几个有关物理的问题
物理学的发展历程
物理学是一门有着悠久历史的科学,早在古代,人们在日常生活和生产实践中就积累了一些物理知识,古希腊的亚里士多德曾经写过《物理学》一书,叙述了当时人们的有关物体运动的知识,我国古代的沈括在《梦溪笔谈》中也阐述了许多物理现象。但是,古代的物理学知识主要是依赖直观和思辨总结的,缺乏严格的实验检验。物理学真正成为一门严格的科学是随着实验方法的引入和数学工具的应用才确立的,物理学的发展大致经历了以下几个阶段:
(1)17、18世纪,建立和发展了牛顿力学和热力学,对于蒸汽机、热机、机械工业的发展起到了巨大的推动作用,使人类开始了第一次工业革命。
蒸汽机的发明,在18世纪的工业革命中占有重要的地位,它的发明并非主要依靠经验,而是吸取了当时许多物理学的研究成果。1643年,托里拆利发现了真空。1654年,德国的格里凯通过马德堡半球实验进一步认识了大气压的性质,指出在真空状态下大气压可以转变为机械力,并发明了真空泵。1662年,英国科学家玻意耳在格里凯实验的影响下,进一步研究了大气压的性质,并发现了有名的玻意耳定律。1695年,在玻意耳的指导下,法国物理学家巴本终于发明了带活塞的蒸汽机。1705年,经过英国的工程师塞维利和锻工出身的技术家钮可门等人的改进,蒸汽机的性能有了一些提高。后来,英国的著名发明家瓦特对钮可门蒸汽机的性能做了重大改进,在此过程中,瓦特应用了物体的比热和水转化为蒸汽的潜热等物理概念来计算不同大小蒸汽机的蒸汽消耗量,并采取了把冷凝器和主气缸分开的关键性措施,使得蒸汽机的效率大大提高。1768年,近代蒸汽机作为整个工业的“万能原动机”首次出现,并广泛应用于工业中,这也成为第一次工业革命的标志。
除了蒸汽机的发明以外,在17世纪和18世纪,机械技术在各个领域得到了应用和发展,如航海中利用机械技术改进船的推力;确定船在海洋中的位置;矿井中提取矿石、排气排水;粉碎矿石;军事中有关火炮内力作用、空气弹道和空气阻力的计算,等等,所有这些,都是在牛顿力学的基础上得以发展的。
(2)19世纪,建立和发展了经典电磁理论,促进了工业电气化、无线电通信等的发展,使人类开始了第二次工业革命,进入了应用电能的时代。
进入19世纪以后,物理学对技术发展影响的特点是物理原理转变为物质成果的速度大大加快了,如果说牛顿力学、热力学用了100~200年的时间才完成了理论到技术的渗透和转化,那么从电磁理论到电气技术的转变,一般只用了几十年,甚至十几年。1820年,奥斯特在自然统一性哲学观点的指导下,第一次把电、磁现象联系起来,发现了电流的磁效应。1831年,在奥斯特发现的启发下,法拉第发现了电流磁效应的逆效应——电磁感应定律。这两大发明的直接结果是,1832年皮克希发明发电机,1837年雅可比发明电动机,1837年莫尔斯发明电报,1885年斯坦利发明变压器,1888年特拉斯发明交流电机……随着电机技术的发展,电能的应用领域不断扩大,因而开始了发电站的建立和电力传输技术的发展。另外,随着对电与磁的各种效应的认识的深化,出现了一系列崭新的技术领域,如电解、电镀、电热、电冶、电声、电光源,等等。麦克斯韦在法拉第有关场的概念以及电磁现象的经验规律(库仑定律、毕奥-沙伐定律、安培定律、法拉第电磁感应定律……)的基础上,总结出了电磁场方程并预言电磁波的存在,使经典电磁理论发展到高峰,1888年赫兹用实验验证了这一理论。在这一基础上,1895年马可尼和波波夫分别进行了人类第一次无线电通讯。
另外,物理学除了对宏观电气技术作出了巨大贡献以外,还研究了真空中的电现象以及经典电子论,这些为以后电子技术、原子能技术的出现奠定了基础,对介质中的电磁现象的研究,为凝聚态物理以及相应的材料科学的发展开辟了道路。
(3)20世纪上半叶,建立了相对论和量子理论,使人类的认识深入到了原子和原子核内部,在此基础上,引起了原子能、半导体、计算机、激光等新技术、新工艺的出现,推动了量子化学、分子生物学、量子生物学、现代宇宙学等新学科的出现,使人类开始了第三次技术革命。
1895年伦琴发现了X射线。1896年贝克勒耳发现了电子。1897年汤姆生发现了电子。这些发现破除了原子是宇宙的最小微粒的概念,人类的认识深入到了原子内部,这同样也是近代物理学的开端。1900年普朗克为了解决黑体辐射问题,提出了量子论。1905年爱因斯坦为了解决电动力学在高速领域的“悖论”,建立了相对论。以量子论和相对论为基点,爱因斯坦于1905年又提出了光子的概念。1913年玻尔建立了氢原子的量子理论。在1924~1926年间,在波恩、海森堡、德布罗意、薛定谔、狄拉克、泡利等物理学家的努力下,建立了量子力学这一反映微观世界物质运动规律的物理理论,从此,近代物理学宣告诞生了。在量子力学的基础上,原子物理学、电子物理学、粒子物理学、原子核物理学、半导体物理学、固体物理学、金属物理学、激光物理学、天体物理学、低温物理学、非平衡态物理学等学科不断涌现,人类的物质文明进入了一个崭新的时期。
20世纪下半叶以来,物理学在探索亚核世界运动、宇观世界的天体运动等规律方面取得了积极的进展,如果向物质结构的更深、更广层次的研究取得成功的话,必然对自然科学、技术科学的发展产生巨大的影响,同时也必然会对人类社会的物质文明带来巨大的进步。在近代物理学的基础上,形成了一系列的新技术群,如新能源技术,包括核的裂变能与聚变能的利用、太阳能、地热能、新化学能等多种形式能的利用;激光技术,包括各种激光器在众多领域中的应用;半导体技术,包括晶体管、集成电路、大规模集成电路、半导体器件;信息技术,包括信息的传输、接收、储存、处理及反馈等各种技术;计算机技术,包括硬件和软件;材料技术,包括导电材料、半导体材料、绝缘材料、耐高温材料、抗辐射材料、高强度材料、压电材料、热电材料、光电材料、声光材料等,所有这些都说明,物理学的每一次进步,都为社会生产进步带来了必要的基础和条件。
物理学作为一门基础的自然科学,除了可以通过把物理知识转化为物质设备、产品以及物质手段等的过程,对人类的物质生活产生了巨大的影响之外,还应看到,物理学还是人类文化的一个重要组成部分。从17世纪以来,物理学一直在自然科学中占主导地位,物理学以其对客观世界的最基本的运动规律的探索,成为世界文化中的非常重要的组成部分,对社会生活方式和人类思维方式的进步,做出了积极的贡献。世界各国都把物理学作为向下一代传授的文化内容之一。
值得指出的是,物理学还是一门带有方法论性质的科学。物理学与研究自然、社会、思维世界的普遍规律的哲学有着非常密切的关系,在物理学的产生和发展过程中,充满着富有哲理的物理思想。辩证唯物主义的产生和发展从物理学中吸取了许多营养,物理学为辩证唯物主义的基本理论提供了许多佐证,通过学习物理学,对理解辩证唯物主义的基本原理是有益的。物理学还与数学一起,创造了科学的三大工作方法:观察、实验、理论。观察是有目的、有计划地运用各种感觉器官,了解事物、现象的特征,及其发生发展的条件;实验是在人为控制的条件下,利用设备、仪器,突出自然界、工农业生产和日常生活中物理现象的主要因素,使其反复再现,便于观察和测量。观察和实验是获得资料和数据的源泉,在此基础上,通过分析、综合,区分出主要因素和次要因素,突出事物、现象的本质,进行科学的抽象和概括,建立概念和模型,再根据概念进行科学的判断,进而进行科学的推理,反复验证后形成理论。这样,不仅总结过去,而且指导未来。物理学中常用的处理问题的方法,如研究复杂问题的等效方法、隔离方法、近似处理方法以及数学方法等,也有着广泛的普遍意义。总之,物理学的方法、思想对学习和理解其他运动规律有促进和帮助作用,它的知识结构也容易迁移到其他学科的学习中去,从这个意义上讲,物理学有其教育性。
雕刻玉版反映了中国古人天圆地方的宇宙观
我们还可以在其以后的典籍中找到类似的记载。《周礼·春官·大宗伯》:“以玉作六器,以礼天地四方。以苍璧礼天,以黄琮礼地,以黄圭礼东方,以赤璋礼南方,以白虎作西方,以玄璜礼北方。”《周礼》:“大祭祀、大旅,凡宾客之事,共其玉器而奉之。”《尚书·金滕》记载周公“植璧秉圭”祷告先王之后将玉器献给神灵。但这些习俗绝非源自于商周,而是有其更深的文化渊源。近代学者对各种玉器的用途也多有考证。如张光直先生认为琮应是巫师用来贯通天地的法器。是财富和权力和象征。针对琮上的兽面纹饰,张氏引用《左传》及《道藏》中的有关资料,指出巫师通天地的工作是受到动物帮助的。这和萨满式的巫术极为近似。萨满式的巫术即巫师借助动物的助力沟通天地,沟通民神,沟通生死,这种巫术从考古学上可追溯到旧石器时代的晚期[4]。周南泉先生认为玉璧源于人们对天的信仰,进而仿天之圆形进行创作。它是人们原始信仰和宇宙观的反映
哥白尼
1543年,哥白尼出版了他的《天体运行论》,第一次提出太阳中心论,取代了沿袭千年的托勒密“日心论”
伽利略
以伽利略为代表的科学思想全面地对古代亚里士多德思想体系的怀疑和挑战。从亚氏的“发生说”到“冲力论”,从“自然界忌真空”到“下落速度与重量成比例”等等,几乎一切古代的哲学信条,都要经过科学实验的检验,从而奠定了实验物理学的基础。伽利略作为近代科学的巨人,一生有十几项划时代的科学发现和发明。伽利略彻底的科学革命精神导致了科学与宗教的重大对抗,1632年2月,伽利略被传讯,6月被押送罗马,接受宗教裁判所的审讯。为了避免酷刑,这个年迈的科学家被迫在印好的忏悔书上签了字。但是,伽利略跪起之后,喃喃自语道:“有什么办法呢,地球仍然在运动!”
伽利略以坚忍的韧性为牛顿力学开辟了道路。先驱者们前赴后继,迎来了近代自然科学的曙光。
牛顿
作为英国皇家学会前身的“无形学会”由于受到资产阶级革命的鼓舞,度过了自己科学史上的“黄金时代”。那时,“自由研究”、“个人奋斗”、“知识私有”三位一体,注重研究和实际生产生活密切相连,如他们把注意力集中在当时一些重大的技术(如抽机、炮术和航海等)问题上,因而受到资产阶级的大力支持和欢迎。依靠资产阶级的大力支持,虎克做了许多出色的实验,这使他后来几乎成了皇家学会的主要台柱之一。与此同时,波义尔发现了气体定律;虎克发现了弹性定律;牛顿和德国的莱布尼兹创立了微积分。特别是牛顿集前人之大成,一生获十几项重大科学成果,奠定了以牛顿力学为代表的近代物理学基础。这些成就,无疑是科学家智慧的结晶,是英国近代科学革命的产物。“无形学会”活跃时期,是科学实验在西方历史上生机勃勃的革命时期,科学实验依靠社会革命所解放出来的生产力,获得了雄厚的物质基础。英国科学的崛起,又为英国工业革命和经济发展创造了极其重要的条件。
爱因斯坦
阿尔伯特·爱因斯坦 (Albert Einstein 1879--1955) 20 世纪最伟大的科学家,因创立了相对论而闻名于世。相对论原理的建立是人类对自然界认识过程中的一次飞跃 , 它圆满地把传统物理学包括在自身的理论体系之中。广义的相对论更开阔了人类的视野,使科学研究的范围从无限小的微观世界直至无限大的宏观世界。今天,相对论已成为原子能科学、宇宙航行和天文学的理论基础,被广泛运用于理论科学和应用科学之中。爱因斯坦的伟大成就——相对论,是自然科学发展史上的一个划时代的里程碑。
爱因斯坦于1879年3月14日出生在德国一个犹太人家庭。1905年获得物理学博士学位,同年发表狭义相对论。1921年获得诺贝尔物理学奖。1933年因受德国纳粹反犹太主义狂潮迫害而离开祖国,迁居美国。1955年4月18日病逝于普林斯顿。
爱因斯坦不仅是一个伟大的科学家,还是一个具有正义感的社会活动家。他关心人类的文明和进步。第二次世界大战时,他公开谴责德国法西斯的暴行,因此成为德国纳粹分子追捕的对象。爱因斯坦还谴责日本帝国主义对中国的侵略。晚年,他主张禁用核武器,反对核军备竞赛。临终前,他仍念念不忘公民自由和世界和平。
19 世纪末、 20 世纪初,随着生产的发展和科学实验水平的提高,人们对自然界的认识开始从宏观世界进入微观世界,从低速运动发展到高速运动,自然科学正面临着重大的突破。正是在这个时期,年轻的爱因斯坦以旧科学理论"叛逆者"的姿态,登上了自然科学舞台。
爱因斯坦少年时代对自然现象怀有浓厚的兴趣,风和雨形成,月亮高悬空中竟然不会掉下来,这些无不令他感到惊奇。 1896 年,在瑞士苏黎士联邦工业大学读书时,爱因斯坦就希望成为一名物理学家。
但毕业后,爱因斯坦处于失业状态,两年后才在瑞士伯尔尼市专利局找到一个低级职员的位置。虽然生活十分贫困,但他仍坚持不懈地从事科学研究工作,利用业余时间看了大量的书。这段时间奠定了他一生科学研究的基础。
1905 年,爱因斯坦在狭义相对论、光电效应和布朗运动三个不同领域里取得了重大成果,表现出惊人的才智。但是,当时科学界对此作出响应的人寥寥无几,法国著名科学家朗之万曾对爱因斯坦说,全世界只有几个人知道什么是相对论。大多数人是怀疑的,有的甚至坚决反对。这是因为伽利略和牛顿创立的古典力学理论体系,经历了 200 年的发展后取得了辉煌成就。尽管旧的理论体系和新的事实之间出现了尖锐的矛盾,但许多物理学家仍不能摆脱它的束缚。他们力图把新的实验事实和物理现象容纳在旧的理论框架中,但爱因斯坦却不迷信前人,他探索着把相对论推广到更为广泛的运动情况中去。为此他又研究了整整 10 年。 1916 年,爱因斯坦发表了总结性论著《广义相对论原理》。
杨振宁
杨振宁(1922~)美籍华裔物理学家。1922年9月22日生于安徽省合肥县(今合肥市)。1942年毕业于西南联合大学。1945年去美国留学,在著名物理学家费米的指导下研究理论物理,1948年获博士学位。1948-1949年在芝加哥大学工作,1949-1965年在普林斯顿高级研究院工作。1955年起任教授,1966年起任纽约州立大学(石溪分校)教授和理论物理研究所所长。美国总统授予他1985年国家科学技术奖章。 杨振宁主要从事统计力学、量子场论、凝聚态物理、基本粒子物理方面的研究。他对理论物理学的贡献范围很广。在粒子物理学方面,他最杰出的贡献是1954年与密尔斯共同提出杨-密尔斯场理论,开辟了非阿贝尔规范场的新研究领域,为现代规范场理论打下了基础。另一项杰出贡献是:1956年和李政道合作,深入研究了当时令人困惑的θ-τ之谜,提出很可能在弱相互作用中宇称不守恒。次年,这一理论预见得到吴健雄小组的实验证实。为此,杨振宁和李政道获得了1957年诺贝尔物理学奖。此外,1949年提出了基本粒子的第一个复合模型——费米-杨模型。1957年与李政道合作提出二分量中微子理论;与李政道和奥赫梅合作提出在β衰变中不仅宇称不守恒,而且电荷共轭也不守恒;与李政道合作、与朗道和萨拉姆各自独立地提出在弱相互作用中组合宇称(CP)守恒的假设。1959-1962年,与李政道合作实验分析高能中微子和W粒子的研究。1974年-1975年与吴大峻合作提出规范场的积分形式理论以及规范场与纤维丛的关系。1967-1985年与邹祖德合作提出高能碰撞理论等。在统计力学方面,1952年与李政道合作提出关于相变的理论。1966-1969年间与杨振平合作得到关于数种模型的严格解。在凝聚态物理方面,1961年与拜尔斯合作对磁通量量子化的解释,1962年提出非对角长程序观念等。
杨振宁于1971年夏回国访问,是美籍知名学者访问新中国的第一人。他对促进中美建交、中美科学技术教育交流做了大量工作。他受聘为北京大学、复旦大学、中国科学技术大学、中山大学、南开大学等校的名誉教授,中国科学院高能物理研究所学术委员会委员。
(1)笑容是面部的照明系统、大脑的冷却系统,心灵的供暖系统。
(2)某蒸汽供暖系统中凝水泵房处蒸汽损耗大,采用仪器直接对凝水箱蒸汽排空管的蒸汽排放量进行实测,给出测量方法。
(3)此种聚热器夏季可提供淋浴用水,冬季可对室内进行供暖。
(4)有一个时期,在韩国用西洋式散热器供暖的公寓也建过。
(5)确保所有的煤气取暖器和中央供暖的锅炉每年都检修一次。
(6)他们发明了独特的火炕供暖系统。建在基础上的楼层被抬高,炉子里的热空气经过埋设在墙里的中空的陶瓦管,被导入到楼层的底部空间。
(7)膨胀水箱虽是供暖系统的附属设备,但在供暖系统的运行中却起着至关重要的作用。
(8)在进行空调供暖设计、改造方案分析时,建议采用等价值标准煤折算。
(9)通过对住宅小区分户热计量的室内采暖设计,分析供暖分户热计量中存在的几个问题,并探讨其解决办法。
(10)新能源的开发将打破传统的供暖方式,让岛城的烟囱纷纷“下岗”。
(11)人们会手脚冰凉,于是买了小型供暖器,把它插在双交叉的延长线上。
(12)分析了既有住宅单管顺流式供暖系统热计量的改造方案,阐述了混合末端的作用。
(13)通过对实验台冬季供暖工况的实验研究,考察了采暖房间的热力过程以及太阳能集热器、热泵机组等主要设备的工作性能。
(14)分析了常压热水锅炉及供暖系统的优点及存在问题,展望了常压热水锅炉及其供暖系统的发展前景。
(15)房子里没有供暖。我去的那天,王秀丽的丈夫正卧病在床。他是一家叫凡客诚品的时尚服装公司的送货员。
(16)在寒冷的早晨,供暖系统会在客人起床前把温度调得暖和舒适。
(17)休所作的另一个改变是安装中央供暖系统。
(18)所以说,如果你打算换回燃煤供暖的话,最好快去找一个烟囱清扫工!
(19)间歇供暖对埃及使用的精炼油中一些化学参数的影响。公共健康营养忧虑。
(20)供暖器散热片也有可能造成烧伤。
(21)介绍了基于室内温度的供暖热计量分配系统的工作原理和系统构成,分析了开窗对热费分摊结果的影响。
(22)我依稀记得一些影院会为顾客提供暖气,这样除了在寒冷的深冬他们都能够欣赏露天电影。
(23)天气再冷,有我“真心”相护;大地再寒,有我“诚意”为伴;飘雪再落,有我“牵挂”相抗;寒风再吹,有我“深情”撑挡。大寒之时,不管天冷地冷风吹雪飘,在我心中总有颗发热的源头,为你持续供暖,让你暖暖过冬!
(24)暖意加油站:为确保冬日温暖,身心不受寒冷侵犯,特奉上关心语一声,祝福话一片,外加真情火炉供供暖,欢迎时刻来连线,祝你冬季比春暖!
(25)产品灰份少
热值高
成型好
可代替煤、天然气等石化燃料
属于“可再生清洁能源”
主要用于家庭与工业供暖、发电等.
(26)日本工程师极力避免一核电站的核反应堆燃料棒熔毁(lishixinzhi/1989872)
同时救助人员努力帮助震后数百万缺乏食物、水以及供暖设备的居民.
(27)你看,他说,“这里张图片上便是已经建成、位于德国朗道城中心的地热发电厂
它为2000个家庭提供3.8兆瓦的电力和供暖。”。
(28)适用于普通住宅、公寓、别墅、临时或翻修建筑以及部分商用及工业建筑,作为基本、备用或补充供暖之用。
(29)根据新区电厂住宅工程的设计实践,阐述了不等温降法单管热水供暖系统计算方法在本工程中的实际应用。
(30)具有高技术含量的新型建材产品表现活跃,太阳能热利用、低温低辐射的面状电加热供暖系统引起参会者的关注。
1、1901年:威尔姆·康拉德·伦琴 1845~1923(德国)发现X射线
2、1902年:亨德瑞克·安图恩·洛伦兹(荷兰)、塞曼 1865~1943 (荷兰)关于磁场对辐射现象影响的研究
3、1903年:安东尼·亨利·贝克勒尔1852—1908(法国)发现天然放射性;皮埃尔·居里1859—1906(法国)、玛丽·居里 1867—1934.(波兰裔法国人)发现并研究放射性元素钋和镭
4、1904年:瑞利 1842~1919(英国)气体密度的研究和发现氩
5、1905年:伦纳德 1862~1947(德国)关于阴极射线的研究
6、1906年:约瑟夫·汤姆生 1856~1940(英国)对气体放电理论和实验研究作出重要贡献并发现电子
7、1907年:阿尔伯特·亚伯拉罕·迈克尔逊 1852~1931(美国)发明光学干涉仪并使用其进行光谱学和基本度量学研究
8、1908年:李普曼 1845~1921(法国)发明彩色照相干涉法(即李普曼干涉定律)
9、1909年:伽利尔摩·马可尼1874-1937(意大利)、布劳恩1912-1977(德国)发明和改进无线电报;
10、1910年:范德华1837_1923(荷兰)关于气态和液态方程的研究
11、1911年:维恩1864-1928(德国)发现热辐射定律
12、1912年:达伦1869-1936(瑞典)发明可用于同燃点航标、浮标气体蓄电池联合使用的自动调节装置
13、1913年:海克·卡末林-昂内斯1853~1926(荷兰)关于低温下物体性质的研究和制成液态氦
14、1914年:马克斯·凡·劳厄1879~1960(德国)发现晶体中的X射线衍射现象
15、1915年:威廉·亨利·布拉格1862-1942、威廉·劳伦斯·布拉格1890—1971(英国)用X射线对晶体结构的研究
2003年:拥有俄罗斯和美国双重国籍的科学家阿列克谢·阿布里科索夫、俄罗斯科学家维塔利·金茨堡以及拥有英国和美国双重国籍的科学家安东尼·莱格特,表彰他们在量子物理学超导体和超流体领域中做出的开创性贡献。
2002年:美国的小雷蒙德·戴维斯和日本的小柴昌俊,表彰他们在宇宙中的微中子研究所做出的卓越贡献。美国的里卡多·贾科尼,表彰他发现了宇宙X射线源。
2001年:美国的埃里克·康奈尔、卡尔·维曼和德国的沃尔夫冈·克特勒,表彰他们对玻色爱因斯坦冷凝态的研究。
2000年:俄罗斯的若尔斯·阿尔费罗夫、美国的赫伯特·克勒默和杰克·基尔比,表彰他们的研究奠定了现代信息技术的基础。
1999年:荷兰的杰拉尔杜斯·胡弗特和马丁努斯·韦尔特曼,表彰他们在理论上解释了亚原子粒子之间电弱相互作用的量子结构。
1998年:美国的罗伯特·劳克林、德国的霍尔斯特·施特默和美国的崔琦,表彰他们发现了一种具有分数电荷激发状态的新型量电子流,这有助于理解物质的内部基础结构和动力。
1997年:美国的朱棣文、威廉·菲利普斯和法国的科恩·塔诺季,表彰他们在发展用激光冷却和陷俘原子的方法方面所做的贡献。
1996年:美国的戴维·李、道格拉斯·奥谢罗夫、R·C·里查森,表彰他们发现了氦-3中的超流动性。
1995年:美国的马丁·佩尔、弗雷德里克·莱茵斯,表彰他们在轻子物理学所作出的先驱性贡献。
1994年:加拿大的比尔特拉姆·布洛克豪斯和美国的克利福特·苏尔,表彰他们发展了研究浓缩物质的中子散射技术。
中国华侨所获奖项
杨振宁,1954年与李政道合作提出了宇称不守恒定律,1957年与李政道同获诺贝尔物理学奖。
李政道,1956年与杨振宁合作提出了宇称不守恒定律。1957年与杨振宁携手走上诺贝尔奖台,当时年仅31岁,成为诺贝尔奖历史上次年轻的4位得主之一。
丁肇中,1974年8月发现一个新粒子即“J粒子”。1976年与斯坦福大学的里克特(B.Richet,1931-)教授分享诺贝尔物理学奖。
朱棣文,1997年与美国标准与技术研究所的菲利普斯(W.D.Fillips,1948-)和法国学者科昂·塔努吉(C.Cohen-Tannoudj,1933-)共同获得诺贝尔物理学奖,他们因开发了超低温冷冻气体方法而获奖。
1998年,崔琦因发现分数量子霍尔现象荣获诺贝尔物理学奖。
此外李远哲1986年因在化学动态学的交叉分子束法研究的成就与哈佛大学赫希巴奇(D.R.Herschbach,1932)、加拿大多伦多大学波利亚尼(J.C.Polanyi,1929-)教授同获诺贝尔化学奖。
所有
获奖者
1901年—1909年
年代 获奖者 获奖原因
1901年 伦琴(德) 发现X射线
1902年 洛伦兹(荷)
塞曼(荷) 关于磁场对辐射现象影响的研究
1903年 贝克勒尔(法) 发现天然放射性
皮埃尔·居里(法)
玛丽·居里(波兰裔法国人) 发现并研究放射性元素钋和镭
1904年 瑞利(英) 气体密度的研究和发现氩
1905年 伦纳德(德) 关于阴极射线的研究
1906年 约瑟夫·汤姆生(英) 对气体放电理论和实验研究作出重要获奖原因并发现电子
1907年 迈克尔逊(美) 发明光学干涉仪并使用其进行光谱学和基本度量学研究
1908年 李普曼(法) 发明彩色照相干涉法(即李普曼干涉定律)
1909年 马克尼(意)
布劳恩(德) 发明和改进无线电报
1910年—1919年 年代 获奖者 获奖原因 1910年 范德瓦尔斯(荷) 关于气态和液态方程的研究
1911年 维恩(德) 发现热辐射定律
1912年 达伦(瑞典) 发明可用于同燃点航标
浮标气体蓄电池联合使用的自动调节装置
1913年 昂内斯(荷) 关于低温下物体性质的研究和制成液态氦
1914年 劳厄(德) 发现晶体中的X射线衍射现象
1915年 威廉·亨利·布拉格(英)
威廉·劳伦斯·布拉格(英) 用X射线对晶体结构的研究
1916年 未颁奖
1917年 巴克拉(英) 发现元素的次级X辐射特性
1918年 普朗克(德) 对确立量子论作出巨大获奖原因
1919年 斯塔克(德) 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—1929年
年代 获奖者 获奖原因
1920年 纪尧姆(瑞士) 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 爱因斯坦(德) 他对数学物理学的成就,特别是光电效应定律的发现
1922年 玻尔(丹) 关于原子结构以及原子辐射的研究
1923年 密立根(美) 关于基本电荷的研究以及验证光电效应
1924年 西格巴恩(瑞典) 发现X射线中的光谱线
1925年 弗兰克(德)
海因里希·鲁道夫·赫兹(德) 发现原子和电子的碰撞规律
1926年 佩兰(法) 研究物质不连续结构和发现沉积平衡
1927年 康普顿(美) 发现康普顿效应
威尔逊(英) 发明了云雾室,能显示出电子穿过空气的径迹
1928年 理查森(英) 研究热离子现象,并提出理查森定律
1929年 路易-维克多·德·布罗伊(法) 发现电子的波动性
1930年—1939年 年代 获奖者 获奖原因
1930年 拉曼(印度) 研究光散射并发现拉曼效应
1931年 未颁奖
1932年 海森堡(德) 在量子力学方面的获奖原因
1933年 薛定谔(奥地利) 创立波动力学理论
狄拉克(英) 提出狄拉克方程和空穴理论
1934年 未颁奖
1935年 查德威克(英) 发现中子
1936年 赫斯(奥地利) 发现宇宙射线\\ 安德森(美) 发现正电子
1937年 戴维森(美)
乔治·佩杰特·汤姆生(英) 发现晶体对电子的衍射现象
1938年 费米(意大利) 发现由中子照射产生的新放射性元素并用慢中子实现核反应
1939年 劳伦斯(美) 发明回旋加速器,并获得人工放射性元素
1940年—1949年
年代 获奖者 获奖原因
1940年 未颁奖
1941年
1942年
1943年 斯特恩(美) 开发分子束方法和测量质子磁矩
1944年 拉比(美) 发明核磁共振法
1945年 泡利(奥地利) 发现泡利不相容原理
1946年 布里奇曼(美) 发明获得强高压的装置,并在高压物理学领域作出发现
1947年 阿普尔顿(英) 高层大气物理性质的研究,发现阿普顿层(电离层)
1948年 布莱克特(英) 改进威尔逊云雾室方法和由此在核物理和宇宙射线领域的发现
1949年 汤川秀树(日) 提出核子的介子理论并预言介子的存在
1950年—1959年
年代 获奖者 获奖原因
1950年 塞索·法兰克·鲍威尔(英) 发展研究核过程的照相方法,并发现π介子
1951年 考克罗夫特(英)
沃尔顿(爱尔兰) 用人工加速粒子轰击原子产生原子核嬗变
1952年 布洛赫
珀塞尔(美) 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 泽尔尼克(荷) 发明相衬显微镜
1954年 玻恩(英) 在量子力学和波函数的统计解释及研究方面作出获奖原因
博特(德) 发明了符合计数法,用以研究原子核反应和γ射线。
1955年 拉姆(美) 发明了微波技术,进而研究氢原子的精细结构
库什(美) 用射频束技术精确地测定出电子磁矩,创新了核理论。
1956年 布拉顿(英)
巴丁(美)
肖克利(美) 发明晶体管及对晶体管效应的研究
1957年 李政道(中)
杨振宁(中) 发现弱相互作用下宇称不守恒,从而导致有关基本粒子的重大发现。
1958年 切伦科夫(苏)
塔姆(苏)
弗兰克(苏) 发现并解释切伦科夫效应
1959年 塞格雷(美)
欧文·张伯伦 (Owen Chamberlain)(美) 发现反质子
1960年—1969年 年代 获奖者 获奖原因
1960年 格拉塞(美) 发现气泡室,取代了威尔逊的云雾室
1961年 霍夫斯塔特(美) 关于电子对原子核散射的先驱性研究,并由此发现原子核的结构
穆斯堡尔(德) 从事γ射线的共振吸收现象研究并发现了穆斯堡尔效应
1962年 朗道(苏) 关于凝聚态物质,特别是液氦的开创性理论
1963年 维格纳(美) 发现基本粒子的对称性及支配质子与中子相互作用的原理
梅耶夫人(美)
延森(德) 发现原子核的壳层结构
1964年 汤斯(美) 在量子电子学领域的基础研究成果,为微波激射器
激光器的发明奠定理论基础
巴索夫(苏)
普罗霍罗夫(苏) 发明微波激射器
1965年 朝永振一郎(日)
施温格(美)
费曼(美) 在量子电动力学方面取得对粒子物理学产生深远影响的研究成果
1966年 卡斯特勒(法) 发明并发展用于研究原子内光
磁共振的双共振方法
1967年 贝蒂(美) 核反应理论方面的获奖原因,特别是关于恒星能源的发现
1968年 阿尔瓦雷斯(美) 发展氢气泡室技术和数据分析,发现大量共振态
1969年 盖尔曼(美) 对基本粒子的分类及其相互作用的发现
1970年—1979年 年代 获奖者 获奖原因
1970年 阿尔文(瑞典) 磁流体动力学的基础研究和发现,及其在等离子物理富有成果的应用
内尔(法) 关于反磁铁性和铁磁性的基础研究和发现
1971年 加博尔(英) 发明并发展全息照相法
1972年 约翰·巴丁(美)
莱昂·内尔·库柏(美)
施里弗(美) 创立BCS超导微观理论
1973年 江崎玲于奈(日)
贾埃弗(美) 发现半导体和超导体的隧道效应
约瑟夫森(英) 提出并发现通过隧道势垒的超电流的性质,即约瑟夫森效应
1974年 赖尔(英) 发明应用合成孔径射电天文望远镜进行射电天体物理学的开创性研究
赫威斯(英) 发现脉冲星
1975年 艾吉·尼尔斯·玻尔(丹)
本·罗伊·莫特尔森(美)
利奥·詹姆斯·雷恩沃特(美) 发现原子核中集体运动和粒子运动之间的联系,并且根据这种联系提出核结构理论
1976年 丁肇中(美)
伯顿·里希特(美) 各自独立发现新的J/ψ基本粒子
1977年 飞利浦·沃伦·安德森
约翰·亥兹布里克·范·扶累克(美)
内维尔·弗朗西斯·莫特(英) 对磁性和无序体系电子结构的基础性研究
1978年 П.Л.卡皮察(苏联) 低温物理领域的基本发明和发现
阿诺·彭齐亚斯
罗伯特·威尔逊(美) 发现宇宙微波背景辐射
1979年 谢尔顿·格拉肖(美)
斯蒂文·温伯格(美)
阿巴斯·萨拉姆(巴基斯坦) 关于基本粒子间弱相互作用和电磁作用的统一理论的获奖原因,并预言弱中性流的存在
1980年—1989年 年代 获奖者 获奖原因
1980年 詹姆士·克罗宁(美)
维尔·菲奇(美) 发现中性K介子衰变时存在宇称不对称性
1981年 凯·曼恩·西格巴恩(瑞典) 开发高分辨率测量仪器以及对光电子和轻元素的定量分析
尼古拉斯·布洛姆伯根(美) 非线性光学和激光光谱学的开创性工作
阿瑟·莱昂纳多·肖洛(美) 发明高分辨率的激光光谱仪
1982年 肯尼斯·威尔逊(美) 对相转变临界现象理论的贡献
1983年 苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡(美籍印度人) 对恒星结构及其演化理论作出的重大贡献
威廉姆·阿尔弗雷德·福勒(美) 对宇宙中形成化学元素的核反应的理论和实验研究
1984年 卡洛·鲁比亚(意)
西蒙·范德米尔(荷) 对导致发现弱相互作用传递者场粒子W和Z的大型工程的决定性贡献
1985年 冯·克里肯(德) 发现固体物理中的量子霍耳效应
1986年 厄内斯特·鲁斯卡(德) 电子光学的基础工作和研制出第一台电子显微镜
戈德·宾尼希(德)
罗雷尔(瑞士) 研制扫描隧道效应显微镜
1987年 柏德诺兹(德)
卡尔·亚历山大·缪勒(瑞士) 发现氧化物高温超导材料
1988年 莱德曼
梅尔文·施瓦茨
杰克·斯坦伯格(美) 产生第一个实验室创造的中微子束,并发现中微子,从而证明了轻子的对偶结构
1989年 拉姆齐(美) 发明分离振荡场方法及其在原子钟中的应用
德默尔特(美)
保尔(德) 发展原子精确光谱学和开发离子陷阱技术
1990年—1999年 年代 获奖者 获奖原因
1990年 杰罗姆·费里德曼
肯德尔(美)
理查·爱德华·泰勒(加拿大) 通过实验首次证明夸克的存在
1991年 热纳(法) 把研究简单系统中有序现象的方法推广到比较复杂的物质形式,特别是推广到液晶和聚合物的研究中
1992年 夏帕克(法) 发明并发展用于高能物理学的多丝正比计数管
1993年 赫尔斯
J·H·泰勒(美) 发现脉冲双星,由此间接证实了爱因斯坦所预言的引力波的存在
1994年 布罗克豪斯(加拿大)
沙尔(美) 在凝聚态物质研究中发展了中子衍射技术
1995年 佩尔(美) 发现τ轻子
莱因斯(美) 发现中微子
1996年 D·M·李
奥谢罗夫
R·C·理查森(美) 发现了可以在低温度状态下无摩擦流动的氦同位素
1997年 朱棣文
W·D·菲利普斯(美)
科昂–塔努吉(法) 发明用激光冷却和捕获原子的方法
1998年 劳克林
斯特默
崔琦(美) 发现并研究电子的分数量子霍尔效应
1999年 H·霍夫特
韦尔特曼(荷) 阐明弱电相互作用的量子结构
2000年—2006年 年代 获奖者 获奖原因
2000年 阿尔费罗夫(俄国)
克罗默(德) 提出异层结构理论,并开发了异层结构的快速晶体管和激光二极管
杰克·基尔比(美) 发明集成电路
2001年 克特勒(德)
康奈尔
维曼(美) 在碱金属原子稀薄气体的玻色-爱因斯坦凝聚态以及凝聚态物质性质早期基本性质研究方面取得成就
2002年 雷蒙德·戴维斯
里卡尔多·贾科尼(美)
小柴昌俊(日本) 在天体物理学领域做出的先驱性获奖原因,其中包括在探测宇宙中微子和发现宇宙X射线源方面的成就
2003年 阿列克谢·阿布里科索夫
安东尼·莱格特(美)
维塔利·金茨堡(俄) 在超导体和超流体领域中做出的开创性获奖原因
2004年 戴维·格娄斯(美)
戴维·普利泽(美)
弗朗克·韦尔切克(美) 对量子场中夸克渐进自由的发现
2005年 罗伊·格劳伯(美) 对光学相干的量子理论的获奖原因
约翰·霍尔(美)
特奥多尔·亨施(德) 对基于激光的精密光谱学发展作出的获奖原因
2006年 约翰·马瑟(美)
乔治·斯穆特(美) 发现了宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性
氦-3 (He-3)气体 无色,无味,无臭稳定的氦气同位素气体,一般储存于气瓶中的高压气体,天然氦-3含量是1.38x10 -6 。当其含量增加导致氧气含量低于19.5%时有可能引起窒息,需要配备自吸式呼吸面具。 分子量 3.01603 标准体积 6.032 m3/kg 沸点 -452°F(-270°C)。氚衰变可得到氦-3并放出β射线。
基本介绍中文名 :氦-3 英文名 :He-3 分子量 :3.01603 CAS登录号 :14762-55-1 沸点 :3.19K 外观 :无色的气体 套用 :氦-3与氘进行热核反应 未来能源,氦-3的作用,安全性,发现,具体介绍,套用前景,未来新能源,分离方法, 未来能源 氦-3的提取是一个极其复杂的过程。人们首先需要将月球土壤加热到700摄氏度以上,才可以从中提取到氦-3。开发、运送月球上的能源也有很多难题需要解决。比如,需实现月球和地球之间的人、货运输,首先要有足够大推力的运载火箭。另外,要在没有大气包裹的月球表面着陆,主要只能靠反推火箭来缓冲,如何保障安全是一大难题。此外,氦-3提取成功后如何利用呢?这同样是一个技术难题。 因为使用氦-3的热核反应堆中没有中子(氦-3与氘进行热核反应只会产生没有放射性的质子),故使用氦-3作为能源时不会产生辐射,不会为环境带来危害。但是因为地球上的氦-3储量稀少,无法大量用作能源。幸好,根据月球探测的结果,月球上的氦-3含量估计约100万吨以上。 100吨氦-3便能提供全世界使用一年的能源总量。 氦-3的作用 进入到21世纪,新一轮的登月计画再次席卷全球,其中有一个很重要的原因,是为人类社会的持续发展寻找新的能源。在一部非常著名的科幻电影《月球》中,我们看到了月球上的氦-3采集基地。月球上的采集员常驻月球采集氦-3,定期把氦-3送回地球,在那一时期,氦-3已经成了地球重要的能源。月球上氦-3含量丰富,但是月球上的氦-3真的可以为我们所用吗? 月球上氦3分布图 随着世界石油价格的持续飞涨,越来越多的国家和组织开始把目光转向了月球,各国科学家正围绕月球上氦-3的储量、采掘、提纯、运输及月球环境保护等问题悄然开展相关研究。这种在地球上很难得到的特别清洁、安全和高效的核聚变发电燃料,被科学家们称为“完美能源”。也许在未来的某一天,月球将会犹如20世纪中叶的波斯湾。 安全性 安全资料:无毒,会导致窒息。 燃烧性:不燃烧气体 气瓶材质:铁合金,铝 DOT 标签:Green, Nonflammable Gas DOT 危险等级:2.2 UN No.: UN 1046 CAS No. :7440-59-7 发现 1996年,戴维·李(David M. Lee, 1931~ )、道格拉斯·奥谢罗夫(Douglas D. Osheroff, 1945~)和罗伯特·理查森(Richard C. Richardson, 1937~ )因发现了氦-3( 3 He)中的超流动性,共同分享了1996年度的诺贝尔物理学奖。 具体介绍 在自然界,存在着 3 He和 4 He两种同位素。 4 He的原子核有两个质子和两个中子;而 3 He只有一个中子。20世纪30年代末期,卡皮查发现 4 He的超流动性。朗道从理论上解释了这种现象,他认为当温度在绝对温度2.17K时, 4 He原子发生玻色爱因斯坦凝聚,成为超流体,而像 3 He这样的费米子即使在最低能量下也不能发生凝聚,所以不可能发生超流动现象。金属的超导理论(BCS理论)的提出使得人们认为在极低温度下 3 He也可能会形成超流体。但是人们一直未能在实验上发现 3 He的超流动性。20世纪70年代,戴维·李领导的康奈尔低温小组首次发现了 3 He的超流动性,不久,其它的研究小组也证实了他们的发现。 氦气 3 He超流体的发现在天体物理学上有着奇特的套用。人们使用相变产生的 3 He超流体来验证关于在宇宙中如何形成所谓宇宙弦的理论。研究小组用中微子引起的核反应局部快速加热超流体 3 He,当它们重新冷却后,会形成一些涡旋球。这些涡旋球就相当于宇宙弦。这个结果虽然不能作为宇宙弦存在的证据,但是可以认为是对3He流体涡旋形成的理论的验证。 3 He超流体的发现不仅对凝聚态物理的研究起了推动作用,而且在此发现过程中所使用的核磁共振的方法,开创了用核磁共振技术进行断层检验的先河,今天核磁共振断层检验已发展成为医疗诊断的普遍手段。 套用前景 氦-3的巨大套用前景以及登月计画 月球是解决地球能源危机的理想之地,“氦-3”是一种如今已被世界公认的高效、清洁、安全、廉价的核聚变发电燃料。根据科学统计表明,10吨氦-3就能满足我国全国一年所有的能源需求,100吨氦-3便能提供全世界使用一年的能源总量。但氦-3在地球上的蕴藏量很少,人类已知的容易取用的氦-3全球仅有500千克左右。而根据人类已得出的初步探测结果表明,月球地壳的浅层内竟含有上百万吨氦-3。如此丰富的核燃料,足够地球人使用上万年。我国探月工程的一项重要计画,就是对月球氦-3含量和分布进行一次由空间到实地的详细勘察,为人类未来利用月球核能奠定坚实的基础 。 我国的探月计画中,有一件事情是外国从未涉足的:我国计画测量月球的土壤层到底有多厚,这对于我们计算月球氦-3含量意义重大,如果工程顺利,我们估算氦-3的资源含量可能要比前人前进一步。最后,我们将研究地月空间环境,这对于地球环境和人类社会的发展都是至关重要的。 2015年4月,我国科学家利用嫦娥三号“玉兔”月球车的测月雷达数据首次给出了较为可靠的月壤厚度估计,认为前人的估计方法可能普遍低估了月壤厚度和氦-3总储量。 日本报导 日本《外交学者》网站1月7日刊文称,许多国家都在悄悄的为第四代核武器寻找氦-3材料,得到这种无放射性沉降物的材料将成为世界新的霸主,而中国在这场竞争中,获得了胜利。 未来新能源 ① 氦-3是一种清洁、安全和高效率的核融合发电燃料。开发利用月球土壤中的氦-3将是解决人类能源危机的极具潜力的途径之一。 ② 氦-3是氦的同位素,含有两个质子和一个中子。它有许多特殊的性质。根据稀释制冷理论,当氦-3和氦-4以一定的比例相混合后,温度可以降低到无限接近绝对零度。在温度达到2.6mK以下的时候,液体状态的氦-3还会出现“超流”现象,即没有黏滞性,它甚至可以从盛放它的杯子中“爬”出去。然而,当前氦-3最被人重视的特性还是它作为能源的潜力。氦-3可以和氢的同位素发生核聚变反应,但是与一般的核聚变反应不同,氦-3在聚变过程中不产生中子,所以放射性小,而且反应过程易于控制,既环保又安全,但是地球上氦-3的储量总共不超过几百公斤,难以满足人类的需要。科学家发现,虽然地球上氦-3的储量非常少,但是在月球上,它的储量却是非常可观的。 ③ 氦大部分集中在颗粒小于50微米的富含钛铁矿的月壤中。估计整个月球可提供71.5万吨氦-3。这些氦-3所能产生的电能,相当于1985年美国发电量的4万倍,考虑到月壤的开采、排气、同位素分离和运回地球的成本,氦-3的能源偿还比估计可达250。这个偿还比和铀235生产核燃料(偿还比约20)及地球上煤矿开采(偿还比不到16)相比,是相当有利的。此外,从月壤中提取1吨氦-3,还可以得到约6300吨的氢、70吨的氮和1600吨碳。这些副产品对维持月球永久基地来说,也是必要的。俄罗斯科学家加利莫夫认为,每年人类只需发射2到3艘载重100吨的宇宙飞船,从月球上运回的氦-3即可供全人类作为替代能源使用1年,而它的运输费用只相当于如今核能发电的几十分之一。据加利莫夫介绍,如果人类如今就开始着手实施从月球开采氦-3的计画,大约30年到40年后,人类将实现月球氦-3的实地开采并将其运回地面,该计画总似的费用将在2500亿到3000亿美元之间。 分离方法 氦-3等同位素气体的分离主要方法有气体扩散法离子交换法、气体离心法,另外还有蒸馏法、电解法、电磁法、电流法等,其中以气体扩散法最成熟。“浓缩”的使用涉及旨在提高某一元素特定同位素丰度的同位素分离过程,例如从天然铀生产浓缩铀或从普通水生产重水。 气体扩散法——这是商业开发的第一个浓缩方法。该工艺依靠不同质量的同位素在转化为气态时运动速率的差异。在每一个气体扩散级,当高压气体透过在级联中顺序安装的多孔镍膜时,其轻分子气体的气体更快地通过多孔膜壁。这种泵送过程耗电量很大。已通过膜管的气体随后被泵送到下一级,而留在膜管中的气体则返回到较低级进行再循环。在每一级中,浓度比仅略有增加。浓缩到反应堆级的铀-235丰度需要1000级以上。 气体离心法——在这类工艺中,气体被压缩通过一系列高速旋转的圆筒,或离心机。同位素重分子气体比轻分子气体更容易在圆筒的近壁处得到富集。在近轴处富集的气体被导出,并输送到另一台离心机进一步分离。随着气体穿过一系列离心机,其同位素分子被逐渐富集。与气体扩散法相比,气体离心法所需的电能要小很多,因此该法已被大多数新浓缩厂所采用。
在地球上,由于人口越来越多,能源危机也日益严重。因此,有人提出了把月球建成能源基地的设想。这种能源基地不但能为人类的月球基地提供动力,还可以为地球人谋福利。
20世纪80年代初,曾有一批美国科学家提出了一个月球采矿方案。他们建议先把重约60吨的自动化机械设备送上月球,其中包括一台小型电磁采矿设备,一台能从月球上开采出来的矿石中加工提炼出硅的设备,一台能把硅制造、装配成太阳能电池的设备,还有一台能生产更多上述自动化设备的“母机”。这台“母机”可以利用太阳能电池提供的能源和采矿机械提供的原料,制造出第二代、第三代采矿机械和太阳能电池,扩大再生产。据他们估算,实现这一计划约需要50亿美元,是“阿波罗”登月计划的1/5。
开发月球的设想在利用月球能源的问题上,科学家们一致认为,未来月球探测与研究将重点朝向4个目标:①月球能源的全球分布与利用方案研究;②月球矿产资源的全球分布和利用方案研究;③月球特殊空间环境资源(超高真空、无大气活动、无磁场、地质构造稳定、弱重力、无污染)的开发利用;④建立月球基地的优选位置、建设方案与实施研究。
科学家们还认为,世界各国应该联合起来,在最近二三十年内联合建立永久性月球基地,开发和利用月球,为人类的可持续发展服务。
月球是人类共同的财富,探索宇宙是人类共同的愿望,它将为全人类带来幸福。正如第二个登上月球的美国航天员奥尔德林所说:“对于那些在悠悠转动的地球上仰望夜空的人,月亮都匀洒银光,绝不厚此薄彼。因此,我们希望,太空探索的成果也将由大家分享,从而给整个人类带来和谐的影响。”
开发月球太阳能资源射向地球的太阳能,约有1/3被地球的大气反射到太空中,剩下不到2/3还要遭受地球大气的散射和吸收等,能够到达地球表面的只是一小部分;月球则不同,表面没有大气,太阳辐射可以长驱直入,每年到达月球范围内的太阳光辐射能量,大约为12万亿千瓦。
科学家设想在月球上建立一个极其巨大的太阳能光伏电池阵,由它来聚集大量的阳光发电,然后将产生的电能以微波形式传输到地球上。为了解决微波束发散角比较大,地面的接收天线难以接收的问题,可以使用微波激射技术(微波激射又称脉冲,它的波束不发散)。
月球上的一个白天和黑天各持续时间约为地球上的2个星期。为了持续供电,可以在月球上每隔经度120度各建一个太阳能电站,或者在月球的正面和背面各建一个太阳能电站,然后联结成网,就可以保证整个电网连续、稳定地发电。
硅是制造太阳能电池阵的主要材料,月球上硅储量丰富,又具超真空、低重力的环境,能生产出高质量的硅光伏电池。
月球太阳能电站建设需要的其他材料,如铝、钛、铁、钨、铜等,都能从月球上提取,但加工生产装置需要从地球送到月球。
开采氦-3
什么是氦
我们先简单地了解一下:在地球自然界,存在着3氦(氦-3)和4氦(氦-4)两种同位素。4氦的原子核有2个质子和2个中子,称为玻色子;而3氦只有1个中子,称为费米子。20世纪30年代末期,卡皮查发现4氦的超流动性。朗道从理论上解释了这种现象,他认为当温度在绝对温度2.17开时,4氦原子发生玻色爱因斯坦凝聚,成为超流体,而像3氦这样的费米子即使在最低能量下也不能发生凝聚,所以不可能发生超流动现象。金属的超导理论(BcS理论)的提出,使得人们认为在极低温度下3氦也可能会形成超流体。但是人们一直未能在实验上发现3氦的超流动性。20世纪70年代,戴维·李领导的康奈尔低温小组首次发现了3氦的超流动性,不久,其他的研究小组也证实了他们的发现。
3氦超流体的发现在天体物理学上有着奇特的应用。人们使用相变产生的3氦超流体来验证关于在宇宙中如何形成所谓宇宙弦的理论。研究小组用中微子引起的核反应局部快速加热超流体3氦,当它们重新冷却后,会形成一些涡旋球。这些涡旋球就相当于宇宙弦。这个结果虽然不能作为宇宙弦存在的证据,但是可以认为是对3氦液体涡旋形成的理论的验证。3氦超流体的发现不仅对凝聚态物理的研究起了推动作用,而且在此发现过程中所使用的磁共振的方法,开创了用磁共振技术进行断层检验的先河,今天磁共振断层检验已发展成为医疗诊断的普遍手段。
氦-3神奇在哪里
氦-3是氦的同位素。含有2个质子和1个中子。它有着许多特殊的特性。当氦-3和氦-4以一定的比例相混合后,通过稀释制冷理论,温度可以降低到接近绝对零度。在温度达到2.18开以下的时候,液体状态的氦-3还出现“超流”现象,即没有黏滞性,它甚至可以从盛放的杯子中“爬”出去。然而,当前氦-3最被人重视的原因还是它作为能源的潜力。氦-3可以和氢的同位素氘发生核聚变反应,但是与一般的核聚变反应不同,氦-3在聚变过程中不产生中子,所以放射性小,而且反应过程易于控制,既环保又安全。
开发利用氦-3
开发利用月球土壤中的氦-3,将是解决人类能源危机的极具潜力的途径之一。
从20世纪90年代开始,人类掀起了新一轮的探月高潮,在这次探月高潮中,氦-3成为世人共同的目标。但是,月球氦-3的形成和分布特征、储量和应用,仍是月球科学研究中亟待解决的问题,只有通过大量的探测和重返月球野外实地考察,才能获得较为满意的回答。
1.氦-3的形成机理
月球表面的土壤是由岩石碎屑、粉末、角砾岩、玻璃珠组成的,其结构松散且相当软。月海区的土壤一般厚4~5米,高地的土壤较厚,但也不超过10米。月球土壤的粒度变化范围很宽,大的几厘米,小的只有一毫米或微米级,这些细土一般称为月尘。月球土壤中细小的角砾岩及玻璃珠,约占70%,小颗粒状玄武岩及辉长岩约占13%。惰性气体在月球玄武岩和高地角砾岩中含量极低,大气中就更低,几乎为零。然而,月壤和角砾岩中氢气元素则相当丰富。这是由于太阳风的注入,太阳风实际上是太阳不断向外喷射出的稳定的粒子流。1965年“维那3”号火箭对太阳风的化学组成进行了直接测定,结果显示,太阳风粒子主要是由氢离子组成的,其次是氦离子。由于外来物体对月球表面撞击,使月壤物质混杂,在探达数十米的范围内存在着这氢气元素。太阳离子注入物体表面的深度,通常小于0.2微米。因此,这些元素在月壤最细颗粒中含量最高,大部分注入气体的粒子堆积粘合成月壤角砾岩或黎聚在玻璃珠的内部。氦大部分集中在小于50微米的富含钛铁矿的月壤中。
2.氦-3的利用前景
月球上的氦-3所能产生的电能,相当于1985年美国发电量的4万倍,考虑到月壤的开采、排气、同位素分离和运回地球的成本,氦-3的能源偿还比估计可达1∶250。这个偿还比和铀—235生产核燃料(1∶20)及地球上煤矿开采(偿还比约1∶16)相比,是相当有利的。
此外,从月壤中提取1吨氦-3,还可以得到约6300吨的氢、70吨的氮和1600吨碳。这些副产品对维持月球永久基地来说,也是必需的。俄罗斯科学家加利莫夫认为,每年人类只需发射2~3艘载重10吨的宇宙飞船,即可从月球上运回大量氦-3,供全人类作为替代能源使用1年,而它的运输费用只相当于目前核能发电的几十分之一。据加利莫夫介绍,如果人类目前就开始着手实施从月球开采氦-3的计划,大约三四十年后,人类就能实现月球氦-3的实地开采并将其运回地面,该计划总的费用将在2500万~3000万美元。
有人提出,可不可以不将氦-3运回地球,而是直接在月球上建立核能源基地,通过电能传输到静止轨道上的中断卫星,再传送到位于地球的接收站,然后分配到各个地区,供用户使用呢?科学家们预测,在月球上建立核电站并保持其正常工作,难度要比从月球上运回原料氦-3在地球上发电大得多。
“嫦娥1”号卫星搭载的探月仪器探测月球土壤厚度与元素含量是该探测卫星工作的重要内容。氦-3作为最有潜力的新能源,也是我国探卫星获取其资源信息的重要内容。
开发月球矿物宝藏
科学家们已经提出了多种月球基地的采矿方案,包括借鉴地球采矿技术和采矿设备,计算机控制的遥控操作采矿系统等。月球采矿将分阶段实现:第一阶段首先进行勘探和采矿的试验性研究;第二阶段建设采矿所需的基础设施,例如从地球上将勘探、施工和采矿设备部件运送到月球基地上进行装配,建设采矿场,并开展小规模作业:在第三阶段将扩大采矿作业;第四阶段将建成先进的月球采矿基地,采矿人员将在控制室中遥控机器人进行较大规模的开采。
目前,美国在研讨未来月球冶金工业的建设方案。估计到2025年左右,月球上就会出现第一批冶金厂。生产各种金属制件和液氧,供建设月球基地、太阳能电站、空间站以及其他航天器的需要。
月球采矿将是个高度自动化的过程,平时无人值守,隔一段时间,航天员对开采设备进行一次检查和维护。月球上的开采设备与地球上的开采设备有许多不同,它们大都是遥控开采机器人,以电力驱动,能承受恶劣的月球环境,采用模块化设计,以便于更换部件和维修。开采机器人能够“一专多能”,除完成“本职工作”外,还能承担一些通用性的任务,如起重、拖运等。由于月球重力加速度只有地球的1/6,与地球质量相同的物体在月面要轻得多,因此月面运输的能耗很低。对于开采量较大的作业,需要使用可移动的处理设备如移动处理厂等,避免大量的原料运输,以提高开采效率。
超流氦-3发现有一个奇怪的应用程序。人们用它来验证如何形成的宇宙,所谓的宇宙弦理论的超流氦-3的相变。诱发局部快速加热超流体氦-3的中微子的研究小组用核反应,当他们重新冷却,会形成一些涡球。滚动球等效于宇宙弦。虽然这个结果不能用来作为宇宙弦的存在的证据,但可以考虑理论的3He流体旋涡形成验证。超流体氦-3不仅在凝聚态物理研究起到了推动作用,并在此发现的核磁共振方法中使用的过程中,创建一个测试通过核磁共振断层扫描技术的先驱开展,今天已发展成磁共振断层扫描检查成为医疗诊断的常用手段。
巨大的应用前景和氦3
满月程序来解决地球的能源危机是一个理想的地方,“氦3”是公认的世界一直是高效,清洁,安全,廉价的核聚变发电燃料。据科学统计表明,10吨氦3就能全年,以满足国家的能源需求,100吨氦3就能提供世界总能源利用的一年。但氦3在地球上储量很少,目前人类已知的容易获得世界上唯一的氦-3大约为500公斤。根据检测人类的初步结果已经表明,月球地壳浅层实际上包含数百万吨氦3。如此丰富的核燃料,足够多的人使用地球上千年的历史。月球探测工程的一个重要项目,是内容和月球氦-3的分布从太空进行地面详细调查,为人类未来利用核能奠定月亮了坚实的基础。
国家的探月计划,有一件事从未在外国踏上:中国计划测量土壤层到底有多厚,月亮,我们计算出月球氦-3含量显著,如果项目顺利的话,我们估计氦资源量可能大于前三者前辈更进一步。最后,我们将研究地月空间环境,这对于全球环境和人类社会的发展是至关重要的。人类
①氦-3
的3He未来新能源是一种清洁,安全,高效的核聚变发电燃料。开发和利用月球土壤氦--- 3将是解决人类的巨大潜力的能源危机的一种方式。
②氦同位素氦-3,含有两个质子和一个中子。它有许多特殊的性质。根据稀释制冷理论,当氦3和氦4与一定比例混合时,温度可以降低到接近绝对零度无限。在下文中,当温度达到2.18k,氦液态--- 3将是一个“超流”的现象,即,没有粘性,它甚至可以是从一个杯盛放“爬”出来。然而,目前的氦3是最重要的特点是它作为能源的潜力。和同位素氦3可以是氢聚变反应发生,但与一般的不同核聚变反应,不产生中子在氦-3融合过程,所以很少放射性,反应易于控制,环境友好的和安全的,但氦-3的地球上的储备不超过总共几百公斤,它是很难满足人类的需要。科学家们发现,虽然氦3在地球上的储量非常小,但在月球上,这是非常显著储备。
③大多在氦粒子小于50微米的月球土壤中丰富的钛铁矿。估计可提供715000吨整个月球氦3。氦3可以产生的能量相当于1985年美国发电量的4倍,考虑到月球土壤挖掘,废气,同位素分离和运输成本回地球,氦3能源比例偿还大约250还款相比是相当有利的比例生产核燃料铀235(约20还款率)和煤炭开采地球上的(无法偿还约16)。此外,提取1吨氦-3从月球土壤中,你还可以得到约6300吨氢和70吨氮1600吨的碳。这些副产物的永久月球基地的维护,也是必要的。加里·卡里莫夫俄罗斯科学家认为,人类每年排放只有2-3负载百吨飞船,带回的月球氦-3对人类作为替代能源的一年,其运输成本目前的核只有零点几的等价发电。据加里·卡里莫夫介绍,如果人类目前正在着手开采氦3在月球的计划,30年至40年,将在人类开发月球氦-3的领域可以实现,并运回地面,像总成本的计划将是美元之间250十亿到300十亿。
2、1902年:亨德瑞克·安图恩·洛伦兹(荷兰)、塞曼(荷兰)关于磁场对辐射现象影响的研究
3、1903年:安东尼·亨利·贝克勒尔(法国)发现天然放射性;皮埃尔·居里(法国)、玛丽·居里(波兰裔法国人)发现并研究放射性元素钋和镭
4、1904年:瑞利(英国)气体密度的研究和发现氩
5、1905年:伦纳德(德国)关于阴极射线的研究
6、1906年:约瑟夫·汤姆生(英国)对气体放电理论和实验研究作出重要贡献并发现电子
7、1907年:迈克尔逊(美国)发明光学干涉仪并使用其进行光谱学和基本度量学研究
8、1908年:李普曼(法国)发明彩色照相干涉法(即李普曼干涉定律)
9、1909年:伽利尔摩·马克尼(意大利)、布劳恩(德国)发明和改进无线电报;理查森(英国)从事热离子现象的研究,特别是发现理查森定律
10、1910年:范德华(荷兰)关于气态和液态方程的研究
11、1911年:维恩(德国)发现热辐射定律
12、1912年:达伦(瑞典)发明可用于同燃点航标、浮标气体蓄电池联合使用的自动调节装置
13、1913年:卡末林-昂内斯(荷兰)关于低温下物体性质的研究和制成液态氦
14、1914年:马克斯·凡·劳厄(德国)发现晶体中的X射线衍射现象
15、1915年:威廉·亨利·布拉格、威廉·劳伦斯·布拉格(英国)用X射线对晶体结构的研究
16、1916年:未颁奖
17、1917年:查尔斯·格洛弗·巴克拉(英国)发现元素的次级X辐射特性
18、1918年:马克斯·卡尔·欧内斯特·路德维希·普朗克(德国)对确立量子论作出巨大贡献
19、1919年:斯塔克(德国)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
20、1920年:纪尧姆(瑞士)发现镍钢合金的反常现象及其在精密物理学中的重要性
21、1921年:阿尔伯特·爱因斯坦(德国)他对数学物理学的成就,特别是光电效应定律的发现
22、1922年:尼尔斯·亨利克·大卫·玻尔(丹麦)关于原子结构以及原子辐射的研究
23、1923年:罗伯特·安德鲁·密立根(美国)关于基本电荷的研究以及验证光电效应
24、1924年:西格巴恩(瑞典)发现X射线中的光谱线
25、1925年:弗兰克·赫兹(德国)发现原子和电子的碰撞规律
26、1926年:佩兰(法国)研究物质不连续结构和发现沉积平衡
27、1927年:康普顿(美国)发现康普顿效应;威尔逊(英国)发明了云雾室,能显示出电子穿过空气的径迹
28、1928年:理查森(英国)研究热离子现象,并提出理查森定律
29、1929年:路易·维克多·德布罗意(法国)发现电子的波动性
30、1930年:拉曼(印度)研究光散射并发现拉曼效应
31、1931年:未颁奖
32、1932年:维尔纳·海森伯(德国)在量子力学方面的贡献
33、1933年:埃尔温·薛定谔(奥地利)创立波动力学理论;保罗·阿德里·莫里斯·狄拉克(英国)提出狄拉克方程和空穴理论
34、1934年:未颁奖
35、1935年:詹姆斯·查德威克(英国)发现中子
36、1936年:赫斯(奥地利)发现宇宙射线;安德森(美国)发现正电子
37、1937年:戴维森(美国)、乔治·佩杰特·汤姆生(英国)发现晶体对电子的衍射现象
38、1938年:恩利克·费米(意大利)发现由中子照射产生的新放射性元素并用慢中子实现核反应
39、1939年:欧内斯特·奥兰多·劳伦斯(美国)发明回旋加速器,并获得人工放射性元素
40、1940—1942年:未颁奖
41、1943年:斯特恩(美国)开发分子束方法和测量质子磁矩
42、1944年:拉比(美国)发明核磁共振法
43、1945年:沃尔夫冈·E·泡利(奥地利)发现泡利不相容原理
44、1946年:布里奇曼(美国)发明获得强高压的装置,并在高压物理学领域作出发现
45、1947年:阿普尔顿(英国)高层大气物理性质的研究,发现阿普顿层(电离层)
46、1948年:布莱克特(英国)改进威尔逊云雾室方法和由此在核物理和宇宙射线领域的发现
47、1949年:汤川秀树(日本)提出核子的介子理论并预言 介子的存在
48、1950年:塞索·法兰克·鲍威尔(英国)发展研究核过程的照相方法,并发现π介子
49、1951年:科克罗夫特(英国)、沃尔顿(爱尔兰)用人工加速粒子轰击原子产生原子核嬗变
50、1952年:布洛赫、珀塞尔(美国)从事物质核磁共振现象的研究并创立原子核磁力测量法
51、1953年:泽尔尼克(荷兰)发明相衬显微镜
52、1954年:马克斯·玻恩(英国)在量子力学和波函数的统计解释及研究方面作出贡献;博特(德国)发明了符合计数法,用以研究原子核反应和γ射线
53、1955年:拉姆(美国)发明了微波技术,进而研究氢原子的精细结构;库什(美国)用射频束技术精确地测定出电子磁矩,创新了核理论
54、1956年:布拉顿、巴丁(犹太人)、肖克利(美国)发明晶体管及对晶体管效应的研究
55、1957年:李政道、杨振宁(美籍华人)发现弱相互作用下宇称不守衡,从而导致有关基本粒子的重大发现
56、1958年:切伦科夫、塔姆、弗兰克(苏联)发现并解释切伦科夫效应
57、1959年:塞格雷、欧文·张伯伦(OwenChamberlain)(美国)发现反质子
58、1960年:格拉塞(美国)发现气泡室,取代了威尔逊的云雾室
59、1961年:霍夫斯塔特(美国)关于电子对原子核散射的先驱性研究,并由此发现原子核的结构;穆斯堡尔(德国)从事γ射线的共振吸收现象研究并发现了穆斯堡尔效应
60、1962年:达维多维奇·朗道(苏联)关于凝聚态物质,特别是液氦的开创性理论
61、1963年:维格纳(美国)发现基本粒子的对称性及支配质子与中子相互作用的原理;梅耶夫人(美国人.犹太人)、延森(德国)发现原子核的壳层结构
62、1964年:汤斯(美国)在量子电子学领域的基础研究成果,为微波激射器、激光器的发明奠定理论基础;巴索夫、普罗霍罗夫(苏联)发明微波激射器
63、1965年:朝永振一郎(日本)、施温格、费因曼(美国)在量子电动力学方面取得对粒子物理学产生深远影响的研究成果
64、1966年:卡斯特勒(法国)发明并发展用于研究原子内光、磁共振的双共振方法
65、1967年:贝蒂(美国)核反应理论方面的贡献,特别是关于恒星能源的发现
66、1968年:阿尔瓦雷斯(美国)发展氢气泡室技术和数据分析,发现大量共振态
67、1969年:盖尔曼(美国)对基本粒子的分类及其相互作用的发现
68、1970年:阿尔文(瑞典)磁流体动力学的基础研究和发现,及其在等离子物理富有成果的应用;内尔(法国)关于反磁铁性和铁磁性的基础研究和发现
69、1971年:加博尔(英国)发明并发展全息照相法
70、1972年:巴丁、库柏、施里弗(美国)创立BCS超导微观理论
71、1973年:江崎玲于奈(日本)发现半导体隧道效应;贾埃弗(美国)发现超导体隧道效应;约瑟夫森(英国)提出并发现通过隧道势垒的超电流的性质,即约瑟夫森效应
72、1974年:马丁·赖尔(英国)发明应用合成孔径射电天文望远镜进行射电天体物理学的开创性研究;赫威斯(英国)发现脉冲星
73、1975年:阿格·N·玻尔、莫特尔森(丹麦)、雷恩沃特(美国)发现原子核中集体运动和粒子运动之间的联系,并且根据这种联系提出核结构理论
74、1976年:丁肇中、里希特(美国)各自独立发现新的J/ψ基本粒子
75、1977年:安德森、范弗莱克(美国)、莫特(英国)对磁性和无序体系电子结构的基础性研究
76、1978年:卡皮察(苏联)低温物理领域的基本发明和发现;彭齐亚斯、R·W·威尔逊(美国)发现宇宙微波背景辐射
77、1979年:谢尔登·李·格拉肖、史蒂文·温伯格(美国)、阿布杜斯·萨拉姆(巴基斯坦)关于基本粒子间弱相互作用和电磁作用的统一理论的贡献,并预言弱中性流的存在
78、1980年:克罗宁、菲奇(美国)发现电荷共轭宇称不守恒
79、1981年:西格巴恩(瑞典)开发高分辨率测量仪器以及对光电子和轻元素的定量分析;布洛姆伯根(美国)非线性光学和激光光谱学的开创性工作;肖洛(美国)发明高分辨率的激光光谱仪
80、1982年:K·G·威尔逊(美国)提出重整群理论,阐明相变临界现象
81、1983年:萨拉马尼安·强德拉塞卡(美国)提出强德拉塞卡极限,对恒星结构和演化具有重要意义的物理过程进行的理论研究;福勒(美国)对宇宙中化学元素形成具有重要意义的核反应所进行的理论和实验的研究
82、1984年:卡洛·鲁比亚(意大利)证实传递弱相互作用的中间矢量玻色子[[W+]],W-和Zc的存在;范德梅尔(荷兰)发明粒子束的随机冷却法,使质子-反质子束对撞产生W和Z粒子的实验成为可能
83、1985年:冯·克里津(德国)发现量子霍耳效应并开发了测定物理常数的技术
84、1986年:鲁斯卡(德国)设计第一台透射电子显微镜;比尼格(德国)、罗雷尔(瑞士)设计第一台扫描隧道电子显微镜
85、1987年:柏德诺兹(德国)、缪勒(瑞士)发现氧化物高温超导材料
86、1988年:莱德曼、施瓦茨、斯坦伯格(美国)产生第一个实验室创造的中微子束,并发现中微子,从而证明了轻子的对偶结构
87、1989年:拉姆齐(美国)发明分离振荡场方法及其在原子钟中的应用;德默尔特(美国)、保尔(德国)发展原子精确光谱学和开发离子陷阱技术
88、1990年:弗里德曼、肯德尔(美国)、理查·爱德华·泰勒(加拿大)通过实验首次证明夸克的存在
89、1991年:皮埃尔·吉勒德-热纳(法国)把研究简单系统中有序现象的方法推广到比较复杂的物质形式,特别是推广到液晶和聚合物的研究中
90、1992年:夏帕克(法国)发明并发展用于高能物理学的多丝正比室
91、1993年:赫尔斯、J·H·泰勒(美国)发现脉冲双星,由此间接证实了爱因斯坦所预言的引力波的存在
92、1994年:布罗克豪斯(加拿大)、沙尔(美国)在凝聚态物质研究中发展了中子衍射技术
93、1995年:佩尔(美国)发现τ轻子;莱因斯(美国)发现中微子
94、1996年:D·M·李、奥谢罗夫、R·C·理查森(美国)发现了可以在低温度状态下无摩擦流动的氦同位素
95、1997年:朱棣文、W·D·菲利普斯(美国)、科昂·塔努吉(法国)发明用激光冷却和捕获原子的方法
96、1998年:劳克林、霍斯特·路德维希·施特默、崔琦(美国)发现并研究电子的分数量子霍尔效应
97、1999年:H·霍夫特、韦尔特曼(荷兰)阐明弱电相互作用的量子结构
98、2000年:阿尔费罗夫(俄国)、克罗默(德国)提出异层结构理论,并开发了异层结构的快速晶体管、激光二极管;杰克·基尔比(美国)发明集成电路
99、2001年:克特勒(德国)、康奈尔、卡尔·E·维曼(美国)在“碱金属原子稀薄气体的玻色-爱因斯坦凝聚态”以及“凝聚态物质性质早期基本性质研究”方面取得成就
100、2002年:雷蒙德·戴维斯、里卡尔多·贾科尼(美国)、小柴昌俊(日本)“表彰他们在天体物理学领域做出的先驱性贡献,其中包括在“探测宇宙中微子”和“发现宇宙X射线源”方面的成就。”
101、2003年:阿列克谢·阿布里科索夫、安东尼·莱格特(美国)、维塔利·金茨堡(俄罗斯)“表彰三人在超导体和超流体领域中做出的开创性贡献。”
102、2004年:戴维·格罗斯(美国)、戴维·普利策(美国)和弗兰克·维尔泽克(美国),为表彰他们“对量子场中夸克渐进自由的发现。”
103、2005年:罗伊·格劳伯(美国)表彰他对光学相干的量子理论的贡献;约翰·霍尔(JohnL.Hall,美国)和特奥多尔·亨施(德国)表彰他们对基于激光的精密光谱学发展作出的贡献。
104、2006年:约翰·马瑟(美国)和乔治·斯穆特(美国)表彰他们发现了黑体形态和宇宙微波背景辐射的扰动现象。
105、2007年:法国科学家艾尔伯·费尔和德国科学家皮特·克鲁伯格,表彰他们发现巨磁电阻效应的贡献。
106、2008年:日本科学家南部阳一郎(YoichiroNambu),表彰他发现了亚原子物理的对称性自发破缺机制。日本物理学家小林诚(MakotoKobayashi),益川敏英(ToshihideMaskawa)提出了对称性破坏的物理机制,并成功预言了自然界至少三类夸克的存在。
107、2009年:美籍华裔物理学家高锟因为“在光学通信领域中光的传输的开创性成就”而获奖;美国物理学家韦拉德·博伊尔(WillardS.Boyle)和乔治·史密斯(GeorgeE.Smith)因“发明了成像半导体电路——电荷藕合器件图像传感器CCD”获此殊荣。
108、2010年:瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布,将2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。
109、2011年:美国加州大学伯克利分校天体物理学家萨尔·波尔马特、美国/澳大利亚物理学家布莱恩·施密特以及美国科学家亚当·里斯因“通过观测遥远超新星发现宇宙的加速膨胀”获得2011年诺贝尔物理学奖。
110、2012年:法国巴黎高等师范学院教授塞尔日·阿罗什、美国国家标准与技术研究院和科罗拉多大学波尔得分校教授大卫·维因兰德因“发现测量和操控单个量子系统的突破性实验方法”获得2012年诺贝尔物理学奖。
111、2013年:比利时理论物理学家弗朗索瓦·恩格勒和英国理论物理学家彼得·希格斯因希格斯玻色子(上帝粒子)的理论预言获2013年诺贝尔物理学奖。
112、2014年:日本科学家赤崎勇、天野浩和美籍日裔科学家中村修二,因发明蓝色发光二极管(LED)获2014年诺贝尔物理学奖。
113、2015年:日本科学家梶田隆章(Takaaki Kajita)和加拿大科学家阿瑟·麦克唐纳(Arthur B. McDonald),因在发现中微子振荡方面所作的贡献分享2015年诺贝尔物理学奖。
114、2016年:三位美国科学家戴维·索利斯、邓肯·霍尔丹和迈克尔·科斯特利茨,因在理论上发现了物质的拓扑相变以及在拓扑相变方面作出的理论贡献分享2016年诺贝尔物理学奖。
115、2017年:三位美国科学家杰弗里·霍尔(Jeffrey C. Hall), 迈克尔·罗斯巴什(Michael Rosbash)以及迈克尔·杨(Michael W. Young),因发现控制昼夜节律机制而获得2017年诺贝尔物理学奖