冻电镜技术已经正式普及。

冷冻电子显微镜

图形自网络

唉，小蝌蚪君预言的老人没能再次获奖。

说实话，我非常爱这位老人。毕竟，我已经95岁了。如果诺贝尔有终身成就奖，那一定是属于老人的。

锂电池之父约翰·伯·古德足够

图形自网络

我们知道与大气接触的宇宙射线，特别是活跃的雷暴会产生高能正电子(电子的反粒子)，但是德怀尔探测到的物质不适用于上述任何情况。

新罕布什尔大学的德怀尔说:“这真的很奇怪，所以我们已经观察了很多年了。”

2009年8月21日，在佛罗里达墨尔本理工学院工作的德怀尔开始探测伽马射线(由高能光子组成的极高频率电磁波)。他在湾流V型飞机上安装了一个粒子探测器，并驾驶它沿着佐治亚海岸飞行。不幸的是，他遇到了一系列的雷暴，除了驾驶飞机穿越它们别无选择。

在这个关键时刻，飞机上的探测器探测到伽马射线的三个峰值能量达到了511千电子伏，表明正电子和电子湮灭了。

豪华商务飞机湾流五号

一般来说，当我们讨论一个正电子和一个电子的湮灭时，我们谈论的是一个正电子与一个电子碰撞并相互摧毁。当能量低时，将产生两个伽马光子，当能量高时，将产生W或Z玻色子。作为一种反物质，正电子具有与它们对应的物质电子相反的特性，并且它们也携带相反的电荷。

科学家认为，大爆炸后产生了大量的物质和反物质，但反物质粒子现在非常罕见，因为如果它们很常见，那么我们将探测到更多的湮灭过程中产生的能量爆发。反物质粒子的稀有性使得人们更难发现它们，因为一旦我们知道反物质粒子存在于某个地方，它们周围丰富的正常物质会立即将它们完全转化成其他东西。

德怀尔在从直径1到2公里的临时云层中飞行时，记录下了511千电子伏的伽马射线的三个峰值。带电云发射的电子以接近光速的速度加速，并能产生高能伽马射线。当伽马射线轰击原子核时，它们反过来产生电子-正电子对。但是德怀尔的团队没有探测到足够能量的伽马射线。德怀尔六年来一直试图找到答案。

另一种可能的解释是，这种情况下的正电子来自宇宙射线，来自外层空间的粒子与高层大气中的原子核碰撞，产生高能粒子&hellip，它包括伽马射线，存在时间很短。& hellip但是如果是这样的话，正电子运动也应该产生其他类型的辐射，但是这个小组没有发现任何其他的辐射。

Dwyer计划重现2009年的场景，但这次他不会冒任何个人风险。他将把气球放入雷暴中，看看它们能探测到什么。

著名的剑桥大学三一学院有一个不成文的传统，在大厅里用美味的食物招待贵宾。有一次，一位美国学者来访，并被邀请在大厅吃午饭。

席间，这位学者一边品尝剑桥的英国烤牛肉，一边热情地与主人交谈。偶尔，我会瞥一眼附近的一张高桌子，发现一个长相奇怪的男人，个子很高，留着大胡子，不像其他在这里吃饭的教授和学者。

所以，美国人走过去和他交谈。那个大个子非常健谈，两人聊得很起劲。后来，话题转向了英国领土上的农业。客人们发现彼此都非常擅长农业，并像打牌一样谈论澳大利亚和新西兰的农业和畜牧业。

美国人很惊讶。午餐结束后，他好奇地问随行的工作人员:“坐在高桌旁边的那个农民是谁？”店员微笑着回答他:“他不是农民，他是卢瑟福勋爵。”

卢瑟福(网络图)

美国人立刻傻眼了。这个人的样子很谦卑。他看起来像个老农民。他实际上是卢瑟福勋爵，现代原子物理学之父和英国最伟大的科学家。后来，美国《纽约时报》对此事进行了报道。

当人们在公共场合见到卢瑟福爵士时，他总是面带微笑，矮胖子，红脸，衣着随便，蓬头垢面。这不像是教授。

1871年8月30日，卢瑟福出生在新西兰纳尔逊村的一个小木屋里。我的父亲是一个勤劳坚韧的乡村木匠，他也是一家之主。我妈妈聪明能干，这对我的生活有很大影响。当他4岁时，他的父亲在附近的福克斯山村找到了一份满意的工作。他在一家锯木厂制造轮子，赚了很多钱，所以他的家人搬到了这里。当他们的弟弟和妹妹被加进去时，他们没有发现一个宽敞的木屋，屋前屋后都有一个大的开放空间。詹姆斯神父利用这块空地种了许多庄稼，以增加家庭收入。

卢瑟福的童年快乐而艰难。他和村里的孩子们经常一起去河里和沟里钓鱼，爬树，挖鸟蛋。享受乡村生活非常有趣。当他长高了，他去锯木厂帮助他的父亲。因此，卢瑟福从小就养成了工作和受苦的习惯，他一辈子都不会忘记劳动人民的本来面目。

卢瑟福勋爵的武器(网络图)

1931年元旦，卢瑟福被英国女王授予勋爵称号，以表彰他对科学的杰出贡献，这在英国是一项极其艰难的荣誉。卢瑟福在对待这一崇高的荣誉时保持着一颗平常心。根据惯例，被授予另一个优雅或庄严称号的领主。像开尔文勋爵一样，开尔文是他的贵族头衔。但是卢瑟福决定不改名，而是接受纳尔逊·卢瑟福勋爵的骑士身份。纳尔逊是他家乡纳尔逊镇的地名。新西兰总统称赞道:“纳尔逊的卢瑟福”——他将永远是一个农村男孩，新西兰的伟大儿子！卢瑟福给他老母亲的电报也很有趣。电报说:“卢瑟福勋爵正在给你的父亲发电报，你应该得到比我更多的荣誉。”。

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欧内斯特·卢瑟福，1871—1937)，英国物理学家。他是本世纪最伟大的实验物理学家之一，对放射性和原子结构做出了巨大贡献。他也是一位杰出的学术领袖，被誉为“从未树敌，从未失去朋友”1908年，卢瑟福首次提出放射性元素转化理论，并获得今年的诺贝尔化学奖。

俗话说:科学研究除了物理就是集邮。

汤姆森出生在英格兰曼彻斯特郊区。他父亲经营一家书店。从他还是个孩子的时候，他就接触了许多拜访他家的学者。学者们积极的科学思想和广博的知识对他的成长产生了深远的影响。他从小就喜欢思考。当他上小学的时候，他仔细地看着挂在卧室里的秋千，写下了他的第一篇小论文。

当他在珀西中学学习的时候，他用他父亲给他的工具制作了各种各样的船模。最让他高兴的是，在他稍长一点的密友法伦的帮助下，他制作了一个潜艇模型，并成功地操纵它在拜伦池塘潜行了一英里。船舶模型制作训练了他的手工技能，展示了他的创造能力，学习了使他受益终生的工程和机械知识，享受了发明和创造的乐趣，并增加了他对科学研究和航海的兴趣。14岁时，他因论文《蒸汽取代风帆对海战的影响》获得了美国海军协会的年度大奖正是在这一年，他父亲的朋友建议他去欧文斯学院学习。不幸的是，他的父亲在他上学的第二年去世了。由于家里经济困难，他不得不停止深造。但是他仍然坚持努力学习，自学成才。

19岁时，他被英国剑桥大学三一学院录取，以优异的成绩学习数学。他凭借优异的成绩不断获得奖学金，直到大学毕业。23岁时，他参加了剑桥大学的学位考试，并以优异的成绩获得了数学和自然科学学士学位。毕业后，他在卡文迪什实验室研究了由放电管中的正射线产生的原子自由基，还研究了飞机绕行时的隐身问题。他25岁时被提升为讲师。汤姆森的科学研究能够得到当时著名物理学家卡文迪什实验室主任瑞利的发现和赞赏。英国的“伯乐”让每个人都感到惊讶，并让27岁的数学家汤姆森接替他担任物理实验教授和卡文迪什实验室主任。尽管当时许多科学家持怀疑态度，但实践证明汤姆森完全胜任这项工作。

自19世纪70年代以来，物理学界对阴极射线的性质形成了两种截然相反的观点。以英国科学家克鲁克斯和法国物理学家佩林为代表的一个小组认为阴极射线是一种带负电的粒子流。另一组以德国著名物理学家赫兹和戈尔茨坦为代表，认为阴极射线是电磁辐射。这两种观点激烈地争论了20多年，但没有一种观点反驳另一种观点。

1897年，汤姆森在卡文迪什实验室用实验方法测量了阴极射线粒子流的速度和它的电荷质量比(现在称为电子的电荷质量比e/m)作为一个常数值。还发现这些值与真空管中包含的气体和制造阴极的材料无关。这个实验结果是一个伟大的发现，证实了电子的存在。当时，他称这种粒子流为“阴极粒子”汤姆森证明了阴极粒子(现在称为电子)是带有一定电荷和质量的粒子。

汤姆森比他同时代的人更早发现电子。一方面，他能够突破旧的传统物理概念，大胆宣布世界上有比原子小的粒子——电子。另一方面，这也离不开他扎实的理论物理和实验物理知识。他的丰功伟绩被称为“电子之父”。

在过去的20年里，汤姆森花费了大量的精力研究电子通过真空管时的绿光问题。根据其他科学家的实验结果和他自己的实验，阴极射线以直线传播，阴极射线在磁场中弯曲，所以它们不是光。就这样，汤姆森开始在他的脑海中形成这不是一条射线，而是一个“粒子流”。为了证明这些“粒子流”是带电的，他做了一个实验。真空管中装有一个带有两块金属板的电容器。电容器的两个电极连接到DC高压电源。当这些粒子通过电容器中的静电场时，粒子流也会弯曲。这个实验证明这些粒子是带电的，并进一步证实它们是带负电的粒子。为了找出阴极射线的本质是什么？必须确定阴极射线的一些基本物理量。

汤姆森在卡文迪许实验室设计了一个实验仪器来进行实验。他将测得的粒子流的荷质比与已知的氢离子荷质比进行了比较，发现粒子流的荷质比大约是氢离子荷质比的2000倍，而汤姆逊通过实验测得的这些粒子的荷质比大约等于氢离子的荷质比。因此，他证明了这些“粒子”的质量约为氢原子质量的1/2000(精确测定值约为1/1837)。汤姆森最终通过实验证明了电子的存在。他对各国科学家花了几十年研究的问题做出了结论。汤姆森还在洛仑兹电子理论中推断出这些“粒子”是电子，并认为电子是任何原子的基本成分之一，提出原子不再是不可分割物质的最小单位。

汤姆森发现电子后几年，根据大量的实验结果和理论分析，他提出了著名的汤姆森原子结构模型——人们称之为“李子布丁”。由于这种原子模型能解释许多实验结果，并包含许多理论，所以在7 ~ 8年内已被所有人所认识。后来，由于难以解释电子在金属箔上的散射实验，这个理论逐渐被他的学生新西兰物理学家卢瑟福提出的原子行星模型所取代。

汤姆森是一个务实勤奋的人。他能很快意识到自己工作的重要性，迅速做出决定并立即采取行动。他在工作中不怕困难和困难。正是这种面对困难的务实精神和勇气，使他能够充分利用机会，发挥自己的才能，做出杰出的贡献。

观察天体可以用肉眼或天文望远镜。大型天文望远镜无法满足普通人的观测需要。因此，一些小型天文望远镜已经成为爱好者的工具，但也有人可以自己动手制作天文望远镜。目前，另一种自助模式也在互联网上流行。用3D打印机制作天文望远镜是个好主意。这台望远镜名叫皮康，是由物理学家马克·瑞格利和其他人创造的。他相信这项发明将会改变游戏规则，让更多的人拥有天文望远镜，用它们来观察夜空。

Pikon计划要求公众在互联网上下载打印模块，费用为100英镑。这是一种牛反望远镜。如果你有一台3D打印机，你需要大约400英镑，大约650美元，来制造这样一台望远镜。在观测条件良好的夜晚，你可以看到星系、星团，甚至太阳系的行星和其他天体。根据设计者的介绍，这种望远镜的成像质量相当于成本是望远镜10倍的望远镜，性价比相对较高。从图中可以看出，望远镜的外部设备都是由3D打印制成的。尺寸很小，像镜子这样的零件还需要购买。放大倍数为160倍，可以满足一些爱好者对宇宙物体的观察要求。

不久前，太空探索技术公司的货船向国际空间站发送了一台3d打印机。宇航员可以在空间站上打印物体。如果他们有合适的材料，他们可以制造自己的望远镜。美国宇航局认为这是一次技术演示。有一天，我们将通过3D打印机生产更多的零件，不再需要货船的补给。物理学家开始进一步扩展这项技术来制造望远镜，所以这是一项“颠覆性”的技术创新。

物理学家马克·瑞格利是谢菲尔德大学物理研究所的成员。研究小组希望有一天更多的先进望远镜将使用3D打印组件。业余爱好者也可以观察宇宙深处的空间，价格会被公众接受。目前，皮康计划的DIY望远镜还需要一些成熟的电子元件，比如一个40美元的相机模块。

沃尔夫冈·泡利出生在奥地利维也纳的一个知识分子家庭。他的父亲是医生，他的教父是奥地利物理学家和哲学家。保利从小就受到他父亲和科学教父的培养，他对物理学有浓厚的兴趣。在高中，泡利经常研究爱因斯坦的广义相对论，这在当时是鲜为人知的，并提出了自己的观点。

1918年高中毕业后，泡利带着父亲的介绍信去慕尼黑大学拜访了著名的物理学家索姆菲尔德。他要求不上大学，而是成为索末菲的研究生。索末菲当时没有拒绝，但他并不放心。但是他很快发现了泡利的才华，泡利成为了慕尼黑大学最年轻的研究生。

沃尔夫冈·泡利(网络图)

索末菲教授请他为德国准备出版的百科全书写一篇关于相对论的文章。保利完成了一部250页的专著，让教授大吃一惊。后来，爱因斯坦读了保罗的作品，说道:“任何看到如此成熟和富有想象力的作品的人都不能相信作者只是一个21岁的学生。”保利在学生时代展示了他杰出的科学才能，并引起了一些著名物理学家的注意。

1925年春天，汉堡大学传来一条引起世界物理学界关注的消息:一种新的物理原理——不相容原理诞生了。这是由25岁的保利提出的，他是一位当时在大学教书的鲜为人知的年轻学者。泡利的不相容原理可以表述如下:在一个原子中，任何两个轨道电子的四个量子数不能完全相同。不相容原理并没有立即显示出它的价值，但保利的才华得到了社会的认可。

保利一生博学多才，但他非常挑剔。他常说的一句话是“我不同意你的观点”。因此，他似乎与周围的人格格不入。有些人给他起了个绰号“泡利第二不相容原理”。荷兰物理学家艾伦·费斯特给他起了个绰号“上帝的鞭子”，生动地描绘了这位极其挑剔的天才。

泡利正在教学(网络图)

在20世纪，著名的苏联物理学家列夫·戴维多维奇·兰道(1962年获得诺贝尔物理学奖)一直以傲慢闻名。有人为他画了一幅漫画:兰道坐在讲台上，有一对天使的翅膀，头上戴着一个波函数类似于量子力学的皇冠，学生们用驴耳朵恭敬地听着教义。即使是这样一个傲慢的人，见到泡利，第一次像一只软弱的绵羊。有一次，兰道在瑞士苏黎世发表了演讲。他讲完后，谦虚地说他的演讲可能有问题。请纠正我并批评我。出席听证会的保利粗鲁地说，“你说的太令人困惑了。我不知道什么是对的，什么是错的。”

保利的批评不会随着时间、地点、人而改变。在一次国际会议上，爱因斯坦发表了演讲。演讲结束后，泡利站起来漫不经心地说，“我不认为爱因斯坦是完全愚蠢的。”后来，每次爱因斯坦发表演讲时，他总是会看着观众，看看泡利是否存在。

许多物理巨人的合影(网络图)

有一次，当意大利物理学家西格尔完成他的报告并离开会议室时，保利对他说，“我从未听到过如此糟糕的报告。”说到这里，泡利突然转过身来，对瑞士物理化学家布雷特谢说，“我认为如果你给出一份报告，情况可能会更糟。”

另一次，泡利想去一个地方，但不知道怎么去。一位同事告诉他。后来，这位同事问他那天是否找到了他想去的地方。他没有表达他的感激之情，而是讽刺地说，“当你不谈论物理时，你的思维非常清晰。”

泡利对学生更不礼貌。有一次，一个学生让保利读他的论文。两天后，泡利把报纸还给他，说:“即使是错误也不够。”

保利的严厉批评被玻尔称为“物理学的良心”，因为他敏锐、谨慎和挑剔，他有一眼就能发现错误的能力。物理学界的笑话是存在“泡利效应”——在泡利出现的地方，人们在理论推导和实验操作上都将出错。

“哦，这没什么错。”这通常是保利的高度赞扬。有人编造了一个笑话:保罗死后去见上帝。上帝向他展示了他对世界的设计。保利耸耸肩说，“你本来可以做得更好。”这个笑话的另一个版本是:保罗死后来到天堂见上帝。上帝向保利展示了他对宇宙的设计。保利看了很久，挠了挠头说:“我没发现什么问题。”

尽管保利刻薄且言辞犀利，但这并不影响他在当代物理学家心目中的地位。在物理学史上最辉煌的时代，有如此多的天才和英雄，英年早逝的泡利仍然是夜空中最耀眼的明星之一。在他死后很久，当物理学领域有新的发展时，人们经常会想到他:“如果保利还活着，你会怎么想？”

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奥地利裔美国物理学家沃尔夫冈·泡利(1900-1958)对相对论和量子力学做出了杰出贡献。“泡利不相容原理”于1924年被发现，中微子假说于1930年被提出。1945年，他因“泡利不相容原理”获得诺贝尔物理学奖。

说到我国著名的物理学家杨振宁，可以说他就是我国历史上的一个传奇。杨振宁年仅23岁的时候留学美国，35岁年纪轻轻的时候就获得了诺贝尔奖，其成就可想而知了。半个多世纪之前，杨振宁那时候还是一名年轻的博士后。1949年的时候他加入到了普林斯顿高级研究所，当时他多次出席了爱因斯坦的讲座，并与爱因斯坦以及家人有过好几次的接触。

五十年代初，杨振宁跟李政道合写了一篇关于统计力学的文章。爱因斯坦对此非常感兴趣，邀请这两位年轻的物理学家一同聊聊。两人在爱因斯坦的办公室里，与他谈了一个半小时。

但是后来说起这1个半小时的时候，杨振宁却曾遗憾地说：“回想起来，我并没有得到什么智慧，从那次演讲中。”

为什么杨振宁会说出这种外人看来近乎狂妄的话呢?

其实这了解原因之后，我才发现这不是狂妄，而是“非常耿直”了。

为什么没有学到呢?第一个原因就是因为当时的爱因斯坦，语言功能曾出现过一些小的问题，说话的时候经常会不经意地飙出几句德语，这使得根本不懂德语的杨振宁一脸懵逼，完全搞不懂眼前的这位大师在讲什么。

第二就是因为太紧张了!毕竟当时的杨振宁也不是现在的“中国物理学泰斗”，而是一个初露头角的研究员而已，而且交流地点又是在爱因斯坦办公室里，所以自己的内心非常紧张，脑瓜子嗡嗡的，根本记不住爱因斯坦讲的话。

所以，说杨振宁说的“没有学到智慧”，还真的是大实话，只不过很是直白了，他也就是这样一个耿直的人。

但正是这样的一个德才兼备的科学巨人，在国内却没有得到应有的尊重。

在各大媒体上，我们经常能够看到许多戏子小丑沐猴而冠，长期霸占舆论头条，而杨振宁这样的天才科学巨匠却鲜有正面报道，许多媒体人甚至还热衷于利用先生的私生活来吸引大众眼球，引导舆论来指责杨振宁的私生活，令人不齿。

他对中国做出的贡献，为什么没有人说?

1957年，杨振宁获得诺贝尔奖，在那个艰难的年代中为华人争了一口气，这不值得说?

卖掉自己的房子，捐了100万美元给清华大学，这不值得说?

凭借自己的资源，直接或间接帮助中国建立60多所物理实验室，缩短了与国外物理基础设施的差距，这不值得说?

这哪一样不值得说!?

还有很多人认为，杨振宁年轻时在美国留学，没有帮助中国建设，等自己老了，中国建设好了，又赶紧回来享福，还经常被拿来和邓稼先作比较。

这种观点完全不对，杨振宁是做理论物理研究的，属于基础科学;而邓稼先研究的核弹属于应用科学。

中国当时的环境下，急需应用科学人才，而不需要搞理论研究的。所以很多人常说，杨振宁在中国最需要他的时候没有回来，这句话本身就是大错特错，因为中国当时根本不需要杨振宁这类型的人才。

在2004年秋天，82岁高龄的杨振宁作为一位物理学界顶尖学者，本该在家中享受天伦之乐，但他却亲自跑到清华物理系去教一群大一学生的物理课。

而在各种公开场合的演讲中，杨振宁也是极尽自己的能力和所见所闻，用各种大家能够理解的方式告诉之人们如何培养出优秀的下一代。

中子能存活多久？物理学家越来越接近解决这个长期存在的宇宙难题。

这个位于美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的超冷中子主探测器使物理学家能够更精确地测量中子寿命。

中子是电中性粒子，通常与质子结合形成原子核。但是有些中子不受原子的束缚——这些自由漂浮的中子会在几分钟内通过放射性衰变变成其他粒子。

但是中子衰变需要多长时间？物理学家无法给出明确的答案。一种实验方法允许物理学家在14分39秒测量中子的平均寿命。用另一种方法测量的中子寿命要长8秒。这种结果上的差异困扰了研究人员15年。

“我们无法解释为什么会有差异，”国家标准与技术研究所(NIST)马里兰分部的物理学家香农·胡格海德说，“但我们迫切需要理解并消除这种差异。”在4月13日和14日于科罗拉多州丹佛举行的美国物理学会会议上，胡格海德与其他科学家讨论了如何通过新方法解决这个问题。

确定中子寿命对于理解138亿年前大爆炸后几分钟内形成的氢、氦和其他轻元素的数量非常重要。科学家们相信，只要中子寿命能够进一步确定，他们就能开启新的物理学，因为确定中子寿命有助于限制其他亚原子粒子的测量。

亚原子钟

詹姆斯·查德威克在1932年首次发现中子，但是研究人员在1951年首次报道测量中子寿命。他们利用核反应堆制造自由中子，并追踪中子的衰变过程。很长一段时间以来，物理学家们一直在思考最终的答案。直到2005年，测量精度的不断提高导致了令人困惑的8秒钟的差异。科学家开始恐慌。

一种测量方法是将一些中子放入瓶中，一段时间后计算剩余的中子。几个实验室已经测试了这种“瓶子”方法，包括新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯国家实验室和法国格勒诺布尔的劳厄-朗之万研究所。这些实验室测量的平均中子寿命是14分39秒。

另一种测量方法是将中子送入探测器，该探测器对中子衰变过程中产生的质子进行计数。NIST和东海的日本质子加速器研究中心使用这种“质子束”方法。尽管日本的项目刚刚开始，NIST团队早在2013年就报告了他们测量的中子寿命:比“瓶子”法多8秒。

这是一个非常严重的问题。“质子束”和“瓶”的测量方法非常精确，但是它们的测量结果在计算误差范围后仍然没有重叠。物理学家当然想知道为什么瓶子里的中子比质子束中的中子消失得更快。

量子怪诞

一种可能性是其中一种方法有缺陷。为了验证这种可能性，研究人员需要将“质子束”和“瓶子”方法集成到同一个设备中。在会上，洛斯阿拉莫斯国家实验室的物理学家赵文·唐描述了一种将粒子探测器放入瓶状中子阱中，并用两种方法同时计数中子的方法。他的团队已经获得建造设备所需的资金。

另一种可能性是“质子束”和“瓶子”的测量方法没有问题，但是两者之间有一些不可见的因素导致结果的差异。一种主流观点认为，除了质子，中子偶尔也会衰变为暗物质，一种神秘的无形物质，构成了宇宙的大部分质量。

加州大学圣地亚哥分校的理论物理学家巴托兹·福尔纳尔说:“如果我们最终发现我们的老朋友中子实际上是解密暗物质的粒子，那就太神奇了。”福尔纳尔去年帮助提出了这个想法。但是到目前为止，根据丹佛会议上一些实验小组的报告，实验物理学家还不能证实这种可能性。

与此同时，NIST质子束实验小组从去年开始收集新的数据。通过更灵敏的探测器和其他设备，中子寿命的测量精度已经从以前的三到四秒缩短到不到一秒。田纳西州大学诺克斯维尔分校的物理学家纳迪亚·福明(Nadia Fomin)说:“每个人都在等待他们的结果。”NIST团队还在设计下一代实验，将测量精度提高到0.3秒以内。

来自ILL的物理学家彼得·盖尔滕博特说:“我们将设定这个值，然后拭目以待。”

根据国外媒体的报道，让我们从一个表面上看起来很糟糕的物理谜语开始:这是一个还不是真正粒子的粒子；粒子甚至在被探测到之前就消失了，但仍然可以被看见。它打破了人们对物理的理解，但并没有完全改写物理知识。什么事？

看到这一点，你可能会感到困惑。让我们找出答案:它是一个亚原子的准粒子，叫做奥德龙。不久前，科学家用大型强子对撞机(LHC)发现了这种粒子存在的可能证据。位于瑞士日内瓦附近的大型强子对撞机是世界上最强大的粒子“粉碎机”，能够在周长27公里的隧道中将粒子加速到接近光速。

复杂的怪事

首先，奇数粒子不是真正的粒子。我们通常认为粒子非常稳定，例如电子、质子、夸克、中微子等。你可以把这些粒子拿在手里，随身携带——确切地说，你的手实际上是由它们组成的。此外，你的手不会在稀薄的空气中迅速消失，所以你可以有把握地假设组成你手的基本粒子可以存在很长时间。

仍有一些粒子不会持续很久，但仍被称为粒子。虽然生命短暂，但他们是自由和独立的，可以独立存在，没有任何互动。这些都是真实粒子的迹象。

还有所谓的准粒子，这比“根本不是粒子”只差一步。准粒子不完全是粒子，但它们不是完全虚构的。他们只是...复杂。

这真的很复杂。特别是高速运动的粒子之间的相互作用非常复杂。当这两个质子以接近光速的速度碰撞时，它们并不像台球那样分裂，而是像两个水母那样互相摇晃，翻转它们的内部器官，并在所有的重组后分别恢复水母的形状。

什么是准粒子？

在所有这些复杂的混乱中，有时会出现奇怪的模式。这些微小的粒子在一眨眼的功夫就冒出来了，接着是一个稍纵即逝的粒子，然后又是另一个。有时这些粒子会以特定的顺序或模式闪烁。有时甚至根本不是粒子的闪烁，而是碰撞混沌中的振动——表明一些瞬态粒子的振动。

在这里，物理学家面临一个数学难题。他们可以尝试完全描述导致这些模式的复杂混沌，或者他们可以假装——纯粹是为了方便——这些模式本身是“粒子”，但是具有特殊的性质，例如负质量和随时间变化的自旋。

物理学家选择了后一种选择，于是准粒子诞生了。准粒子实际上是短暂而活跃的能量模式，出现在高能粒子的碰撞中。因为用数学方法描述这种情况需要大量的工作，物理学家采取了一些捷径来假装这些模式本身就是粒子。这只是为了让数学更容易处理。因此，准粒子被视为粒子，即使它们本身肯定不是粒子。

古怪孩子的“古怪”

奇粒子是20世纪70年代被预测存在的特殊准粒子。科学家认为，当奇怪的夸克短暂闪烁，并在质子和反质子的碰撞过程中消失时，就会出现奇怪的夸克。如果在这个碰撞场景中出现了奇怪的粒子，粒子本身的碰撞和粒子与反粒子的碰撞之间的横截面(物理学中用来描述一个粒子撞击另一个粒子的难易程度的术语)会有细微的差别。

因此，如果我们将大量质子碰撞在一起，我们可以计算出这种相互作用的截面。然后，我们进行质子-反质子碰撞并计算截面。如果没有奇怪的地方，两个横截面应该完全一样。志高改变了这一切。与反粒子-反粒子碰撞相比，这些瞬态模式更有可能发生在粒子-粒子碰撞中，导致横截面的微小变化。

令人不安的是，这种差异预计会非常小，只有在大量碰撞之后，你才能声称已经发现了奇怪的证据。

如果我们有一个巨大的粒子对撞机，它经常将质子和反质子“粉碎”在一起，并且碰撞的次数足够多，碰撞能量足够高，那么我们就可以获得可靠的统计数据。是的，我们正在谈论大型强子对撞机。

在3月26日预印的网站arXiv上在线发布的一篇论文中，TOTEM(全截面弹性散射检测器)合作团队报告了质子碰撞和质子-反质子碰撞之间显著的截面差异。解释这种差异的唯一方法是重新获得几十年前对古怪孩子的预测。这些数据可能有其他解释(换句话说，可能有其他形式的奇怪粒子)，但奇怪粒子似乎是最佳候选。

TOTEM发现了宇宙的新东西吗？当然。图腾发现新粒子了吗？不，因为奇数粒子是准粒子，它本身不是粒子。古怪的儿子还能帮助我们突破已知物理的界限吗？当然。志高能颠覆已知的物理学吗？不，因为科学家基于对已知物理的理解做出了奇怪的预测。

照片来自:REUTERS

华盛顿州立大学的物理学家创造了一种“负质量”的液体。顾名思义，当按下时，它不会加速前进，而是向相反的方向。

假设一种物质可以有负质量，它相当于电荷可以是负的还是正的。人们很少想到这个概念，而我们每天看到的广阔世界只是艾萨克·牛顿第二运动定律的正质量概念(物体上的外力等于物体的质量乘以物体的加速度，F=ma)。换句话说，如果你推动一个物体，它会在你推动的方向加速，质量会在力的方向加速。

埃普比斯说:“这是我们习惯的，”暗示着奇迹即将发生，“但是如果它有负质量，如果你推动它，它将加速向你的方向前进。”

负质量的条件

他和他的同事将铷原子冷却到仅略高于绝对零度(摄氏零下273.15度)，为负质量创造了条件，创造了一种称为玻色-爱因斯坦凝聚的状态。在这种状态下，根据萨特延德拉·纳特·波色和阿尔伯特·爱因斯坦的猜测，粒子将按照量子力学定律缓慢运动，显示出波的本质。它们也会同时一致运动，这被称为超流体。这种流动不会失去能量。

科学家使用激光来减缓粒子的速度，冷却它们，并使带有热量和高能量的粒子像蒸汽一样逸出，进一步冷却材料。

激光捕捉原子，就好像它们在一个小于100微米的碗中一样。此时，铷超流体具有正常质量。打破“碗”会使铷以铷为中心喷出并四处扩散。

为了产生负质量，研究人员应用第二组激光来回移动原子并改变它们的旋转方式。现在只要铷喷得足够快，它似乎就有负质量。"一旦你推动它，它就会向相反的方向加速，就像铷击中一面无形的墙."

避免潜在的缺陷

这项技术避免了以前尝试中存在的一些潜在缺陷。

“首先，这是对这种超自然负面质量的精确控制，没有提到其他困难，”福比斯说。他们的实验表明，根据负质量，其他系统也会表现相似。这种改进的控制给了研究人员一种设计实验的新工具，使他们能够研究天体物理学中类似的物理定律，如中子星、黑洞和暗能量，这在这种研究中是不可能的。"它为研究非常奇怪的基本现象提供了另一个环境."

蝌蚪工作人员从物理编译，翻译小昭，转载必须授权

物理学家收入并不完全相同，如果是初级的人员平均工资大约在10,540元左右。伴随着工作年限还有经验逐渐的增长，工资自然也会水涨船高，到后期每年的工资都能够在几百万元以上，但这类的人凤毛麟角。

物理学家是否比较辛苦？

物理学家是比较辛苦的，需要刻苦的钻研，废寝忘食。一开始在钻研时或许都没有较好的收入来源，甚至有无数人因无法满足日常的生活，接着就选择放弃钻研。

物理学家刚刚毕业有多少工资？

在刚刚毕业时，平均的工资就仅仅只是在1万左右，和其他的专业比较，已经有明显的提升。到后期伴随着工作经验，还有工作年限逐渐的增长，工资自然就会快速的提升，比如有一年到三年工作经验的平均工资还会快速的上升。这就意味着学习物理学专业，在毕业之后拥有着很不错的发展前景。物理学专业的毕业生，当前平均工资比较高的是在广东，上海还有北京，而如果是山西，甘肃辽宁，相对而言就比较低。

物理学专业有没有好的前景

当前想要成为一名物理学家，就应该拥有出色的经验，拥有比较好的理论功底，这才能够在当前技术领域逐渐成为专家。在这一个专业会有所交叉的，有工程物理专业，半导体专业，还有材料专业等。在人才需求方面，中国对应用物理专业人才的需求同样也会进入到供不应求的阶段。目前在物理研究的课题上还是会比较基础的，往往就需要大量的政策性投入，否则没有办法实现产业化，这对于即将毕业的博士生而言，就需要做好充足的思想准备。从这些年来可以看到科学发展的速度，已经逐渐的加快，很多的物理行业技术都已经得到应用，则意味着未来的前景是一片大好的。

今天，物理学的基本理论几乎停滞不前。我们仍然不知道暗物质是什么，我们仍然没有解决爱因斯坦引力理论和粒子物理标准模型之间的区别...

量子力学不是火箭科学，但它有可能取代火箭科学，成为一个不可理解的数学问题。众所周知，量子力学很难理解。它与直觉背道而驰，似乎毫无意义。科普报道总是把它描述为“奇怪”、“奇怪”、“不可思议”或所有上述特征。

然而，我们不这样认为。量子力学是完全可以理解的。半个世纪前，只有物理学家放弃了唯一的理解方式。今天，物理学的基本理论几乎停滞不前。当年未能解决的重大问题今天仍悬而未决。我们仍然不知道暗物质是什么，我们仍然没有解决爱因斯坦引力理论和粒子物理标准模型之间的区别，我们仍然不知道测量在量子力学中的意义。

我们如何克服这些困难？是时候重新审视一个早已被遗忘的解决方案了:超决定论，也就是说，宇宙中没有两个部分是真正相互独立的。这个方案让我们对量子测量有了物理上的了解，并且有望改进量子理论。修正量子理论将成为物理学家解决其他物理问题和发现量子技术新应用的动力。

量子力学无处不在

迄今为止，物理学家和哲学家都认为有缺点的不是量子力学，而是我们对它的理解。因此，对量子力学的理解可以集中在对其数学的重新解释上，希望这个问题能够最终取得突破。但是突破还没有发生，因为量子力学的每一种解释都有问题。它们并不完全一致。只有更好的理论才能解决这些问题。量子力学不可能是自然界运行的最基本的规则。我们必须超越它。

问题是没有人知道为什么当人们试图测量量子效应时，它们会消失。

公平地说，抱怨量子力学的缺点并因此要求完全取代它的其他理论是对这样一个成功而精确的理论的最大侮辱。我们必须强调，量子力学已经存在了100多年，不管它是否奇怪。它做了许多令人惊奇的工作，帮助相信它的物理学家赢得了许多奖项。

没有量子力学，我们就没有激光、半导体和晶体管、电脑、数码相机和触摸屏。我们没有自旋磁共振，电子隧道显微镜和原子钟。我们不会有任何基于所有这些技术的众多应用。没有无线网络、人工智能和发光二极管，现代医学将基本上不复存在，因为大多数成像工具和分析方法现在都依赖于量子力学。最后但同样重要的是，量子计算机不会出现。

因此，毫无疑问，量子力学与社会密切相关。同样，毫无疑问，更好地理解它可以带来更多的成就和进步。

没有人理解量子力学。

那么，为什么连著名的物理学家都一再声明量子力学是不可理解的呢？

量子力学的核心概念是波函数。在量子力学中，一切都用波函数来描述。波函数用来描述基本粒子，基本粒子构成一切，所以一切都用波函数来描述。所以有电子波函数、原子波函数、猫波函数等等。严格地说，所有的事物都有量子行为，但是大多数量子行为在日常生活中是无法观察到的。

问题是没有人知道为什么当人们试图测量量子效应时，它们会消失。自从物理学家提出量子力学以来，这个“测量问题”一直困扰着他们。有些谜题已经解决了，但对这一部分的理解仍然不尽人意。

隐藏变量:掷骰子的结果是不可预测的，因为它对细节(比如手的运动)很敏感。因为这部分信息是未知的，为了实用目的，骰子是随机掷的。这就是如何理解量子力学。如果缺乏信息，量子测量的结果是可以得到的。

为了理解这个问题，假设你有一个粒子和两个探测器，一个在左边，一个在右边。如果粒子被发送到左侧，左侧检测器将发出咔嗒声。如果粒子被发送到右边，右边的检测器会发出咔嗒声。但是在量子力学中，你可以做更多的事情:你可以把一个粒子同时置于两种状态。例如，你可以通过分束器发射粒子，这样它就可以左右移动。物理学家说粒子是左右“堆叠”的。

但是你从来没有观察到叠加的粒子。对于这样的叠加状态，波函数不会告诉你将测量什么，你只能预测你的测量结果的概率。假设它预测50%的概率向左，50%的概率向右。这种预测对一组粒子或一系列重复测量是有意义的，但对单个粒子则没有意义。探测器要么发出咔嗒声，要么不发出咔嗒声。

从数学上来说，“点击与否”要求我们在测量时改变它的波函数，这样在测量后，粒子100%存在于实际测量它的探测器中。

量子力学不可能是自然界运行的最基本的规则。我们必须超越它。

这种变化(也称为波函数的“崩溃”)是瞬时的，并且在任何地方同时发生。这似乎与爱因斯坦的光速相冲突，光速是信息传输速度的极限。然而，观察者不能用它来比光更快地传递信息，因为观察者不能控制测量结果。

事实上，测量更新的同时性不是主要问题。主要问题是，如果量子力学是大多数物理学家认为的基础理论，那么测量更新应该是多余的。毕竟，探测器也是由基本粒子组成的，所以我们应该能够计算出测量中发生了什么。

不幸的是，我们不仅不知道如何计算探测器被粒子撞击时的行为，除非我们只是假设测量会导致波函数的突然变化，更糟糕的是，我们知道这是不可能的。

我们知道，没有波函数的崩溃，就不可能正确地描述量子测量，因为测量过程比没有观察到波函数时的行为更复杂。测量过程的主要功能是消除可测量结果的重叠。相反，未被测量的波函数将处于叠加态，这根本不是我们观察到的结果。我们从未见过同时发出和不发出咔嗒声的探测器。

这在形式上意味着，尽管量子力学是线性的(保持叠加)，但测量过程是“非线性的”，这属于比量子力学更复杂的理论。这是改进量子力学的重要线索，但几乎没有人注意到它。

相反，一些物理学家认为波函数不能描述单个粒子的行为，从而消除了量子测量的问题。他们认为波函数描述的不是粒子本身，而是观察者对粒子行为的理解。当我们进行测量时，这些知识应该更新。但是你不应该问这些知识是什么。

然而，这种解释不能消除这样一个问题:如果量子力学是基本的，那么我们应该能够计算出在测量过程中发生了什么。“观察者”获得的“知识”也应该适用于宏观对象，它们的行为至少在原则上应该可以从基本粒子的行为中推导出来。此外，我们知道这是不可能的，因为测量过程不是线性的。人们不能通过重新解释数学来解决这个矛盾，只能通过修正数学来解决。

一个可能的解决方案

解决这个难题只有两种方法。一是反对还原论，承认宏观对象的行为不能从其组成部分的行为中推导出来，即使在原则上也是如此。

拒绝还原论在哲学家中很流行，但在科学家中却很不受欢迎，这是有充分理由的。还原论取得了显著的成功，并被经验所证明。更重要的是，从来没有人提出过一致的、非还原论的自然理论。然而，如果没有更好的解释，放弃还原论不仅没有用，而且是反科学的。这无助于我们取得进展。

另一个合乎逻辑的解决方案是，量子力学不是一个基本理论，它只是更深层现实的一瞥。

如果量子力学不是一个基本理论，那么我们不能预测量子测量结果的唯一原因就是我们缺乏信息。因此，量子的随机性和骰子的随机性没有区别。

普遍相关性，这一概念的特征，并不出现在基本粒子的水平。

掷骰子的结果原则上是可以预测的。然而，它在实践中是不可预测的，因为它对最轻微的干扰非常敏感，例如你的手的精确运动，模具形状的缺陷，或其滚动表面的粗糙度。由于这是我们没有的信息(或者即使有，我们也无法计算)，骰子的滚动在所有实际应用中都是随机的。我们最好的预测是，当我们平均未知和精确的细节时，两边的概率都是1/6。

这是理解量子力学的一种方式。测量结果原则上可以预测，但我们缺乏信息。波函数本身不是单个粒子的描述，测量结果只是一个平均值。这解释了为什么量子力学只做概率预测。虽然潜在的新理论可以复制量子力学的预测，如果我们有这个理论，我们也可以区分在什么情况下我们应该看到量子力学的偏差。

这一观点得到了以下事实的支持:描述波函数行为的经验确定性的方程几乎与物理学家描述大量粒子而不是单个粒子的行为所用的方程相同。

历史上，这种理解量子力学的方法被称为“隐藏变量理论”，其中“隐藏变量”是所有未知信息的集合。如果我们有了它，量子测量的结果将会被准确地预测。

物理学走上了错误的道路吗？

应该强调的是，隐藏变量理论不是量子力学的解释。它们是不同的理论。它们能更准确地描述自然，确实能解决测量问题。

不用说，我们不是第一个指出量子力学就像平均理论的人。当面对随机测量结果时，这可能是每个人都会想到的。从量子力学的早期开始，物理学家就开始考虑隐藏的变量。但是后来他们错误地认为这个选择是不可行的，这个错误今天仍然存在。

几十年前物理学家犯的错误是从约翰.贝尔在1964年证明的数学定理中得出错误的结论。这个定理表明，在任何隐含变量允许我们预测测量结果的理论中，测量结果之间的相关性都是有限度的。从那以后，无数的实验表明这个极限是可以打破的。由此，我们可以看出贝尔定理应用的隐变量理论是证伪的。物理学家已经得出结论，量子理论是正确的，而隐式变量理论是不正确的。

然而，贝尔定理提出了一个本身没有证据支持的假设:隐藏变量(不管它们是什么)与探测器的设置无关。这种被称为“统计独立性”的假设是合理的，只要实验只涉及大的物体，如药片、老鼠或癌细胞。然而，没有人知道量子粒子是否成立。

违背统计独立性的隐藏变量理论导致了超决定论。令人震惊的是，他们从未被排除在外。他们甚至从未进行过实验测试，因为这需要一种不同于物理学家迄今所做的实验。为了检验超决定论，人们必须寻找证据来证明量子物理并不像我们想象的那样随机。

超决定论的核心思想是宇宙中的一切都与其他一切相关，因为自然法则禁止某些粒子的配置。如果你有一个空的宇宙，放一个粒子进去，那么你就不能任意放其他粒子进去。他们必须首先服从某些关系。

这种普遍的相关性尤其意味着，如果你想测量一个量子粒子的性质，这个粒子永远不会独立于测量装置。这不是因为设备和粒子之间有任何相互作用。两者之间的依赖只是一种自然属性。然而，如果只关注宏观设备，这种相关性将不会被注意到。如果是这样的话，量子测量将会有确定的结果，所以在解决测量问题时将会违反贝尔的定界。

很难解释为什么物理学家花了半个世纪研究一个不一致的理论，却从未认真考虑统计独立性可能会失败。如果在量子实验中违反了统计独立性，那么对其具体后果的分析就很少了。如上所述，任何解决测量问题的理论都必须是非线性的，因此混沌动力学很可能发生。小变化产生大结果的可能性是混乱的迹象之一，但在关于隐藏变量的辩论中，它被完全忽视了。

低风险、高回报

鉴于量子力学的技术相关性，超越它将是一个重大的科学突破。然而，由于历史遗留的问题，已经研究或正在研究超决定论的研究人员要么被忽视，要么被嘲笑。因此，仍然很少有人关注这个想法。

由于缺乏研究，我们仍然没有普遍适用的超决定论。我们确实有一些模型为理解违反贝尔不等式提供了基础，但是没有一个理论像现有的量子力学理论那样灵活。尽管超决定论所做的一些预测在很大程度上与模型无关，但测量结果的随机分布应该小于量子力学中的随机分布，但这些预测并不是基于成熟的理论，因此很容易受到批评。

实验主义者甚至不想测试这个想法。然而，我们不可能偶然发现超决定论的证据。普遍相关性并不出现在基本粒子的水平上。因此，我们不认为用越来越大的粒子加速器探测越来越小的距离有助于解决悬而未决的基本问题。

今天，大多数物理学家被错误地告知测量问题已经解决，或者错误地认为隐藏的变量已经被排除，这对物理学的进步毫无用处。

原标题:没有人真正理解量子力学，包括你