隐形钥匙 通往未来

科幻电影《阿凡达》中设想的星际飞船，就是利用湮灭能量推动的　　自从发现反物质之后，人们就认识到宇宙的奇怪安排：物质和反物质并不对称。
　　按理说，物质和反物质总是成对出现，而两者一旦相遇便会湮灭，同时释放出能量。但时至今日，科学家既没有观察到宇宙中大量存在反物质，也没有观察到正、反物质湮灭放出的射线——也就是说我们这个宇宙的物质远远多于反物质，这就违背了“成对出现、成对消灭”的均衡。
　　李政道和杨振宁1956年提出的“宇称不守恒”其后发展出的“电荷与宇称反演不守恒”，为解决这个疑难提供了一种思路：或许正、反物质在衰变中是不对称的，一个衰变得快，另一个衰变得慢。
　　中微子就是观察这种不对称性的一个好窗口，因为中微子都是“左撇子”，只有左旋而没有与之对称的右旋，这在粒子中独一无二。
　　如果反中微子与中微子变化的方式有差异，或者如科学家所说，只要找到中微子的“电荷—宇称对称性破坏（CP破坏）”，或许就能理解为什么宇宙中的物质比反物质多了。
　　测量三种中微子振荡模式所得到的参数，被全球物理学界视为破解该谜团的三把钥匙。此前科学家已测到了θ12、θ23两个混合角的值，如果最后一个混合角θ13结果不为零，那么就有望用三把钥匙共同解开“反物质消失之谜”。
　　2012年3月，大亚湾实验以前所未有的高精度测得θ13的值不为零，甚至出人意料的大。这一结果将对粒子理论物理学家研究物质世界的基本规律、建立更基本的理论模型提供更可靠的实验数据，也为未来进行下一代中微子实验提供更坚实的实验基础。

诺贝尔物理学奖
　　诺贝尔物理奖是根据诺贝尔生前遗嘱而设立的，是诺贝尔科学奖项之一。该奖项旨在奖励那些对人类物理学领域里作出突出贡献的科学家。由瑞典皇家自然科学院颁发奖金，每年的奖项候选人由瑞典皇家自然科学院的瑞典或外国院士、诺贝尔物理和化学委员会的委员、曾被授与诺贝尔物理或化学奖金的科学家、
在乌普萨拉、隆德、奥斯陆、哥本哈根、赫尔辛基大学、卡罗琳医学院和皇家技术、学院永久或临时任职的物理和化学教授等科学家推荐。
自1901年至2004年获得诺贝尔物理学奖的科学家名单
1901年
W.C.伦琴（德国人）发现X 射线
1902年
H.A.洛伦兹、P. 塞曼（荷兰人）研究磁场对辐射的影响
1903年
A.H.贝克勒尔（法国人）发现物质的放射性
P.居里、M.居里（法国人）从事放射性研究
1904年
J.W.瑞利（英国人）从事气体密度的研究并发现氩元素
1905年
P.E.A.雷纳尔德（德国人）从事阴极线的研究
1906年
J.J.汤姆森（英国人）对气体放电理论和实验研究作出重要贡献
1907年
A.A.迈克尔逊（美国人）发明了光学干涉仪并且借助这些仪器进行光谱学和度量学的研究
1908年
G.李普曼（法国人）发明了彩色照相干涉法（即李普曼干涉定律）
1909年
G.马克尼（意大利人）、 K . F.
布劳恩（德国人）开发了无线电通信
O.W.理查森（英国人）从事热离子现象的研究，特别是发现理查森定律
1910年
L.V.德布罗意（法国人）发现物质波
J.O.范德瓦尔斯（荷兰人）从事气态和液态议程式方面的研究
1911年
C.V.拉曼（印度人）从事光散方面的研究，发现拉曼效应
W.维恩（德国人）发现热辐射定律
1912年
N.G.达伦（瑞典人）发明了可以和燃点航标、浮标气体蓄电池联合使用的自动节装置
1913年
W.K.海森堡（德国人）创建了量子力学
H.卡麦林 –
昂尼斯（荷兰人）从事液体氦的超导研究
1914年
E.薛定谔（奥地利人）、P.A.M.狄拉克（英国人）发现原子理论新的有效形式
M.V.劳厄（德国人）发现晶体中的X射线衍射现象
1915年
W.H
.布拉格、W.L.布拉格（英国人）借助X射线，对晶体结构进行分析
1916年
J.查德威克（英国人）发现中子
1917年
V.F.赫斯（奥地利人）发现宇宙射线
C.D.安德森（美国人）发现正电子
C.G.巴克拉（英国人）发现元素的次级X
辐射的特征
1918年
C.J.戴维森（美国人）、G.P.汤姆森（英国人）发现晶体对电子的衍射现象
M.普朗克（德国人）对确立量子理论作出巨大贡献
1919年
E.费米（意大利人）发现中子轰击产生的新放射性元素并发现用慢中子实现核反应
J.斯塔克（德国人）发现极隧射线的多普勒效应以及电场作用下光谱线的分裂现象
1920年
E.O.劳伦斯（美国人）发明和发展了回旋加速器并以此取得了有关人工放射性等成果
C.E.纪尧姆（瑞士人）发现镍钢合金的反常现象及其在精密物理学中的重要性
1921年
A.爱因斯坦（德国人）发现了光电效应定律等
1922年
N.玻尔（丹麦人）从事原子结构和原子辐射的研究
1923年
R.A.米利肯 从事基本电荷和光电效应的研究
1924年
K.M.G.西格巴恩（瑞典人）发现了X 射线中的光谱线
1925年
J.弗兰克、G.赫兹（德国人）发现原子和电子的碰撞规律
1926年
J.B.佩兰（法国人）研究物质不连续结构和发现沉积平衡


1927年
A.H.康普顿（美国人）发现康普顿效应（也称康普顿散射）
C.T.R.威尔逊（英国人）发明了去雾室
，能显示出电子穿过空气的径迹
1940年
——
1942年
未颁奖
1943年
O.斯特恩（美国人）开发了分子束方法以及质子磁矩的测量
P.A.切伦科夫、I.E.塔姆、I.M.弗兰克（俄国人）发现并解释了切伦科夫效应
1944年
I.I.拉比（美国人）发明了著名气核磁共振法
E .G. 塞格雷、O.
张伯伦（美国人）发现反质子
1945年
W.泡利（奥地利人）发现不相容原理
D.A.格拉塞（美国人）发现气泡室，取代了威尔逊的云雾室
1946年
P.W.布里奇曼（美国人）发明了超高压装置，并在高压物理学方面取得成就
R.霍夫斯塔特（美国人）利用直线加速器从事高能电子散射研究并发现核子
R.L.穆斯保尔（德国人）从事γ射线的共振吸收现象研究并发现了穆斯保尔效应
1947年
E.V.阿普尔顿（英国人）从事大气层物理学的研究，特别是发现高空无线电短波电离层（阿普尔顿层）
L.D.兰道（俄国人）开创了凝集态物质特别是液氦理论
1948年
P.M.S.布莱克特（英国人）改进了威尔逊云雾室方法，并由此导致了在核物理领域和宇宙射线方面的一系列发现
E.
P.威格纳（美国人）发现基本粒子的对称性以及原子核中支配质子与中子相互作用的原理
M.G.迈耶（美国人）、J.H.D.延森（德国人）从事原子核壳层模型理论的研究
1949年
汤川秀树（日本人）提出核子的介子理论，并预言介子的存在
C.H.汤斯（美国人）、N.G.巴索夫、A.M.普罗霍罗夫（俄国人）发明微波射器和激光器，并从事量子电子学方面的基础研究
1950年
C.F.鲍威尔（英国人）开发了用以研究核破坏过程的照相乳胶记录法并发现各种介子
朝永振一郎（日本人）、J. S .
施温格、R.P.费曼（美国人）在量子电动力学方面进行对基本粒子物理学具有深刻影响的基础研究
1951年
A.卡斯特勒（法国人）发现和开发了把光的共振和磁的共振合起来，使光束与射频电磁发生双共振的双共振法
J.D.科克罗夫特（英国人）、E.T.S.沃尔顿（爱尔兰人）通过人工加速的粒子轰击原子，促使其产生核反应（嬗变）
1952年
H.A.贝蒂
（美国人）以核反应理论作出贡献，特别是发现了星球中的能源
F.布洛赫、E.M.珀塞尔（美国人）从事物质核磁共振现象的研究并创立原子核磁力测量法
1953年
L.W.阿尔瓦雷斯（美国人）通过发展液态氢气泡和数据分析技术，从而发现许多共振态
F.泽尔尼克（荷兰人）发明了相衬显微镜
1954年
M.盖尔曼（美国人）发现基本粒子的分类和相互作用
M.玻恩　在量子力学和波函数的统计解释及研究方面作出贡献
W.
博特（德国人）发明了符合计数法，用以研究原子核反应和γ射线
1955年
L.内尔（法国人）从事铁磁和反铁磁方面的研究
H.阿尔文（瑞典人）从事磁流体力学方面的基础研究
W.E.拉姆（美国人）发明了微波技术，进而研究氢原子的精细结构
P.库什（美国人）用射频束技术精确地测定出电子磁矩，创新了核理论
1956年
W.H.布拉顿、J.巴丁、W.B.肖克利（美国人）从事半导体研究并发现了晶体管效应
1957年
李政道、杨振宁（美籍华人）对宇称定律作了深入研究
1971年
D.加博尔（英国人）发明并发展了全息摄影法
1972年
J. 巴丁、L. N.
库柏、J.R.施里弗（美国人）从理论上解释了超导现象
K.M.西格巴恩（瑞典人）开发出高分辨率测量仪器
N.布洛姆伯根、A.肖洛（美国人）对发展激光光谱学和高分辨率电子光谱不做出贡献


百年物理大事记
1901：
马可尼成功发射无线电波，进行了跨越大西洋的无线电接收，无线电广播和通讯由此得到大规模推广应用。
1911：
发现超导。
1912：
发现晶体原子的对称排列。
1926：
开始第一次电视图像的传输。
1928：
第一次完成跨大西洋的图像无线的传输。
1930：
首次提出火箭发动机的专利。
1932：
发现中子。
1934：
发现人工放射性元素。
1936：
发明磁带录音。
1937：
发明雷达。
1938：
发现超流；发现了硒在光照底下变成良导体，当时的XEROX公司应用它造成了第一台复印机。
1939：
开始调频广播；发现了裂变现象。
1947：
发明晶体管。
1949：
用X光分析了盘尼西林的晶体结构。
1954：
发明太阳能光伏电池。
1955：
制造第一根光纤。
1958：
超声技术开始在医疗中间应用。
1959：
发明集成电路。
1960：
发明红宝石激光器。
1966：
提出能够实用的光纤的设想。
1967：
家用微波炉上市。
1971：
发明微处理器。
1975：
液晶显示用于计算器。
1982：
激光唱盘问世。


世界物理年标识的含义

红色 — 代表过去
蓝色 —
代表未来
黄色 和 绿色 —
表示连结过去到未来 ,要从过去的基础中建设未来
绿色代表进步、进展
黄色代表和平及团队合作
科技的进步和国际的合作可以帮助建设光明的未来

广义相对论的建立
　　1905年，爱因斯坦发表了关于狭义相对论的第一篇文章后，并没有立即引起很大的反响。但是德国物理学的权威人士普朗克注意到了他的文章，认为爱因斯坦的工作可以与哥白尼相媲美，正是由于普朗克的推动，相对论很快成为人们研究和讨论的课题，爱因斯坦也受到了学术界的注意。
　　1907年，爱因斯坦听从友人的建议，提交了那篇著名的论文申请联邦工业大学的编外讲师职位，但得到的答复是论文无法理解。虽然在德国物理学界爱因斯坦已经很有名气，但在瑞士，他却得不到一个大学的教职，许多有名望的人开始为他鸣不平，1908年，爱因斯坦终于得到了编外讲师的职位，并在第二年当上了副教授。1912年，爱因斯坦当上了教授，1913年，应普朗克之邀担任新成立的威廉皇帝物理研究所所长和柏林大学教授。
　　在此期间，爱因斯坦在考虑将已经建立的相对论推广，对于他来说，有两个问题使他不安。第一个是引力问题，狭义相对论对于力学、热力学和电动力学的物理规律是正确的，但是它不能解释引力问题。牛顿的引力理论是超距的，两个物体之间的引力作用在瞬间传递，即以无穷大的速度传递，这与相对论依据的场的观点和极限的光速冲突。第二个是非惯性系问题，狭义相对论与以前的物理学规律一样，都只适用于惯性系。但事实上却很难找到真正的惯性系。从逻辑上说，一切自然规律不应该局限于惯性系，必须考虑非惯性系。狭义相对论很难解释所谓的双生了佯谬，该佯谬说的是，有一对孪生兄弟，哥在宇宙飞船上以接近光速的速度做宇宙航行，根据相对论效应，高速运动的时钟变慢，等哥哥回来，弟弟已经变得很老了，因为地球上已经经历了几十年。而按照相对性原理，飞船相对于地球高速运动，地球相对于飞船也高速运动，弟弟看哥哥变年轻了，哥哥看弟弟也应该年轻了。这个问题简直没法回答。实际上，狭义相对论只处理匀速直线运动，而哥哥要回来必须经过一个变速运动过程，这是相对论无法处理的。正在人们忙于理解相对狭义相对论时，爱因斯坦正在接受完成广义相对论。
1907年，爱因斯坦撰写了关于狭义相对论的长篇文章《关于相对性原理和由此得出的结论》，在这篇文章中爱因斯坦第一次提到了等效原理，此后，爱因斯坦关于等效原理的思想又不断发展。他以惯性质量和引力质量成正比的自然规律作为等效原理的根据，提出在无限小的体积中均匀的引力场完全可以代替加速运动的参照系。爱因斯坦并且提出了封闭箱的说法：在一封闭箱中的观察者，不管用什么方法也无法确定他究竟是静止于一个引力场中，还是处在没有引力场却在作加速运动的空间中，这是解释等效原理最常用的说法，而惯性质量与引力质量相等是等效原理一个自然的推论。
　　广义相对论建立了完善的引力理论，而引力理论主要涉及的是天体。到现在，相对论宇宙学进一步发展，而引力波物理、致密天体物理和黑洞物理这些属于相对论天体物理学的分支学科都有一定的进展，吸引了许多科学家进行研究。


李政道
　　中国科学院外籍院士，物理学家。美国哥伦比亚大学物理系教授、美国科学院院士、中国高等科学技术中心主任，浙江近代物理中心主任。1943年至1944
年曾在浙江大学物理系就学。1956年与杨振宁教授一起提出弱相互作用中宇称不守恒理论而共获1957年诺贝尔物理奖。1994年被选为中国科学院首批外籍院士。
　　研究的课题，除高能物理、粒子物理外，还广泛涉及天体物理、流体力学、统计物理、凝聚态物理、广义相对论等领域。
年表：
　　1926年　出生于上海
　　1943年　江西联合中学毕业
　　1943年　就读于浙江大学物理系
　　1944年　转入昆明国立西南联大
　　1946年　就读联大二年级，受吴大猷推荐赴美留学（芝加哥大学物理系）
　　1950年　获芝加哥大学哲学博士学位，至加拿大担任天文研究员
　　1951年　受聘于普林斯顿大学高级研究所
　　1953年　至哥伦比亚大学任教
　　1956年　与杨振宁共同提出宇称不守恒理论
　　1957年　与杨振宁同获诺贝尔奖
　　1958年　与杨振宁、吴健雄同获普林斯顿大学物理学奖，并被授于普林斯顿大学
　　物理荣誉博士学位
　　1960年　任普林斯顿高级研究所教授
　　1961年　受推选为美国国家科学院院士
　　1963年　回哥伦比亚大学，担任第一位「费米讲座」的物理学教授偕夫人返回阔别26年的中国大陆
　　1964年　和杨振宁受邀参加广州粒子物理理论讨论会，二人还被推选为本次会议的顾问委员会成员
　　1984年　回国参加第十六届中研院院士会议
　　1986年　出任中国高等科学技术中心终身主任；并担任北京现代物理学研究中心主任。12月，哥大为李政道举行六十大寿庆典
　　1988年　在北京主持召开同步辐射应用国际讨论会


飞船的降落过程
　　当宇宙飞船从外层空间返回地面时，由于其下降速度非常快，如果不采取减速和减震措施，则飞船里宇航员的生命安全就得不到保证。因此在宇宙飞船和航天飞机上都有很多减震措施来保证飞船与人员的安全着陆。我们也可以利用一些废旧材料来模拟一艘宇宙飞船的降落过程。
　　飞船的船员可以请一只生鸡蛋来担任，而飞船则可以用一只马口铁做的空罐头盒来充当。为了保护脆弱的乘客，我们将采取多种保护措施。
　　首先用塑料薄膜紧紧地包裹住鸡蛋，然后将薄膜周围系上一些线，将线头系在罐头盒上，使薄膜包裹之下的鸡蛋能悬吊在罐头盒里。现在将罐头盒里灌满水，再扣上盖，注意不要让水溢出来。这样，飞船就做好了。
　　我们可以到一个比较高的地方（比如房顶上）来进行我们的实验，注意安全。双手平举飞船，使其自由落下。罐头盒也许会摔裂变形，里面的水也会四处飞溅，但当我们打开罐头盒却发现里面脆弱的生鸡蛋却毫发无损。这主要是因为罐头盒里的水在罐头盒撞地时吸收了大部分冲击能量，作用在鸡蛋外壳上的力量就变小了，而鸡蛋悬空是为了避免罐头盒撞地时，冲击直接作用在鸡蛋上。实际上，真正的宇宙飞船上的制动措施是相当复杂的，但原理不外乎避免冲击能量直接作用在宇航员身上。

滚动的瓶子
　　比萨斜塔实验是科学史上一个非常著名的实验，在这个实验中伽利略借助两只不同重量的铁球证明了物体下落速度是与重量无关的。那么，相同重量的物体落下的速度是否一定相同呢？现在我们来做一个关于滚动摩擦的小实验，也许结果会出乎你的意料。
　　取一块长方形木板，用几本书将其中一端垫高并固定住，另一端平放在桌子上。找两只相同质地、同等大小、重量相等的圆形玻璃瓶子，分别装入等重的细沙和清水，盖上瓶盖。为防止瓶子滚动时水和沙子漏出，可以在瓶口处粘上少许蜂蜡。
　　现在把两只瓶子放在木板上，在同一起始高度让二者同时向下滚动。理论上说，两只瓶子的重量相同，又在同一块木板上下滑，那么两只瓶子受到的外部摩擦阻力应该是一样的，又因为二者从同一高度同时下滑，那么两只瓶子应该同时到达桌面。但实际上你会发现，装水的瓶子将比装沙子的瓶子提前到达终点。为什么会这样呢？
　　实际上瓶子在起始位置上时具有的能量就是势能，当它开始下滑时势能会转化成动能及摩擦产生的热能，虽然两只瓶子与木板的摩擦是一样的，但沙子对瓶子内壁的摩擦比水对瓶子内壁的摩擦要大得多，而且沙子之间还会有摩擦，这些摩擦产生的热能比装水的瓶子内部摩擦的热能要大，根据能量守恒定律，装沙子的瓶子动能自然就少了，因此它的下滑速度比装水的瓶子要慢。

“旱”冰场
　　寒冷的冬天到了，我们可以去溜冰场一展英姿。但也许你的技术不是太好，除了摔跟头外不会其他的动作，无福享受溜冰带来的乐趣。为了分享这种乐趣，我们可以利用磁铁的吸力来制作一个简易溜冰场。当然，在里面滑冰的不可能是大活人了。
　　找一只铁制的饼干盒，翻过来扣在桌子上充当场地，我们可以用彩色纸将其装饰一番。有了溜冰场当然还要有溜冰的小人，接下来我们可以用一张稍带厚度的硬纸来制作一名冰上舞者。先在硬纸板的两面画上自己喜爱的舞者形象，顺边缘剪下来。把底部窝一个90°的小翻边，并将一小块铁片夹在翻边中藏好。将做好的纸人立起放在饼干盒上。这样，一个微型溜冰场就竣工了。
　　现在，如果你手头恰巧有一块磁铁，就能够欣赏自编自导的冰上独舞了。将磁铁置于饼干盒内侧，隔着盒底吸住纸人，随意移动磁铁，冰上舞者的演出开始了……


神兵天降
　　在电视和电影里，伞兵们抱着降落伞从飞机上跳下，降落在敌后进行奇袭，真是神勇极了。你想不想自己做个袖珍降落伞呢？
　　降落伞看起来简单，只是一块布下面系着几根绳子，其实这里面的学问可多了，不同用途的降落伞，无论尺寸、样式都不相同。军用降落伞是要经过精心的设计和计算的，我们自己做的降落伞虽然没那么复杂，但制作时也应注意几个问题。
　　首先准备一只稍厚些的方型手帕，将四个角用棉线系牢，再将棉线用重物坠在一起。用剪刀在小降落伞的顶部剪一个小洞，不要小看这个洞，它是降落伞下落时保持稳定的关键所在，如果洞开大了，则降落伞的阻力将不足，下落速度会太快，而如果洞开小了，则起不到稳定的作用，降落伞将在下落过程中摇摆。
　　用方型手帕做的降落伞只是最简易的降落伞，你还可以用长方形手帕做成飞机机翼的截面形状，下面坠上小电动马达，成为可以自主飞行的动力翼伞。还可以将自制的降落伞折叠后放在本栏目前面介绍过的土火箭上，发射到空中再抛出打开，效果会更好。


切 冰 块
　　把一块冰从上到下切开，但切完后它却仍然是一整块，听起来很新奇是吗？其实这里面的道理很简单。你也可以动手试一试。
　　利用电冰箱制作一块长方形的冰砖，在冰砖的两头垫上铝箔后搁在两张桌子之间，形成一座“冰桥”。
　　找一根结实的棉线，系成一个圈，下面坠上砝码之类的重物，把棉线圈拦腰挂在冰砖的中部。不久你就会发现棉线渐渐地切入冰砖中，并一点一点地向下前进，直到完全从冰砖中切出掉在地上，而冰砖在此过程中却一直保持完整状态。
　　这其中的道理就在于棉线圈由于重物的作用对冰面产生了较高的局部压力，这种压力使棉线四周的微量冰层融化，棉线在重力作用下切入了冰砖，但由于破口很小，所以微量冰层融化形成的水膜很快就会因为周围的冰而再次冻住。因此，虽然棉线从冰砖中横穿而过，冰砖依然能保持完整。

汤匙变磁铁
　　和美眉对桌吃饭时想不想表现一下你的学识和手段？告诉你一个办法：你可以将汤匙变成磁铁。
　　首先，准备一支汤匙。注意：应该是金属汤匙，塑料和木头汤匙神仙也不能把它变成磁铁。
　　然后，手里抓一块真正的磁铁慢慢地在汤匙上来回摩擦。
　　经过一番不懈的努力，现在汤匙已经变成了磁铁，它可以吸起一些轻小的金属物体，比如小汤匙啦、夹子啦、发卡啦、月光宝盒什么的。
　　若是再将汤匙在桌子上敲一敲则汤匙又变回原来的样子了。这是怎么回事呢？
　　其实道理很简单：构成汤匙的金属物质可以被看成是一个个的小磁铁，但由于它们的磁场方向不同，作用被相互抵消，整个汤匙也就没有了磁性。而如果用一块真正磁铁的磁力将汤匙内部的小磁铁的磁场强行排列成同一方向，汤匙就会表现出磁力。将汤匙在桌子上一敲，其内部小磁铁的排列又被破坏掉，汤匙的磁力也就消失了。