从昂萨格对杨振宁的学术影响看科研选题

昂萨格影响了杨振宁求解出伊辛模型的自发磁化强度、证明单位圆定理、提出非对角长程有序的概念和杨-巴克斯特方程。透视这一历程,启示有二:第一,科研选题不应轻视其小,只要与学科的基本现象或问题、基本定律相关,小题目的解决可能引发系列问题,进而导致大的进步甚至革命性突破。第二,具备深刻的洞察力才能找到好的问题,而洞察力的培养离不开理论积累与实践工作。理论积累意味着深厚的理论功底和宽宏的理论视野;演算、推导是理论性学科不可或缺的实践性工作。

20世纪传奇物理化学家:拉斯·昂萨格

依据原始文献,研究美籍挪威裔物理化学家昂萨格在物理化学方面的贡献及传奇的一生。研究认为:昂萨格在科学研究上拥有决然的洞察力和较强的数理推导,是一位走在他那个时代20年以后的人,虽然一生在不可逆过程、电解质理论、伊辛模型、同位素分离的热扩散法等多个方面都做出了奠基性的贡献,但其研究工作却常常被人们忽视,其研究成果在当时很少有人能理解,其出色的理论研究与糟糕的教学水平留给后人诸多思考。

昂萨格倒易关系的几个例证

本文论证了不可逆过程热力学中昂萨格倒易关系在化学反应、热传导及粘性流体流动和弹性体受力过程中的正确性，同时说明将昂萨格倒易关系作为一个公理，在工程技术领域中是有一定的理论基础的．

用昂萨格唯象关系估算嵌入型电极材料中锂离子表观扩散系数

锂离子嵌入型电极材料中锂离子和电子会在二者电化学位梯度的推动下流动,锂离子的＂嵌入＂和＂脱出＂涉及锂离子和电子在电极材料中的扩散过程。导出了用著名的昂萨格唯象关系估算的等温条件下锂离子表观扩散系数和电子表观电导率的计算通式,并给出在磷酸铁锂（LixFe-PO4）正极中锂离子表观扩散系数D＊1的估算实例。计算结果表明：D＊1随嵌入度x的变化,主要是由于系统内部电场对浓度场的影响所造成的,而与离子流和电子流之间的相互作用关系不大。在x很小、电极材料组成接近FePO4相时D＊1值很大,如在x=0.01处D＊1的计算值为10-12cm^2.s^-1,但随着x的增加D＊1值急剧下降;在x=0.1-1.0之间,D＊1值下降趋缓,约为10-13-10^-14cm2.s^-1,其均值约为8×10-14cm2.s^-1;当x=1.0且电极材料组成为LiFePO4相时,D＊1值最低,约为2×10^-14cm2.s^-1。

昂萨格倒易关系的简要证明

在线性非平衡热力学中,昂萨格倒易关系对其发展起着极为重要的作用.昂萨格倒易关系大大减小了实验分析的困难和工作量,为从实验角度来确定唯象系数提供了可能.本文分别以温度T和体积V以及温度T和粒子数N为自变量证明了昂萨格倒易关系,并探索了熵产生率中力和流的物理本质.

昂萨格:精研拙言的交叉型大师

昂萨格横跨化学、物理、数学、生命科学多个领域,尤其以电导极限公式、线性不可逆过程的倒易关系、二维伊辛模型的精确求解、液晶的硬杆模型、金属抗磁性理论、超流体的量子化涡旋理论而著名。他精于研,却拙于言。四十余年的教学生涯只是留下不善讲演的评价,这与他自我意识强的人格特质和含混委婉的表达方式不无关系。

昂萨格何以能成为跨学科创新大师?

昂萨格是一位跨学科创新大师,其研究成果横跨化学、物理、生物、数学四个领域。所接受的自由通识教育、严格的数学训练和大学期间基本形成的专业素养,以及到美国后置身于良好的科研保障,是他成为大师的重要因素。

半经典响应理论

对电子响应性质的研究,如平衡态下的磁化率和非平衡态下的输运系数等,是早期固体理论发展的原初动力之一。当朴素的经典粒子观经由量子力学原理和多体作用的锤炼升华至半经典粒子观后,进一步辅以对几何相位和拓扑性的深刻认识,人们终获得理解响应性质的完善、准确、颇具物理直观性的半经典理论框架。文章将介绍基于现代的电子粒子观和几何相位的半经典响应理论这一基本框架,并摘选热电响应、自旋输运、非线性响应、外禀机制这四个重要研究方向中的一些代表性问题,来解释半经典响应理论的内涵并展示其在固体物理研究中的价值。

一维双组分原子气体模型的输运性质

一维双组分原子气体模型是研究低维流体输运性质的关键模型之一,在低维输运理论及相关应用研究中发挥着重要且独特的作用.在最近10年间,厦门大学复杂系统研究组围绕该模型对低维输运理论开展了大量攻关研究,给出了热功转换效率达到热力学上限的普适条件,指出微观相互作用是达到热力学不确定性关系上限的必要条件,证明了一维系统中可存在自组织及非平衡态相变,发现耦合输运中可存在与所有热力学力都相反的反向流.本文将对这些突破性进展做一简要介绍.

耗散结构理论的建立

耗散结构理论建立至今已有二十年的历史,它对当代科学和哲学发展的影响日益显著,有人甚至认为它代表了下一次的科学革命。普利高津(Prigogine)为此荣获了1977年诺贝尔化学奖。 本文试图通过对耗散结构理论建立过程的分析,探讨科学发现的一般特征及其规律性。

普利高津建立耗散结构理论的方法论分析

研究现代科学方法论有两条基本途径:一是从哲学的普遍原理出发,寻求其在科学研究过程中的具体运用;二是对现代科学研究实例进行哲学分析。这两方面研究互为补充,对科学方法论体系的建立都有非常重要的作用,而近年来后者尤为人们所注重。在现代科学中,普利高津建立的耗散结构理论引起了宏观物理学领域的一次革命,它不仅揭示了客观事物发展和联系的内在规律,而且其建立过程也可谓现代科学研究的典型案例,其中包含着丰富的方法论内蕴,所以对它进行方法论分析非常必要且很有意义。

统计力学和多体问题的研究体验

1987年10月18日,杨振宁先生在南开大学作了一次生动的演讲。本刊特约请闵宁教授将此演讲整理成《统计力学和多体问题的研究体验》一文,且于本期发表,以飨读者。

耗散结构理论与现代哲学

“随着自然科学领域中每一个划时代的发现,唯物主义也必须要改变自己的形式”。(《马克思恩格斯选集》,第4卷,第224页)因此,研究自然科学的新进展就成为发展唯物主义哲学的基本途径之一。普利高津等人所建立的牦散结构理论引起了宏观物理学领域中的一场革命,这就为我们提出了一个课题:探讨耗散结构理论在哪些方面对现代哲学的发展有所促进。下面就从三个方面来略作分析。

从溶液理论的发展看科学理论与科学实验的辩证关系

自然科学作为一个相对独立的系统,它的发展除了受到社会因素的影响外,其自身也具有复杂的内部结构,因而构成了各种各样的矛盾运动。而作为自然科学的一个重要部分——化学中溶液理论的发展,也经历了这样一个过程。有关溶液性质的研究及理论的建立和发展,便是基于对科学实验的进一步研究,才得以建立相应的理论。因此,科学实验和科学理论相互依赖,相互促进,两者之间的相互统一与对立,才得以使溶液理论不断地发展和完善。

物理学咬文嚼字之七十八Reciprocity——对称性之上的对称性

互反关系是两对象之间的一种常见关系。各种不同的principles of reciprocity和reciprocal relations表明reciprocity还真是数学和物理中的一条基本原则,一种对称性之上的对称性。

自旋-轨道耦合系统中的自旋流定义

通常的自旋流定义在描述自旋-轨道耦合系统中的自旋输运是不完整的与非物理的.文章作者提出在这类系统中自旋流的恰当定义.新定义的自旋流克服了通常定义下的本质缺点,可通过实验直接观测.