中南大学凝聚态物理考研

大家好，今天小编给大家介绍的是关于超流性的知识。下面就跟着小编一起来看看吧！在卡麦林-昂内斯成功地液化了氢后，这种极低温下出现的一些有趣现象一直是世界上一些有名的实验室的主要研究对象。苏联的卡皮查是在这方面作出了杰出贡献的科学家之一。他从1921-1924年一直在剑桥大学卡文迪什实验室作卢恶福的助手。卡皮查从事磁学研究，他对自己的每项重要研究都有独到的见解，并把这些研究转到尽可能低的温度下进行。1930年，卡皮查成为英国皇家学会蒙德实验室主任。1934年，他回苏联访问后未再返英国。苏联政府为他新建了莫斯科物理问题研究所，并从英国购买了他在剑桥所使用的全套设备，使他能继续他的研究工作。1938年，卡皮查发现，当液氢从4K冷却到2K时，突然变成一种过去从未见过的液体。他把以这种形式存在的被氢称为氢Ⅱ，把普通的液氢称为氢Ⅰ，氦Ⅰ和氢Ⅱ两相的转变温度称为入点。卡皮查发现，氢Ⅰ可以从盖得很严的容器中逃逸出来，可以迅速流过很细的毛细管和裂缝，其粘滞系数可以看作是零。卡皮查把这种性质称为超流动性，并认为氢Ⅰ是原子有完美次序的宏观量子态。与卡皮查同时，英国物理学家艾伦和迈斯内在剑桥也发现了这个现象。他们的结果和卡皮查的结果发表在同期的英国《自然》杂志上。他们发现，被氢可以很容易地流过直径为几分之一微米的毛细管，它的粘滞性只是水的十亿分之一。同年，牛津大学的唐特和德国出生的门德耳松还发现，液氯能在任何浸在其内的固体表面上形成只有几十个原子厚度的薄膜，井沿着固体表面迅速蔓延。他们还发现，这种超流动性有临界速度，当强迫流动的速度超过临界速度时，超流动性就破坏了。浓氢还有一个奇异的效应叫做喷泉效应。用一个U型两端开口容器填以极细的金刚砂细粉置于液氨池中，其中一端连接一个极细玻璃管并使玻璃管仲出到池内液面以上。当对另一端用灯光照射或加热丝加热时，液氮会从孔中喷出，犹如喷泉。这种效应是艾伦在1938年发现的。1939年唐特和门德耳松发现了它的逆效应，即液氧经极细的金刚砂粉流出时，容器内的温度略有升高。在发现了液氦的这些奇异的现象后，超流性的理论研究也得到重大进展。这方面贡献最大的是苏联物理学家朗道。朗道从1937年起就和卡皮查一道研究超导和超流。他把量子理论应用于液氧的超流现象，于1941年提出二流体模型。他认为，液氦是由相互独立而又相互参透的两部分流体所组成：一部分是正常流体，熵和粘滞性均不为零，性质与普通流体相同；另一部分是超流体，其熵和粘滞性均为零。超流部分处于基态，正常部分处于激发态，在绝对零度时，整个体系处于基态，即正常流体密度为零，随着温度增加，正常流体密度逐渐增加。正常流体的运动携带熵，超流部分不携带熵。这个模型成功地解释了液氦的许多奇异现象。朗道的模型还成功地预言了在液氢中存在第二声。普通的振动波——声波称为第一声，在流体中的第一声是指流体密度变化的波动过程。液氦中的第二声是一种弱阻尼温度波，或称热波，熵波，其速度为20米/秒。第二声传播时正常部分与超流部分相向运动，整个流体静止。第二声波的存在，已于1944年得到了实验证实。液氢中还存在第三声和第四声。第三声是由于氢膜的流动在液体表面形成的一种表面波。第四声是存在于极细的填以多孔介质的超流管道中的密度波。氯有两种同位素，其中一种原子量为4，是最常见的，还有一种原子量为8，氢8同样也能液化，但它在性质上与氨4很不相同。氢8和氢4分别服从费密统计和玻色统计，1956-1958年朗道建立了费密液体的普遍理论，成功地解释了液氢3的特有性质，并预言在液氢8中当温度低于0.1K时会出现一种无碰撞声波，他把这种新型的激发称为第零声。长期以来，人们所谓的超流动性都是在液氢4中发现的。上述那些奇异的性质都是在被氢4中观测到的。1972年有了新的重大进展，奥舍罗夫和大卫·李等人在2mK的低温下发现了两个新的液氢3相，实验确认它们都是超流相，并有不寻常的磁学性质。目前，液氢8超流相的研究被认为是重要的基础研究，因为对这些新性质的研究产生的新理论方法不仅可以用于说明液氢3超流相，还是研究其它物理学领域的基本方法。超流氢8所用的理论研究方法是沿用P态BCS理论。中子星上的物质按其结构来说很像液氢8相，但它可能有S态或P态对，从另一方面来说，液氢3的实验可以看作是中子星过程的模拟。超低温的实验使人们有可能发现以前被认为是粒子物理学研究对象的一些基本物理性质，正是在这些液纸8相中，字称做坏的宏观形式被精确地探测出来。在这方面尚需有更精密的测量仪器和更低的温度。此外，液氮3超流相所具有的各种性质会在今后进一步促进低温技术的发展，并使测量仪器灵敏度提高，为进行mK温区的基础研究创造条件。之前小编还有个疑问，因为存在重力，为什么还会出现超流现象？重力存在也可以发生毛细现象，水的表面张力会使细管中凹形的液面趋向变平，而细管中狭小的面积却承载了整个液面变平的趋势，即在整个液面上大气压力等的影响下，产生毛细现象。而超流版的毛细现象阻力几乎为零，所以出现喷泉现象。至于超流为何阻力几乎为零，牵扯到量子效应，我的猜想解释：阻力本来就是电磁力，即电荷相互的作用，超低温时，液体分子内玻色子都凝聚在最低能级，动量为零的状态，根据不确定性原理，这时玻色子位置的不确定性极大，与液体接触的物体上的电荷也可能动量低而位置不确定性大，这时电荷相互之间的作用与非超低温时完全不同，无法形成正常的电磁阻力，表现为阻力几乎为零，即超流。好了，今天小编就给大家介绍到这里，如果你也有好的想法，不妨在下方评论区内给我留言吧！

一、前言介绍关于择校，因为我本身就是211的，所以最低的选择我也会选和211水平相当的院校。经过比较和自己发展的考虑，最后把学校确定在大连理工，建议大家在择校的时候多去考研文库搜搜历年的报考数据。学弟学妹在择校时应综合自己的愿望、考研难易程度以及未来规划定居城市来考虑。我作为一个已经上岸的学姐，我希望我的这篇经验可以帮到大家，让大家少走弯路岔路。二、具体复习策略英语英语阅读理解老师很多，大家按照自己的喜好选择，因为每个老师都有自己的方法和技巧，但可能也会有相冲突的点，所以选定一个老师很重要，如果你是基础比较差的话，不推荐大班课，推荐新祥旭一对一英语辅导，你可以自己先比较一下。大小作文去年考研都有很大相似地方，小作文背模板，大作文背一些万能句型就很好了。政治用书推荐：一千题、核心考案、风中劲草、考前各种各样模拟卷。实际上我只用了一本1000题，非常有价值，应该至少做两遍，有时间的能刷几遍刷几遍。后期如果1000题掌握了就开始刷其他的题，最后阶段背肖四肖八，我觉得四套卷的主观题足够应付考试难度了，学有余力的同学可以再背诵小黄书或者其它的背诵资料。专业课专业课是601数学物理方法和806量子力学。题型涉及简答题、计算题、应用题、推导、证明。根据题型就可以确定一个大概的复习方向，基础的概念的简答肯定是要背的，然后计算能力也是重点，书上的定理和方法要学会推导。难度是比较大的，806难度相对低一些，但是需要有良好的逻辑思维。虽然相比其他专业背诵的成分不是特别多，但是还是建议大家进行经常性的记忆总结，复盘。如果说你有意向跨考的话，还是有一些难度的，推荐你在新祥旭报个一对一的辅导班，跟着直系的学姐学长学习。三、小结2020年由于疫情影响，复试改为线上复试。考研是个漫长的过程，途中风风雨雨，荆棘丛生，要走完这段路，需要的是坚持，需要的是不断的从堕落中重生。不论你遇到什么困难，相信自己，你一定能解决它的。祝你一战成硕！

大家考研进行的怎么样啦？今天小编给大家带来一篇各省最难考的大学给大家增长一点考研择校常识，大家学习累的时候可以多看看，了解一下中国院校的情况~安徽：中国科学技术大学中国科学技术大学坐落于安徽省合肥市，由中国科学院直属，中央直管副部级建制，是一所以前沿科学和高新技术为主、兼有特色管理和人文学科的综合性全国重点大学，位列A类世界一流大学建设高校、211工程、985工程，首批20所学位自主审核高校之一。中国科学技术大学是一所学术氛围浓厚的高校，有“千人一院士”之说（一千个学生中未来有一个院士），其毕业生质量之高是全国乃至全世界都有目共睹的。如果大家真心想做学术搞科研，中科大是非常不错的选择哦~考研难度在全国排前十！青海：青海大学青海大学，位于青海省省会西宁市，教育部与青海省人民政府“部省合建”高校，国家”世界一流学科建设高校“，国家“211工程”重点建设大学，14所国家“中西部高校综合实力提升工程”高校之一。青海大学综合实力应该是在所有211大学中位于靠后的位置。不过该学校的医学院还是很厉害的。该校是清华大学、西北农林科技大学、中国地质大学等国家重点高校对口支援，如果想要一个211大学的学历的话，可以选择这所大学。江苏：南京大学南京大学坐落于江苏省南京市，前身是三江师范学堂，是中华人民共和国教育部直属、中央直管副部级建制的综合性全国重点大学，也是历史悠久、声誉卓著的百年名校，位列首批国家“双一流“世界一流大学A类建设高校、”211工程“、”985工程”。南京大学的考研难度，就和它的名字一样“难进”，在全国难考大学榜单里面排到前十位。湖南：中南大学湖南大学和中南大学一直在争谁是湖南第一的名分。从实力上来说，也许很难一下子就得出判断。但是，从多年的录取分数指数来看，中南大学略高于湖南大学，成为湖南最难考的大学。中南大学在全国院校考研难度排行榜，排前40名！陕西：西安交通大学西安交通大学位于古都西安，是国家“七五”、“八五”首批重点建设高校，是全国重点综合性研究型大学，是国家“211工程”首批重点建设的七所大学之一，“985工程”首批重点建设的九所高校之一。学校有8个国家一级重点学科，8个国家二级重点学科，3个国家二级重点（培育）学科，27个省（部）级一级重点学科，155个省（部）级二级重点学科。考研难度排全国前20！山东：山东大学山东大学是由中国教育部直属，中央直管副部级建制，是一所综合性全国重点大学，位列“211工程”“985工程”“世界一流大学和一流学科”。考研难度全国前40~吉林：吉林大学吉林大学是教育部直属的全国重点综合性大学，“985工程”“211工程”重点建设高校。近几年来，吉林大学名气和实力有点下滑，但依旧是吉林省的最难考高校，考研难度全国排前60~贵州：贵州大学贵州大学是教育部与贵州省人民政府合作共建的国家"211工程"全国重点建设综合性大学。2017年9月，入选国家首批世界一流学科建设高校名单。作为B区211，近两年也逐渐成为报考热门。河北：燕山大学如果不算华北电力大学保定校区、东北大学秦皇岛分校的话，整个河北省仅有的一所211院校河北工业大学，还是在天津的地界。因此本土学校名气最大最难考的也只有这所，被作为“四非”第一校的燕山大学了。对比下来，这完全跟其高考教育大省的名头划不上等号。可即使如此，该校在省内还是顶尖翘楚！最强专业是机械工程，在全国第四轮学科评估中获得A-，实力不俗！甘肃：兰州大学兰州大学是中华人民共和国教育部直属全国重点大学，中央直管副部级建制，由国家国防科技工业局与教育部共建，国家“双一流”“985工程”“211工程”重点建设高校。之前由于位置偏远，不被大家看好。但是近些年，兰大的报考热度直线上升，不管是高考还是考研，都是大家争相报考的院校。虽是B区院校，但考研难度很难！辽宁：大连理工大学大连理工大学坐落于辽宁省大连市，是中国教育部直属的全国重点大学，由教育部与国家国防科技工业局共建，以及教育部、辽宁省、大连市重点共建，是国家“双一流”世界一流大学A类建设高校，国家“985工程”“211工程”重点建设高校。大连理工大学是中国著名的“四大工学院”之一，考研难度能排到前50！福建：厦门大学厦门大学坐落于福建省厦门市，直属教育部，是中央直管副部级建制的综合性研究型全国重点大学，被誉为“南方之强”，是国家“双一流”世界一流大学建设高校，国家“211工程“和“985工程”重点建设高校。考研难度全国前20！湖北：武汉大学武汉大学坐落于湖北省武汉市，是由中国教育部直属的全国重点大学，前身是湖广总督张之洞在武昌创办的自强学堂，由原武汉大学与武汉水利电力大学、武汉测绘科技大学、湖北医科大学合并组建而成，是国家首批“双一流”建设高校，985工程、211工程重点建设高校。考研难度全国前20！四川：四川大学四川省最难考的大学是四川大学还是西南财经大学，这个还有些争议。而且，近两年电子科技大学也发展迅猛。不过如果是财经类专业考研的话，肯定是西南财经难考的。按照综合的来说，可能四川大学会难一些。重庆：重庆大学重庆大学坐落于中央直辖市重庆，是中共中央直管、教育部直属副部级全国重点大学，是国家31所副部级中管高校之一。享有“嘉陵与长江相汇而生重庆，人文与科学相济而衍重大”的美誉。全国考研难度排行可以排到前45名~上海：复旦大学复旦大学是由中华人民共和国教育部直属，中央直管副部级建制，位列“211工程”、“985工程”。学校有17个学科领域进入ESI前1%，其中，理科化学、材料科学、临床医学进入全球1 %。文科也有人文学实力、社会科学实力在南方均位居头一。考研难度排前五！ps：上海的高校都不好考，同济大学，上海交通大学也很难考，如果是财政、金融类专业的话，上海财经大学可能是最难考的。天津：南开大学南开大学很低调，很低调。在平常的新闻报道中，很少能够看到他的身影，但已在学术和实力比拼上，它的身影倒是很常见。南开大学坐落于天津市南开区，是中国教育部直属的重点综合性研究型大学，学科门类覆盖文、史、哲、经、管、法、理、工、农、医、教、艺等，属于“211工程”“985工程”“世界一流大学和一流学科”，是“学府北辰”之一。学术实力让它在考研难度上很难低调，在全国难考大学榜单能排到前15名。北京：清华、北大如果要说北京很难考的大学，北京大学和清华大学真的是难分伯仲！2020考研有近3万考生报考北京大学硕士研究生，有18000余名考生报考清华大学硕士研究生。不过报考人数还不能评比出哪所更难考，只能说，清华的理科排头一，文科排第二。而北京大学录取难度正好倒过来，文科头一，理科第二。黑龙江：哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学本部位于黑龙江省哈尔滨市，由中华人民共和国工业和信息化部直属、中央直管副部级建制，国家首批985工程、211工程、世界一流大学建设高校A类。全国第四轮学科评估，哈工大共有17个学科位列A类，位于A类学科数占参评学科总数比率在全国高校排名第六位。考研难度全国能排到前25名~河南：郑州大学郑州大学是河南唯一的211院校，是一流大学建设高校和“部省合建”高校。世界一流学科建设学科：临床医学、材料科学与工程、化学；国家重点学科：凝聚态物理、材料加工工程。入选双一流院校之后，郑大报考热度持续上涨，竞争激烈。云南：云南大学云南大学2020研究生招生考试报名人数达21867，再创历史新高。这所B区211可谓十分紧俏，虽然综合实力在全国范围不算拔尖，但考研难度也不小。山西：太原理工大学太原理工大学，是山西省唯一的一所211重点工程大学，山西大学虽然是百年老校，但既非211工程，也非985工程，在2020年软科中国大学新生质量排名中，太原理工大学遥遥领先于山西大学。山西大学的学科方面更侧重于文科，国家的重点学科有2个，太原理工大学主要是以理科为主，国家重点的学科有3个，在省重点学科方面，太原理工大学也略多于山西大学。广西：广西大学广西大学是教育部与广西壮族自治区人民政府共建省部共建大学，位列“211工程”、“世界一流学科建设高校”。同样是B区211，也是颇受考研人的关注。江西：南昌大学南昌大学是国家“双一流”计划世界一流学科建设高校，是江西省唯一的国家“211工程”重点建设高校，是教育部与江西省部省合建高校，是江西省高水平大学整体建设高校。近些年，南昌大学的报考热度也很高！海南：海南大学海南大学是国家“211工程”重点建设大学，国家“双一流”建设高校，在海南岛上有着响当当的牌位，社会影响力也在逐渐提高。国家重点学科：作物遗传育种、植物学、作物栽培学与耕作学(培育)。世界一流学科：作物学海南大学被称为政策性211大学，实力在211大学中算是靠后一些得了，也因此这类学校的研究生相对好考，但是毕竟是211大学，报考的话也要准备充分才可以。新疆：新疆大学位于新疆维吾尔自治区首府乌鲁木齐，是国家“双一流”世界一流大学建设高校、综合性全国重点大学、教育部与新疆维吾尔自治区人民政府合作共建高校、国家“211工程”重点建设高校、国家西部大开发重点建设高校。新疆大学在今年火了一把，会计专硕扩招近500人，导致1.5万名考生抢99个调剂名额。广东：中山大学坐落于广东省广州市，由孙中山先生创办，是教育部、国家国防科技工业局和广东省共建的全国重点大学，位列首批国家“双一流”A类、“985工程”“211工程”。考研难度全国前20！西藏：西藏大学西藏大学是西藏自治区所属的综合性大学，是列入教育部直属高校序列的教育部与西藏自治区人民政府合建高校，国家“211工程”重点建设大学，国家“双一流”世界一流学科建设高校，国家“中西部高校基础能力建设工程”支持高校。对于对地区没有要求的同学来说，西藏大学作为一个211大学，性价比还是挺高的！西藏大学的师资力量和教育资源在国内并不差，无外乎是外部的客观因素影响制约了发展，国家每年都会大力投入各类资源到西藏大学支援高校建设。内蒙古：内蒙古大学内蒙古大学，于1957年始建，坐落于内蒙古呼和浩特，是新中国成立后在少数民族地区最早创立的一所全国重点综合性大学，以蒙古学和动物学著称于世，培育了中国首例、首批试管绵羊、试管牛，位列国家“211工程”“双一流”世界一流学科建设高校。内蒙古大学近年来是考研调剂的热门院校，竞争也是比较激烈的。尤其是一些比较好的专业，考研难度也是比较大的。浙江：浙江大学浙江大学坐落于浙江省杭州市，由中华人民共和国教育部直属，中央直管副部级建制的一所综合性全国重点大学，是中国人自己最早创办的新式高等学校之一，曾被誉为“东方剑桥”，位列“211工程”“985工程”“世界一流大学和一流学科”。对于全国考生来说，它美丽妖娆却非常难追，其难追程度绝对可以排进全国前五。宁夏：宁夏大学宁夏大学，坐落于宁夏回族自治区首府银川市，是教育部与自治区人民政府“部区合建”高校，国家“一流学科”建设高校，国家“211工程”重点建设高校。宁夏大学考研难度总体上是上升的，撇开今年宁大中文压分的问题，宁大近些年的考研竞争还是很激烈的，毕竟是211大学。以上就是各省最难考的大学合集，大家有没有不同的意见，评论区讨论起来~

大家好，今天小编给大家介绍的是关于宏观量子现象的知识。下面就跟着小编一起来看看吧！在人们利用极低温极大地降低了热扰动之后，有些物质表现出超导电性、超流动性等奇异的特性。由于这是大量粒子的量子性质突出地表现出来的结果，这些现象又称宏观量子现象。早在上个世纪，人们就认识到，纯金属样品的电阻率随温度的下降而减小，由此向往着可能实现零电阻的迷人前景。卡麦林-昂内斯在成功地液化了氢后，就和他的学生们立即做实验来研究电阻率是否会随温度的下降而继续下降。为了排除杂质的影响，他们选择当时可以得到的纯度极高的金属汞为样品，先将录，冷却到-40℃以下，使它凝固成一条线，然后冷却到-269℃，在汞线上通几毫安的电流，并测它两端的电压。结果，出人意料的发现，电阻率并不是随温度下降逐渐趋于零，而是在4.2K附近突然变为零，也就是说，电阻会突然消失。实验还发现，铅在7.2K时也具有同样的效应。他们把这种现象称为“超导电现象”。在当时的实验条件下，用仪表测量来证实达到零电阻是不可能的，于是他们设计了一个精巧的实验：将一个金属环放在磁场中，使它们冷却到超导转变温度以下，然后撤去磁场。结果，环内的感生电流便持续流动下去。当时，荷兰科学家立刻意识到，这种现象可能对电工技术有重要潜在意义，特别是可用来制造高场强的电磁铁。1913年，他们造了一个铅制线圈，期望使它在4.2K下产生高强磁场。但结果却令人扫兴，线圈在内场只有几百高斯时，就转变到了正常态。进一步的实验表明，当超导体的外场大于一定值时，超导电性就被破坏。超导电性的研究在第一次世界大战期间基本上中断了。二十年代以后又很快发展起来，特别是有越来越多的实验室具备低温设备，超导电性的物理图像逐步建立起来。但在五十年代以前，只有宏观的唯象理论，直到1957年超导电性才从微观上得到解释。在两次世界大战的间隙年代里，柏林的迈斯纳实验室是最丰产的实验室之一。1933年，迈斯纳通过实验表明，对于纯净的、无应力的超导体，其内部的磁通不仅保持不变，而且实际上为零。这种性质叫做完全抗磁性，也称迈斯纳效应。迈斯纳的发现对人们认识超导态的本质有重要的意义。长期以来，人们从零电阻出发，以为超导体只不过是电阻为零的理想导体，而完全抗磁性的发现，使人们认识到超导态是一个真正的热力学态。人们认识到，超导体有两个基本特性：完全电导性和完全抗磁性。在超导电性的理论方面，1934年荷兰物理学家戈尔特和卡西米尔提出了一个模型，认为金属内部有两种流体：正常流体和超导流体，它们的相对数量随温度和磁场而改变。1935年，从纳粹德国来到英国的伦敦兄弟提出了描述超导体的宏观电动力学方程-伦敦方程。他们认为，超导体中的电子由两部分组成，一部分与普遍导体中的电子相同，称为正常电子，遵守欧姆定律；另一部分运动时不受任何阻力，称为超导电子。伦敦方程是根据超导体的完全导电性和完全抗磁性提出的关于超导电子运动规律的方程。在伦敦兄弟之后，还有人提出了超导的唯象理论，如皮帐德理论，京茨堡-朗道理论和戈科夫理论等，虽然这些理论比伦敦方程有一定改进，但却不能解释产生超导电性的原因。为了对超导体进行精确解释需要量子理论，第一个提出应基于量子理论来解释超导电性的是F.伦敦。早在1935年，他就提出超导体是一个宏观量子系统。其理论的预言之一，是通过超导环的磁通量应是量子化的，这一预言在1962年被证实了，但其中的一项被修正，后来，德国出生的英国物理学家弗罗里希又作了重要的发展。他在1950年提出电子和点阵振动之间的相互作用导致电子间的相互吸引，这种相互作用依赖于一个电子把能量传给点阵，再从点阵传给另一个电子。1956年，库柏提出，无论多么微弱的吸引力都能使传导电子对凝聚成束缚态。次年，巴丁、库柏和美国物理学家施里弗阐明了金属中的电子怎样结合成对。当这些成对的电子有相同的总动量时，超导体处于最低能态。电子对的相同动量是由电子之间的集体相互作用引起的，它在一定条件下导致超流动。电子对的集体行为意味着宏观量子态的存在。这一超导的微观理论称为BCS理论，它成功地推论出大多数超导体的许多性质。BCS理论是基于准自由电子模型，在电子声子作用很弱的前提下建立起来的理论。后来发现某些超导体的一些现象与BCS理论的预言不一致，于是在BCS理论的基础上发展了超导强耦合理论，对这些分歧作了很好的解释。目前，超导电性在科学技术领域中已经有了广泛的应用，特别是超导磁体在应用技术上已比较成熟。现在许多国家的实验室都拥有场强高于10特斯拉的超导磁体，用来开展物理、化学和生物学研究。例如，在高能物理实验中，一般用直流超导磁体作粒子探测器磁体、粒子聚焦和偏转系统的磁体，现在在西欧核研究中心气泡室用的磁体便是长期运转中最大的一个直流超导磁体；在同步加速器中一般用脉冲超导磁体，如美国费密实验室、布洛海文实验室都已将脉冲磁体用于同步加速器中。在工业方面超导电性也有着广泛的应用，遍及力能、电机、交通运输、空间技术等各个方面。例如，现在美国、日本、法国、苏联等国都在进行超导电机和超导磁流体发电的试验；许多国家都用超导磁体作受控热核堆的等离子体约束磁场，目前，洛斯阿拉莫斯正在作大型超导磁体的贮能实验。在交通运输方面，日本最先设计出超导悬浮列车，时速500公里/小时，样机已在东京一大阪间进行了表演。在空间技术中虽然应用超导磁体的起步时间不长，但也有许多设想已经实现，如超导磁体轨道、火箭内磁力系统、宇宙辐射用磁分析器等等。好了，今天小编就给大家介绍到这里，如果你也有好的想法，不妨在下方评论区内给我留言吧！

大家好，今天小编给大家介绍的是关于物质磁性的知识。下面就跟着小编一起来看看吧！关于物质的磁性，我国早在战国时期，就已经发现磁石吸铁的现象。磁石是一种四氧化三铁矿石。我国古代四大发明之一的指南针，即利用磁石制成。虽然物质的磁性一直引起人们的极大兴趣，但一直未建立起有关磁性的理论。1820年，奥斯特发现电流的磁效应，揭示了磁和电的内在联系。后来，安培提出关于磁性分子电流的理论。按照这种学说，物质是由许多本来就具有磁矩的“磁性分子"构成的，而各个“分子”的磁矩则是由“分子”内部的某种“电流”引起的。但是，安培所说的“分子”不过是构成磁性物质的一些小单位，它不同于我们今天所理解的分子，而所谓“分子电流”也只不过是宏观电流的某种等效物，与我们今天对物质的认识相去甚远。在本世纪二十年代以前，物质磁性的研究处于唯象阶段，研究诸如磁化、去磁等现象。根据物质的磁化率及其温度关联，磁性可以分成三种主要的类型；抗磁性、顺磁性和铁磁性。抗磁性是物质在外磁场作用下表现出的磁化方向和外场相反的、十分微弱的磁性；磁化的强霸不随温度而变。早在1846年法拉第就指出，抗磁性是物质在原子层次上所具有的力图抵消外磁场的一种性质，就好像在外磁场作用下的线圈内，感应电流的磁场力图抵消外磁场的变化一样。顺磁性是物质在外磁场作用下出现的磁化方向和外场相同、十分微弱的磁性，其强度随温度升高而降低。1905年，法国物理学家郎之万提出了顺磁性理论。他指出，顺磁性是物质原子的永磁偶极子规则排列的结果。每个原子都有由一个或多个电子的轨道磁矩和自旋磁矩而产生的永磁偶极矩，在无外场时，热运动使磁矩取向无序，在有外场时，磁矩与外场取向相同。排列的程度与外磁场强度和热运动有关，当温度高时，热运动加强，对取向排列破坏就大，所以顺磁性会随温度升高而减少。铁磁性是物质表现出的磁导率很大，并随外场强度而改变的磁性。当外场加到某一强度时，会发生磁性饱和。1907年，法国物理学家外斯提出磁畴的概念，用以解释铁磁性。外斯认为，铁磁物质包含许多小的区域。在没有加外场时，这些区域就已具有磁化强度，称为自发磁化强度，整个铁磁物质的磁化强度是这些自发磁化强度的矢量和。这些小区域称为磁畴。磁畴内之所以存在自发磁化强度，是由于在晶体中存在着很强的内场。这个内场有使磁矩趋向互相平行的作用。而铁磁物质的磁化过程，则是在外场作用下各磁畴改变体积和取向，即磁矩同磁场方向比较相近的磁時体积增加，而磁矩沿其它方向的磁畴逐渐消失，以及磁畴内的磁矩方向转到与外场平行。当外场增加到一定程度时，所有磁畴的磁矩取向一致，这时就达到磁性饱和。居里在其早期的工作中也对铁磁性研究作出了贡献。他发现，当温度高于一定值时，铁磁物质会完全消失铁磁性而变为顺磁性物质，这个转变温度叫居里温度，不同的物质材料有不同的居里温度。磁性的微观理论是海森伯首先提出的，1928年他把量子力学引进了外斯的铁磁理论，依据局域化自旋交换解释了磁性的起源。后来布洛赫等人也做出了贡献。对磁学发展做出重大贡献的还有法国科学家内耳，他的工作对我们认识物质磁性的亚结构及其实际应用有很大影响。1932年，内耳发现了反铁磁性，这是由于在同一材料中有两种不同的铁磁亚点阵引起的，虽然它们每一个的磁性都很强，但由于它们的磁化方向相反，从整体上看，它们的铁磁性大部分互相抵消了。1948年，内耳又发现了亚铁磁性，并成功地解释了这些现象，其依据是点阵中不同原子位置上的电子自旋不同。根据这些研究结果制造的一系列磁性材料，对于电子学等工业领域的发展极为重要，尤其是对微波领域中的许多特殊应用，目前尚无其它同类器件可与之抗衡。磁学的基础研究后来又获得了进一步的发展，在这方面，美国物理学家安德森、范弗勒克等人作出了杰出的贡献，他们对磁性系统做了广泛深入的研究。此外，安德森发展了磁相互作用的超交换理论，即两个磁性原子通过另一个非磁性原子发生相互作用的理论，对实际应用很有价值。他还将对称破坏和集体模式的观念应用到反铁磁体的理论中。范弗勒克对固体磁学也作出很大的贡献。七十年代后，非晶态磁性成为磁学研究中最活跃的前沿之一。非晶态磁性材料是原子空间位置无序而自旋取向有序的材料，如玻璃态磁性金属。在七十年代发现了这种非晶态磁性材料后，几乎立刻就研究了制备方法。由于非晶态磁性材料的磁各向异性和磁滞很小，它们成为电力工业的重要材料，可用来制造变压器等。此外，它们还具有一般非，晶态材料的优点，成本低、对污染不敏感等等。因此，这方面的研究不仅是很有意义的基础研究，而且有重大实用价值。看到这里小编有话说，物质是由原子组成的，原子又是由原子核和围绕原子核运动的电子组成。正像电流能够产生磁场一样，原子内部带电粒子的运动也会产生磁矩：原子的磁性来源于原子中电子及原子核的磁矩。但原子核的磁矩很小，与电子磁矩相比可以忽略，而电子磁矩则包含了电子轨道磁矩和电子自旋磁矩。在很多磁性材料中，电子自旋磁矩要比电子轨道磁矩大得多。这是因为在晶体中，电子的轨道磁矩要受晶格场的作用，不能形成一个联合磁矩，所以对外不显示磁矩，这就是一般所谓的轨道动量矩和轨道磁矩的猝灭或冻结。所以很多固态物质的磁性主要不是由电子轨道磁矩引起的，而来源于电子自旋磁矩。这下你们明白了吗？好了，今天小编就给大家介绍到这里，如果你也有好的想法，不妨在下方评论区内给我留言吧！

据外媒消息，菲利普·沃伦·安德森于当地时间29日逝世，享年96岁。他是美国物理学家，1977年与内维尔·弗朗西斯·莫特和约翰·哈斯布鲁克·范扶累克荣获诺贝尔物理学奖。这位泰斗级人物，在物理学的多个研究领域都有建树，如量子相干、超导、核理论、固体物理、谱线、绝缘体中的交换作作用等，为现代半导体、计算机工业等多个领域奠定了基础。我们一起重温安德森教授的这篇文章，再次追寻大师对这个世界的思考吧。作者：P. W. Anderson翻译：郝刘祥校对：Nothing安德森(Philip W. Anderson, 1923-), 因”对磁性和无序体系电子结构的基础性理论研究”获1977年诺贝尔物理学奖.还原论的假设在哲学家中间可能仍然是一个富有争议的主题，但在绝大多数一线科学家中间，我想人们肯定都接受了。我们的心灵、我们的身体，以及所有有机物和无机物的运行机制，就我们所知而言，都被认为受同一组基本定律所支配；对于这一组基本定律，我们相信，除了某些极端情形之外，我们已经有了很好的理解。若是不假思索，人们往往会把下述命题看成是还原论的一个显而易见的推论：如果一切事物皆遵守同样的基本定律，那么只有那些研究真正是基础的东西的科学家才是探索这些定律的人。这实际上就等于说，他们不外是一些天体物理学家，一些基本粒子物理学家，一些逻辑学家和数学家等。这种观点，也是本文所反对的观点，在韦斯科夫（V. F. Weisskopf）的很有名的一段话中表述得最为清晰：[①]纵观20世纪科学的发展，人们可以看到两种潮流；鉴于缺乏更好的术语，我姑且称之为“内涵性（intensive）研究”和“外延性（extensive）研究”。简言之：内涵性研究探求基本定律，而外延性研究致力于按照已知的基本定律来解释现象。当然，这种区分并非没有含混之处，但就大多数情形而言还是很清晰的。固体物理学、等离子体物理学，或许还包括生物学，都属于外延性研究。高能物理学，以及核物理学中相当的一部分，都属于内涵性研究。相比于外延性研究，内涵性研究总是要少得多。新的基本定律一旦被发现，将其应用到迄今尚未解释的现象上来的研究活动便会蜂拥而至。因此，基础研究有两个维度。科学前沿边界甚长，从最新的内涵性研究，到刚刚从近期内涵性研究中催生出来的外延性研究，一直延伸到基于过去数十年内涵性研究的广阔而丰富的外延性研究。这段话的影响力，或许可以从这一事实看出：我听说，材料科学领域的一位领袖人物近期曾引用这段话，以敦促那些讨论“凝聚态物理学中的基本问题”的与会者承认，该领域几乎没有甚至根本就没有这样的问题，凝聚态物理学不过是外延性科学而已；而外延性科学，在他看来与器件工程差别不大。还原论vs构建论这种思维的主要错误在于，还原论假设绝没有蕴含“建构论”（constructionist）假设：将万物还原为简单基本定律的能力，并不蕴含从这些定律出发重建整个宇宙的能力。事实上，基本粒子物理学家关于基本定律的性质告知我们的越多，它们对于我们理解科学其余领域中的真正问题越不相关，对于解决社会问题就更不相关了。（图片来自网络）一旦面对尺度和复杂性的双重困难，建构论假设自然会站不住脚。大型和复杂的基本粒子集合体的行为，并不能按照少数基本粒子性质的简单外推来理解。事实上，在复杂性的每一个层次，都会有崭新的性质出现；在我看来，为理解这些新行为所进行的研究，本质上是同样基础性的。因此，在我看来，人们可以按下述设想将科学排列成一个大致为线性的层级：科学X的基本实体服从科学Y的定律。但这个层级结构并不意味着，科学X“仅仅是应用Y”。在每一个层级上，新的定律、概念和原理都是必不可少的，其所需要的想象力与创造力丝毫不亚于前一个层级。心理学不是应用生物学，生物学也不是应用化学。我本人所从事的多体物理领域或许比其他学科更接近于基础性的内涵性研究；在该领域，由于出现了非平凡的复杂性，我们已着手建立一种一般性的理论，以说明从量变到质变的转变是如何发生的。该理论即所谓的“对称性破缺”理论，它或许有助于表明，还原论的逆命题——建构论——是完全不能成立的。我将对此作一些基本的、不完整的解释，然后就其他层级上的类似情形和类似现象作些更一般的推测评论。在此之前，我想澄清两个可能的误解。首先，当我说尺度变化引起根本性的变化时，我的意思并不是指那个人们熟知的观念，即新尺度上的现象可能服从根本不同的基本定律，比如，宇宙学尺度上需要用广义相对论，原子尺度上则要用量子力学。我想应该承认，所有普通物质都服从电动力学和量子力学，我的讨论也主要限于普通物质（我前面说过，我们都必须从还原论出发，对此我深信不疑）。误解之二或许源于这样一个事实，即破缺对称的概念已被基本粒子物理学家借用过去了，但我要说，粒子物理学家仅仅是在类比的意义上使用这个概念，那里是否真有对称破缺，对我们来讲仍然是一个谜。让我们从一个尽可能简单的例子来开始讨论，那就是氨分子。我之所以选择它也是因为我在研究生阶段就与它打交道了。当时人人都熟悉氨，并用它来校准自己的理论或仪器，我也不例外。化学家会告诉你，氨分子“是”一个由带负电的氮原子和带正电的氢原子构成的三角形的金字塔，因此它有一个电偶极矩（μ），其负向指向金字塔的顶端。当时这在我看来不可思议，因为在我所学到的东西中，没有哪样事物有一个电偶极矩。教我们核物理的教授的确证明过，任何核都没有电偶极矩；鉴于他的论证基于空间和时间的对称性，该论证就应该是普遍成立的。不久我就明白了，事实上他们都是正确的（更准确地说，是并非不正确），因为他的表述很谨慎：任何处于定态的系统（即不随时间而变化的系统）都没有电偶极矩。如果氨分子的初态是上述非对称态，那么它不会长时间停留在那个态上。由于有量子隧道效应，氮原子会逃逸到氢原子三角形平面的另一侧去，从而将金字塔颠倒过来；事实上，这发生得非常快。这就是所谓的“反转”，其频率为3×1010每秒。真正的定态只能是非对称金字塔与其反转的平权叠加。这个叠加态确实没有电偶极矩（我要提醒读者，这里是高度简化的说法，详细内容请查阅教科书）。对称性与破缺我不打算在这里给出证明，但结论是：一个系统的态，如果是定态的话，其对称性必然与支配它的定律相同。理由很简单：在量子力学中，除非为对称性所禁戒，从一个态转变为另一个态的路径总是存在的。因此，如果我们从任意一个非对称态出发，系统都将跃迁到其他的态；唯当我们将所有可能的非对称态以对称的方式叠加起来，我们才能得到定态。在氨分子的情形，所涉及的对称性就是宇称——左手性与右手性的等价（基本粒子实验物理学家所发现的特定的宇称破坏与此不相关：那些效应太微弱了，影响不到普通的物质）。在看到氨分子没有电偶极矩、从而满足我们的定理之后，我们再来看看其他的情形，特别是那些越来越大的系统，看看它们的态与对称性是否总是相关。由更重的原子构成的类似的金字塔形分子是存在的。磷化氢PH3是氨分子的两倍重，也反转，但频率仅为氨分子的1/10。氢原子被重得多的氟原子所取代的三溴化磷分子PF3，在可测的水平上没有观测到反转，尽管理论上这种反转会在适当的时间间隔内发生。接下来，我们可以看看更复杂的分子，比如由大约40个原子构成的糖分子。对于这样的分子，我们不再期待他们会反转。生命有机体所制造的每个糖分子都是同一螺旋方向的，但无论是量子隧道效应，还是常温下的热扰动都不能使之发生反转。在这里，我们必须忘掉反转的可能性，同时抛开宇称的对称性：对称性定律不是被废除了，而是已经破缺了。另一方面，如果我们用化学方法在热平衡状态附近合成糖分子，我们将发现，平均来看，左手分子与右手分子一样多。在复杂性不超过自由分子集合体的情形下，对称性定律总体说来从不会遭到破坏。我们需要生命物质来产生生命世界中实际的不对称。在确实很大、但仍然是无生命的原子集合体中，可以发生另一种对称破缺，从而产生净偶极矩或净旋光强度，或是两者。许多晶体在每个基本胞腔内都有净偶极矩（热电），在有些晶体中，这个偶极矩可以被磁场反转（铁电）。这一非对称性是晶体寻求最低能态的自发效应。当然，反向偶极矩的态也存在，并且按对称性有同样的能量，但系统太大了，以至于任何热效应或量子力学效应都不能使之在有限时间内（相对于宇宙年龄而言的）从一个态转变为另一个态。三个推论这里至少可以得出三个推论。其一，对称性在物理学中极端重要。所谓对称性，意指存在不同的视角，使得无论从哪个视角来看，系统都是相同的。说物理学就是关于对称性的研究，虽有一点夸张，但也不是那么过分。牛顿或许第一次展示出了对称性观念的威力，他可能向自己提出了这样一个问题：如果我们身边的物质与天空中的物质服从同样的定律会怎样？也就是说，如果空间和物质是同质的和各向同性的会怎样？（图片来自网络）推论之二是，即便一块物质的整体状态是对称的，它的内部结构也不必是对称的。我促请你从量子力学的基本定律出发，预言氨的反转及其易于观测到的性质，而不是从它的非对称金字塔结构出发一步步推导，尽管没有任何“态”有那种结构。有趣的是，直到20年前[②]，核物理学家才不再把原子核看成没有任何特征的对称小球，并认识到，尽管它绝没有偶极矩，但也可以变成橄榄球或碟子的形状。这在核物理学所研究的核反应和激发态光谱中有可观测的后果，尽管直接证明要比观察氨分子的反转困难得多。在我看来，无论是否将此称作内涵性研究，它本质上都是基本的，与人们所称的许多基本事物没有两样。但这并不需要任何新的基本定律的知识，而且，试图由这些基本定律一步步将其推导出来是极其困难的；这不过一种基于日常直觉的灵感，一下子就把所有东西都理顺了。这个结果难于推导的基本原因，对于我们的进一步讨论是富有教益的。如果核充分小，就没有办法严格定义其形状：相互绕转的3个、4个或10个粒子并不能界定一个转动的“碟子”或“橄榄球”。仅当核被视为多体系统，即通常所说的N→∞的极限时，这样的行为才是可以严格界定的。我们对自己说：一个那种形状的宏观物体会有如此这般的转动和振动激发光谱，本质上完全不同于一个毫无特征的系统的光谱。当我们看到这样的光谱——即使分辨率不是很好，光谱也不是很完整——时，我们得承认核毕竟不是宏观物体；它只是趋近于宏观行为。从基本定律和计算机出发，欲得出核的这种行为，我们将不得不做两件不可能的事：解无穷多个多体的难题，然后将解得的结果应用到有限系统上。推论之三是，一个确实很大的系统的态，根本不必具有支配该系统之定律的对称性；事实上，它通常具有较低的对称性。突出的例子是晶体：晶体是按照空间完美的均匀性，利用原子和空间来构造的，却出人意料地展现出一种崭新的、美妙的对称。通常，大系统的对称性要比其背后的结构所暗含的对称性低，晶体也不例外：晶体尽管是对称的，但比起完美的均匀性，其对称性要低得多。（图片来自网络）或许晶体这个例子过于浅显。早在19世纪中叶，晶体的规则性就可以半经验地推导出来，根本不需要任何复杂的推理。但有时候，比如在超导电性的例子中，新的对称性——所谓破缺的对称性，因为原初的对称性不再明显了——可能是完全没有料到的，并且很难形象化。在超导这个案例中，物理学家从拥有所有必要的基本定律，到最终对它作出解释，花去了整整30年的时间。超导现象是普通宏观物体发生对称破缺的最突出的例子，但决不是唯一的例子。反铁磁体、铁电体、液晶和许多其他态的物质都服从一类相当普遍的概念和规则，不少多体理论家则将其纳入破缺的对称这个一般性的标题之下。我不想继续讨论历史，参考文献见注释。[③]最基本的观念是，对于大尺度（即我们自身的宏观尺度）系统，在所谓N→∞极限时，物质将经历尖锐的、数学上奇异的“相变”，相变之后不仅微观对称性，甚至微观运动方程，都将在某种程度上遭到破坏。对称性所遗留的痕迹仅表现为一些特征性的行为，比如长波振动，这方面我们熟悉的例子是声波；或超导体的奇异宏观导电现象；或极为类似的，晶体点阵以及大多数固体的刚性。当然，系统不可能真的违背（violate）——而不是破缺（break）——空时的对称性，但由于系统各部分发现相互之间某种保持确定的关系从能量角度来考虑更为有利，因此对称性仅允许物体作为一个整体来应对外力。这就导致“刚性”（rigidity）概念。这个概念也适合用来描述超导和超流，尽管它们表观上呈现出“流体”行为（关于超导，伦敦[F. London]早就认识到这一点[④]）。事实上，假设有一种气态的智慧生物，生活在木星上或银河系中心某处的氢原子云中，那么普通晶体的性质将比超流氦的行为更令他们感到困惑。我并不想给大家一个印象，以为一切都解决了。比如我认为，玻璃或非晶相仍然存在迷人的原理性问题，那里或可揭示出更复杂的行为模式。尽管如此，破缺对称对于惰性宏观物体的性质所起的作用，我们现在已经理解了，至少原则上已经理解了。在此我们看到，整体不仅大于部分之和，而且迥异于部分之和。作为上述问题的逻辑延伸，下一个问题自然是问，空时基本对称性的更彻底的破坏是否可能，以及，如果可能，会不会出现本质上不同于“简单”相变（即凝聚到更低对称性的态）的新现象？我们已经排除了液体、气体和玻璃的表观非对称性（事实上，它们比人们想象的要对称得多）。在我看来，下一步是考察那种规则的、但包含信息的系统。一方面，它在空间中是规则的，从而我们能够将其“读出”；另一方面，它的相邻“单元”含有不同的元素。明显的例子是DNA；在日常生活中，一行文字或一段电影胶片有着同样的结构。这种“载有信息的晶状性”看来对于生命是至关重要的。生命的发展是否需要进一步的对称破缺，根本还不清楚。生命现象要是继续探讨生命中发生的对称破缺，我想至少还有一个现象是可以确认的，并且是普遍或相当普遍的，即时间维度的编序（规则性或周期性）。在许多关于生命过程的理论中，规则的时间搏动都发挥着重要的作用，如发育理论、生长和生长极限理论、记忆理论。在生物体中，时间上的规则性是很容易就能观察到的。它至少发挥着两种作用。首先，从环境中提取能量、以维护持续的准稳定过程之方法，大多需要具有时间周期性的装置，比如振荡器和发生器，生命过程也不例外。其二，时间上的规则性是一种处理信息的手段，类似于负载信息的空间上的规则性。人的口语就是一个例子；另可注意的是，所有计算机都使用了时间脉冲。前面提到的那些理论还暗示有第三种作用：利用时间脉冲的相位关系来处理和控制细胞和有机体的生长与发育。[⑤]（图片来自网络）在某种意义上，结构——目的论意义上的功能性结构，而不仅仅是晶体的形态结构——必须视为破缺对称层级结构中的一个台阶，可能介于晶体性和信息串之间。基于层层推测，我想，下一个台阶可能是功能的层级化或专门化，抑或两者都有。到了某个程度，我们必须停止谈论不断降低的对称性，而要开始称其为不断增加的复杂性。因此，随着复杂性的增加，我们将循着科学的层级结构上升。我相信，在每一个层级上，我们都会遇到迷人的、非常基本的问题，即：将不那么复杂的部分组合为一个更为复杂的系统，并理解由此而来的本质上新型的行为。多体理论和化学中出现复杂性的方式，与文化理论和生物学中出现复杂性的方式是不能相提并论的，除非你泛泛地说，系统与其部分之间的关系是一个单向通道。综合几乎是不可能的；另一方面，分析不仅是可能的，而且在各个方面都是卓有成效的：如果没有理解超导中的破缺对称，约瑟夫森（B. D. Josephson）或许就不会发现以他的名字命名的效应（约瑟夫森效应的另一个名称是“宏观量子干涉现象”：超导体中电子的、或超流液氦中氦原子的宏观波函数之间的干涉效应。这些现象极大地扩展了电磁测量的精度，在其各种可能的应用中，可以预期它将在未来的计算机中发挥重要作用，最终或许会带来这十年的某些重大技术成就[⑥]）。卓有成效的另一个例子是，将遗传学还原为生物化学和生物物理学，整体上改写了生物学的面貌，这将带来难以估量的重大后果。因此，近期一篇文章[⑦]所主张的观点——我们都应当“耕耘自己的谷地，而不要试图在不同学科之间修建跨越山脉的道路”——是不对的。事实上，我们应该认识到，这样的道路，特别是通往相邻学科的捷径，仅仅从一个学科的视角是看不出来的。多者异也粒子物理学家的傲慢以及他们的内涵性研究或许是我们的依靠（正电子的发现者说：“剩下的都是化学了”），但我们必须摆脱一些分子生物学家的傲慢，那些分子生物学家力图将人体组织或机能完全还原为化学，从普通的感冒和各种精神疾病一直到宗教本能。人类行为学与DNA之间的组织层次，显然要比DNA与量子电动力学之间的层次要多，并且，每个层次皆要求全新的概念构架。在文章结尾，我借用经济学中的两个例子，来说明我想传达的观点。马克思（Marx）说，量变会引起质变；不过，20世纪20年代巴黎的一场对话总结得更清楚：菲兹杰拉德（Fitzgerald）：富人与我们不同。海明威（Hemingway）：是的，他们有更多的钱。[①] V. F. Weisskopf, in Brookhaven Nat. Lab. Publ. 888T360 (1965). 亦参见Nuovo Cimento Suppl. Ser 1 4, 465 (1966);Phy. Today 20(No. 5), 23 (1967)。[②] A. Bohr and B. R. Mottelson,Kgl. Dan. Vidensk. Selsk. Mat Fys. Medd. 27, 16 (1953).[③] 破缺对称与相变：L. D. Landau,Phys. Z. Sowjetunion 11, 26, 542 (1937)。破缺对称与集体运动，一般讨论：J. Goldstone, A. Salam, S. Weinberg, Phys. Rev. 127, 965 (1962); P. W. Anderson,Concepts in Solids(Benjamin, New York, 1963), pp. 175－182; B. D. Josephson, thesis, Trinity College, Cambridge University (1962). 专题讨论：反铁磁性，P. W. Anderson,Phys. Rev. 86, 694 (1952)；超导电性，——,ibid. 110, 827 (1958)；ibid. 112, 1900 (1958)；Y. Nambu,ibid.117, 648 (1960)。[④] F. London,Superfluids(Wiley, New York,1950), vol. 1.[⑤] M. H. Cohen,J. Theor. Biol. 31, 101 (1971).[⑥] J. Clarke,Amer. J. Phys.38, 1075 (1969); P. W. Anderson,Phys. Today 23 (No. 11), 23 (1970).[⑦] A. B. Pippard,Reconciling Physics with Reality( Cambridge Univ. Press, London, 1972).原文：More is Different Science 4 August 1972: Vol. 177 no. 4047 pp. 393-396 DOI: 10.1126/science.177.4047.393编辑：Kun↓ 点击标题即可查看 ↓1. 物理定律告诉你：表白可能巨亏，分手一定血赚2. 震惊！昨天你们立起来的扫把，甚至真的惊动了 NASA3. 酒精和 84 消毒液到底能不能一块用？4. 一次性医用口罩是怎么做出来的？如何消毒？5. 数学好玩个球啊，这支豪门球队用一群数理博士横扫球场6. 「测温枪」到底是怎样测出你的温度的？7. 等量 0 度水和 100 度水混合能得到 50 度水吗？8. 人类为什么喜欢亲吻？9. 病毒从哪里来？10. 一见钟情，到底靠不靠谱？

地球消失前你还活着吗？如果你还活着，该如何延长地球的寿命？随着社会的发展，科技的进步。尤其是21世纪的到来，人类赖以生存的地球环境污染，也随着发展一直在加剧。面临地球自身能源的枯竭，进一步减少能源的使用，世界各国都正在致力于新材料、新能源的开发与利用。所有的工作都是基于地球能够长寿，让人类能够继续生活在地球上。所以各种各样的环境替代性材料正在一点一滴地被研制出来，并以低廉的成本，良好的性能，正逐渐应用于各个行业。新能源、新材料的研发及应用都离不开背后的英雄专业——材料物理。材料物理专业并不是突然出现的，而是基于材料科学的重要基础上延伸出来的，主要是从理论上阐释不同结构、组成与性能之间的关系，探求新的性质和潜在的应用领域，主要的研究对象是功能材料、复合材料、超细颗粒和纳米材料、宝玉石优化及材料改性，并且通过多个学科交叉与渗透，将理论设计与工艺技术相结合，进行材料设计和性能预测。用一句话说材料物理专业就是一个多学科交叉，理论与实践相结合的专业。当前的发展形势，科技行业，尤其是高科技行业发展可以说是的无处不在。尤其是现代工业和国防为主的现代材料或新材料的需求量越来越大，新材料的研制与开发速度也越来越快，因而涌出的新概念、新理论、新技术、新方法、新工艺、新产品和新问题越来越需要材料学家和物理学家等共同努力来归纳、整理、总结及创新。随着社会需求变化，单一的专才模式已经不能够适应当前的社会及未来形势发展的要求，因此拓宽专业口径是培养材料类专业人才的必然趋势。如果对材料物理感兴趣，一定要了解其课程内容，主要是：材料物理、材料制备工艺学、纳米材料及技术、半导体物理、薄膜材料、材料科学与工程导论、新能源材料。了解了开设课程后，既然要学习材料物理，那一定要去一个实力强劲的大学，才能够学习到本事。国内在材料物理专业，实力较强的大学有：南京大学、山东大学、复旦大学、北京科技大学、中国科学技术大学、吉林大学、哈尔滨工业大学、中山大学、燕山大学、东北大学、武汉理工大学、大连理工大学、西北工业大学、西安交通大学、武汉大学、南开大学、四川大学、中南大学、中国地质大学【北京】、华东理工大学材料物理专业并不是固定的培养的方向，由于各大学的发展历史和资源不同，因此开设材料物理专业的偏重点也有很大的不同，比如天津城市建设学院主要培养为城乡建设服务的人才，材料的专业教育是以建筑材料为主；而华南师范大学物电学院着重培养学生在设计、开发和研制新材料及器件方面的应用能力和创新能力，特别是纳米材料、半导体光电材料、电子新材料和高分子聚合物导电材料及器件。随着材料物理领域的研究成果逐渐得到应用，材料产业的逐渐形成，材料物理专业毕业生的就业范围正在逐渐拓宽，但其就业仍具有一定的艰难性。社会的形态变了，需要学生培养创新和技术开发的能力，成为社会需要的综合性人才。结合往年的数据来看，毕业生就业可以在材料科学与工程相关的企业和科研院所，从事材料的生产、研究和开发，当然也可到高新技术行业从事工程材料生产和加工、新型功能材料设计与应用、材料分析测试等的技术和管理工作，还可在大专院校从事教学和管理工作。满老师建议：如要报考材料物理专业，则需要考生具备一定的数学、物理和化学成绩（成绩要求高一些，不然到大学基本上就是听天书），还有一点是女生慎报（毕竟对身体有一定的伤害），如果你家是女孩的话，一定要考虑清楚。如要继续深造，考研的话，可选择材料与物理相关的专业，比如凝聚态物理、薄膜晶体管、材料物理与化学等专业。

【原创内容&纯手打】今天咱们继续分享《低分上名校的十大途径》系列主题，不知道您是否发现，国内有14个省都没有一所教育直属高校，即使有211院校，也是省部共建的，或者是当年在竞争211名额的时候因为种种原因落选，导致在近20年的发展历程中，并没有被看好，“出镜率”不高，在有些省份居然还不如省属院校的分数高，令人虚席……目前，国内有很多省部共建的院校，比如湖南的湘潭大学，浙江的宁波大学，江苏的扬州大学等等，其中有14所院校（所在省都没有教育部直属高校）于2018年由“省部共建”转变为了“部省合建”，先前是以省牵头，教育部配合；现在是以教育部为主，省配合，具体表现为，这些高校的科学研究也好，学科建设也罢，或者对外交流方面都能享受到和教育部直属高校同等的待遇，这是质的提升，就像一位大学讲师晋升为副教授一样，人生的格局也随之打开了。下面咱们就详细介绍一下其中几所院校。山西大学图书馆~1、山西大学，这所为位于山西太原的百年老校，前身是山西大学堂，1903年全国仅有三所大学堂，分别是京师大学堂、北洋大学堂、山西大学堂。在建国初期，为中国高等教育的发展立下了汗马功劳，冶金系参与组建今天的北京科技大学；采矿工程系并入今天的西北工业大学；机械、土木、化工等几个系组建了太原理工大学——山西省唯一的211院校，等等，就不一一细说。山西大学有17个一级学科博士点，这是什么概念？安徽大学（原211院校）15个，福州大学（原211院校）有11个，辽宁大学（原211院校）12个，哈尔滨工程大学（原211院校）14个……没有对比就没有伤害……另外，学校还有2个国家重点学科，1个国家重点学科，这些指标都是211院校的标配……山西大学校园骑行~很多学生在选择院校的时候，会考虑到深造的问题，去哪儿深造？怎么深造？“考研”被认为是最普遍的深造途径之一，如果一所学校的保研率高，对于本科生招生来说不得不说是一种“诱惑”。据研招网统计，2020年各高校保研率，山西大学9.7%，河北工业大学（原211院校）9.07%，太原理工大学（原211院校）7.12%，四川农业大学（原211院校）6.3%……这时候有家长会问，“老师，能有这么低吗？这个保研率肯定不对”，我来解释一下，这个保研率是全校所有专业的保研率，是一个平均数，比如有的专业，走精英培养，实验班也好，试验班也罢，保研率可能超过30%，甚至40%，但有些可能很低，只有1%或2%，所以保研率超过20%的学校，全国不到20所，有不少原211院校的保研率都在10%以下。教育部第四轮学科评估数据——山西大学教育部第四轮学科评估数据——山西大学2、河北大学，在河北保定，为什么没有在现在的省会石家庄？因为石家庄在1968年才成为省会，之前的省会就是保定。家长在选择院校的时候，觉得保定既不是省会，也不是所谓的“发达城市”，接受起来有难度。虽然说河北大学河北大学在天津、保定之间来回搬迁了几次，工学院给了天津大学，财经学院给了南开大学，师范学院自立门户！但河北大学的整体实力依旧保留了下来。学校有15个一级学科博士点，本科专业也多达95个，拥有一个国家重点（培育）学科——动物学，化学和材料科学进入ESI全球前1%，新闻学、汉语言文学、光电信息科学与工程，应用物理学等专业为国家级特色专业，其中新闻学是我国改革开放以来首批开设的9所院校院校之一，是该专业在全国排名前20的院校中唯一一所非211院校（旧称）。河北大学学校还拥有一个国家级教学团队——财政学教学团队，经济学系被确定为河北省唯一的“经济学人才培养模式创新实验区”，应用经济学有一级学科博士点。这里需要解释一下，应用经济学就是我们常见的，比如金融学、国际经济与贸易、财政学等专业，就是实用性比较强的专业。另外，河北大学的医学也不错，有单独的临床医学院、基础医学院和护理学院，直属附属的三甲医院也有百年历史。还有一点，保定市的地理位置比较特殊，离雄安新区很近，大家对雄安新区想必早有耳闻，核心目的是重点承接高校、科研院所、医疗机构、企业总部、金融机构、事业单位等非首都功能，大学和研究所会成片的建设，很有发展前景~教育部第四轮学科评估数据——河北大学教育部第四轮学科评估数据——河北大学3、郑州大学，和山西大学、河北大学不同，是一所原211院校，在河南可谓是“一支独大”，近些年名气大增，原因一是被评为了世界一流大学，原因为可能也是源于张雪峰的个人宣传，不过的确郑大也确实有实力，体量比较大，有116个本科专业，一级学科博士点有30个，博士后流动站有28个，有凝聚态物理、材料加工工程2个国家重点学科。郑州大学校门中国古代史、有机化学、化学工艺、病理学与病理生理学6个国家重点（培育）学科，更有三个学科入选世界一流学科——化学、临床医学、材料科学与工程，所以郑大不仅在医学方面强势，在化学、材料、化工方面都实力强劲。同时，又不仅限于理工科，在文史类——中国语言文学、外国语言文学，新闻传播学等专业也都有博士后流动站。教育部第四轮学科评估数据——郑州大学教育部第四轮学科评估数据——郑州大学教育部第四轮学科评估数据——郑州大学4、云南大学，云大和郑大同时入选世界一流大学，在百年的发展历程中，也历经坎坷，建国后，航空系、农学院给了四川大学、政法系给了西南政法大学，土建类专业给了重庆大学、四川大学和中南大学，铁道管理系给了北京交通大学，之后的昆明理工大学、云南农业大学、西南林业大学、昆明医科大学等等学校都有云大的“血脉”。云南大学~云大拥有一级学科博士点21个，博士后流动站20个，数量不少。云大的计算机类、电子信息类值得关注，这一类专业不是云大“土生土长”的专业，是上个世纪70年代末并入了云南省计算技术研究所，才发展起来，可谓是“坐享其成”，目前有云南省计算中心和电子信息技术国家级实验教学示范中心。云大的经济学也可以关注，经济学院一共有9个本科专业，会计学最强，有注册会计师和ACCA两个方向，能培养博士，国际经济与贸易还是国家特色专业。剩下的优势专业大家可以参考以下数据。教育部第四轮学科评估数据——云南大学教育部第四轮学科评估数据——云南大学5、海南大学，建于1958年，发展到现在有10个一级学科博士点，大家选择海大，最大的原因可能是海南特殊的气候条件，一年如夏，冬季也可以穿半袖短裤，在沙滩上晒太阳。就本科生的培养模式来看，有个三种。第一种：冬季小学期，每年年末空出三四周时间，邀请院士、长江学者等知名专业前来授课，扩宽了孩子们视野，这时候海大最热闹，也最值得期待；海南大学校门第二种是订单式人才培养，学校的材料与化工学院与中航特玻校企合作成立了“中航特玻班”， “3+0.5+0.5”的教学模式，这个班在2011年就成立了，也是通过层层面试进行选拔的。另外海南的旅游业发展前景看好，学校先后与希尔顿、鸿洲江山等知名企业开展合作。其实这个校企合作，不仅是为对应企业选拔优秀人才，更是培养孩子们的综合能力，如果能够参与到一些科研课题，解决企业在实际生产过程中存在的问题，为以后的深造提供了前提。第三种是文理科实验班，其实就是针对基础学科开展的实验班，类似强基计划，每年从新生里选拔文理科各30人，实行导师制，集全校最好的资源培养。就考研情况来看，每年班里有80%以上的学生被原985、211院校录取，如果孩子被海大录取了，被忘了争取这个特殊的实验班。优势专业参考教育部第四轮学科评估：教育部第四轮学科评估数据——海南大学6、广西大学，位于广西南宁，和前面几所类似，也是一所综型院校，但区别在于广西大学在很多工科领域都很出色，该校有17个一级学科博士点，其中包括机械工程、电气工程、土木工程、水利工程、化学工程与技术等工科专业，特别是土木类专业，有国家重点学科，尤其是土木工程专业，入选世界一流学科，行业内认可度高！广西大学~性学校有单独的机械工程学院、电气工程学院、化学化工学院等工科学院，如果是一所工科院校，比如某某理工大学或某某工业大学，显然工科专业较多，单独设院也正常，但这样综合性院校，甚至在某些省份的家长眼里，大多数情况下这应该是一所综合偏文或偏理的院校，怎么可能偏工？而事实确实如此，广西大学是一所百年老校，在民国时期，是国内知名高校，首任校长就是教育界“一代宗师”马君武，当年和蔡元培，并称“北蔡南马”，可见其影响力。马俊武一共创办了两所大学，其一是广西大学，其二是大夏大学（现华东师范大学），为什么后期文科发展不如理科那样迅速？主要是在上个世纪五十年代学校解体了，几年后才复校，人才流失比较严重，后来在重新整合的时候，容易出科研成果，就业好的工科专业发展迅速，所以工科成为了广西大学的一大亮点！另外，因为南宁不算热门城市，所以在实际报考当中，专业之间的分差并不大，总体可以考虑。教育部第四轮学科评估数据——广西大学教育部第四轮学科评估数据——广西大学部省合建高校不只这六所，但优先推荐这六所，这些学校由于并不在北上广深或者青岛、南京、苏州、厦门等发达城市，录取分数普遍被压得很低，如果在七月份报考季，通过省排名筛选，遇到了这些学校，多留意下，莫要直接排除，思量再三，不选择也无碍，总比在不了解的情况下就直接排除，要强很多！梅贻琦有言：大学者，大师之谓也，非大楼之谓也。我斗胆再添一句“亦非城市之谓也”。挑大学选专业，是在综合考量以后，找到性价比最高的，最切合自己的归宿~生涯规划@崔泽枫

选自Wired、Nature Physics等机器之心编译参与：微胖、李亚洲发表在 Nature Physics 上的两篇研究证实，机器学习算法或许可以在识别凝聚物质相变上扮演重要角色，也为量子计算机研究带来新的曙光。把一盘水放到冰箱里，它暂时呈现的是液体。然后水的分子堆积成小六边形，就形成了冰。把超冷的液氮倾倒在钇钡铜氧化物晶片上，电流流过该化合物要比大学生喝啤酒过喉咙所受的阻碍都要小。这意味着你得到了超导体。这种物质特性的急剧转变被称为相变，深受物理学家的喜爱。就像是 Jekyll 博士瞬间变成了 Hyde 先生（史蒂文森著作《化身博士》中的人物，后者是前者的交替人格——机器之心注）。如果能够搞清楚正直的 Jekyll 博士变形的秘方，那物理学家就能理解他是如何变邪恶的了，或者能造出更多的 Hyde 先生。人类物理学家可能永远不会拥有能够看清相变的神经湿件（neural wetware，也就是人脑），但现在计算机却可以。最近发表在 Nature Physics 上的两篇论文中，来自加拿大圆周理论物理研究所（Perimeter Institute）和苏黎世联邦理工学院的两只团队都表示，训练神经网络观察仅数百个原子的快照，就能搞清楚它们所处的相（phase of matter)。加拿大论文作者之一 Roger Melko工作原理非常类似于 Facebook 的自动标签。加拿大那一篇论文的合作者、物理学家 Juan Carrasquilla 说，「我们改变了 Facebook 使用这一技术进行图像识别的目的。」他现在正在量子计算公司 D-Wave 工作。联合论文的另一合作者、滑铁卢大学副教授、圆周理论物理研究所研究员 Roger Melko 说，他们改用开源的机器学习软件库 TensorFlow，将它应用到了物理系统研究中。当然，面部识别、水变成冰、Jekyll 博士变成 Hydes 并不是这些科学家的目的。他们想要使用人工智能来理解有商业潜在应用的边缘现象（fringey phenomena），比如为什么一些材料会变成超导体无限接近绝对零度，而一些材料相变后只是温和的低于零下 150 摄氏度。苏黎世论文的合作者 Sebastian Huber 说，「高温度的超导体可能对科技有帮助，而我们对它们的理解非常少。」他们还想增进对奇异的相（物质），亦即拓扑态的理解，在这一状态下，量子粒子行为会比平常更为奇异。（发现拓扑量子相变的物理学家获得 2016 年诺奖）。像光子或原子这样的量子粒子变换物理状态要相对容易些，但是，拓扑态就比较坚实。这意味着他们或许能被用来搭建量子计算机，比如微软的量子计算机的存储器。这项研究不仅仅是为了识别相（phases），而是为了理解变（transitions）。加拿大的研究小组训练计算机寻找在哪一温度下相变发生的准确率达到 0.3%。瑞士研究小组展示了一种更狡猾的招数，因为他们能让神经网络理解这些而无需提前训练它们。通常在机器学习中，你是给机器学习设定一个目标：找出狗的样子。「用 10 万张图片训练网络，」Huber 说，「图片里有狗，你可以随时告诉它。如果没有，你也能告诉网络。」但是，物理学家压根儿没办法告诉网络什么是相变：他们只能给网络展示粒子集合。足够多的不同相足以让计算机学会识别每一种相。Huber 觉得，这种水平的新技能 get 最终能让神经网络发现全新的相。这些新的研究成果并不仅仅停留在象牙塔。人们一直在寻找更强大、更便宜但更好的材料，为此，研究人员利用机器学习也有段时间了。2004 年，一项包括 NASA 和 GE 在内的科研合作借助神经网络模拟材料，研发出了一种持久耐用的合金，可用于航空器引擎制造。而且，机器学习要比在一台超级计算机上模拟某种材料的性质要快得多。较之真实的大千世界，物理学家研究的相变模拟仍然比较简单。在这些实验性的材料最终变成新玩意儿前，物理学家仍需找出如何让神经网络一次解析 10^23 个粒子——而不仅仅是几百个。但是，Carrasquilla 已经希望给他的神经网络展示真实实验数据，看看它是否能找到相变。未来的计算机或许足够智能，不仅可以标记照片上奶奶的面部，还可以发现新的神奇材料。第一篇论文题目：机器学习物质的相（Machine learning phases of matter）作者：Juan Carrasquilla、Roger G. Melko摘要：凝聚态物理学研究的是无限复杂的电子、原子核、磁矩、原子或量子比特集合的集体行为。这一复杂性体现在状态空间大小上，其大小会随着粒子数量的变化而呈指数级增长，这会让人想起机器学习中通常遇到的「维数灾难（curse of dimensionality』）」。尽管如此，机器学习社区已经开发出强大技术，用来识别、分类以及从复杂数据组中提取特征。在这篇研究中，我们表明，现代机器学习架构（比如全连接和卷积神经网络）可以识别各种凝聚态哈密尔顿量中的相以及相变。现代软件库使神经网络编程比较容易，研究人员可以训练神经网络识别多类有序参数，以及带有无常序的非平庸态（non-trivial states with conventional order），可以使用蒙特卡洛从原始态配置中取样。图 1、机器学习铁磁易辛模型（ferromagnetic Ising model）图 2、 方形冰的典型结构以及易辛规范模型（Typical configurations of square-ice and Ising gauge models）图 3、侦测易辛规范理论（Ising gauge theory）中的对数交叉温度（logarithmic crossover temperatures）第二篇论文题目：Learning phase transitions by confusion作者：Evert P. L. van Nieuwenburg、Ye-Hua Liu、Sebastian D. Huber摘要：分类相（物质）对我们理解物理学中的很多难题都很重要。特别是对量子机制系统而言，由于指数级大的希尔伯特空间，这一任务往往令人却步。由于如今的计算能力和大数据集，分类问题能够使用机器学习技术解决。在此论文中，基于在故意错误标记的数据上进行训练后的神经网络的表现，我们提出了一种神经网络方法寻找相变。我们展示了这一方法在 Kitaev 链中拓扑相变、经典的伊辛模型（Ising model) 中热相变、在无序量子自旋链中多体局部量变上的成功。我们的方法并不依赖有序参数、相的拓扑内容知识，或者其他的相变的专业知识。因此，它为开发出用于识别未探索过的相变的通用工具铺平了道路。图 1：学习 Kitaev 链中的拓扑相变图 2:神经网络图 3：学习伊辛相变图 4：学习多体局部相变