歲月留痕

內容概要

　　《歲月留痕：四十年集萃》共收錄了從1972年到2012年的四十年里在《物理》各個欄目發(fā)表的四十篇文章，這些文章雖然長短不同、內容多樣、風格各異，但它們均從不同的角度，在一定程度上介紹了國內外物理學備學科的進展，記述了我國物理學工作者為物理學發(fā)展做出的不懈努力。這些文章的作者，或者是曾在我國物理研究和教育戰(zhàn)線上取得重要成就的學者，或者是仍在物理研究和教學中努力創(chuàng)新的新人。值得指出的是：這四十篇文章中，十一篇文章的作者已經(jīng)逝世，他們留下的這些遺作，彌足珍貴。

書籍目錄

序 一 序 二 2.5 埃分辨率胰島素晶體結構的研究 中子彈是怎么一回事？ 理論物理研究中應當正確對待的幾個問題 晶體缺陷研究的歷史回顧 相變和臨界現(xiàn)象（Ⅰ） 相變和臨界現(xiàn)象（Ⅱ） 相變和臨界現(xiàn)象（Ⅲ） 我對吳有訓、葉企孫、薩本棟先生的點滴回憶 凝聚態(tài)物理的回顧與展望 五次對稱與準晶態(tài) 從高能物理學的發(fā)展看北正、負電子對撞機 聲學與海洋開發(fā) 扭擺的故事——簡單的儀器與重要的成果 對21世紀物理學的發(fā)展的一點猜想 模型在物理學發(fā)展中的作用 國立西南聯(lián)合大學物理系——抗日戰(zhàn)爭時期中國物理學界的一支奇葩（Ⅰ） 國立西南聯(lián)合大學物理系——抗日戰(zhàn)爭時期中國物理學界的一支奇葩（Ⅱ） 原子核裂變的發(fā)脫歷史與教訓——紀念原子核裂變現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)60周年 我國半導體物理研究進展 回顧與展望——紀念量子論誕生100周年 我的研究生涯 北永SARS疫情走勢的模型分析與預測 中國理論物理學家與生物學家結合的典范——回顧湯佩松和王竹溪先生對植物細胞水分關系研究的歷史性貢獻（上） 中國理論物理學家與生物學家結合的典范——回顧湯佩松和王竹溪先生對植物細胞水分關系研究的歷史性貢獻（下） 為了忘卻的懷念——回憶晚年的葉企孫 從分子生物學的歷程看學科交叉——紀念金螺旋淪艾發(fā)喪50周年 我與物理 美麗是可以表述的——描述花卉形態(tài)的數(shù)理方程 外公豐子愷先生鼓勵我學物理 愛因斯坦：郵票上的畫傳 轉瞬九十載 一本培養(yǎng)了幾代物理學家的經(jīng)典著作——評《晶格動力學理論》 介電體超晶格的研究 我國磁約水聚變研究的早期歷史 趣談球類運動的物理 朗道百年 以天之語，解物之道 軟物質物理——物理學的新學科 宇宙學這80年 熵非商——the Myth of Entropy 物理學中的演生現(xiàn)象 書山有路勤為徑 悟后起修真功夫——訪趙凱華教授 普渡瑣記——從2010年諾貝爾化學獎談起 我的學習與研究經(jīng)歷 后記

章節(jié)摘錄

版權頁：   插圖：    作用是由于大量核能在極短時間（約10—7秒）內釋放出來引起的。不同核彈爆炸時放出的能量相當于從千噸級到千萬噸級TNT炸藥爆炸時釋放的能量。釋放核能的基本物理過程，對于原子彈來說，是中子在（達到了超臨界狀態(tài)的）可裂變物質（如鈾—235、钚—239等）中所引起的快速裂變鏈式反應；而對于氫彈來說，則是氘（2H）、氚（3H）等熱核材料在原子爆炸所提供的高溫作用下以極快速率進行的聚變反應（也叫熱核反應）。以下稍微討論一下釋放核能的這兩個基本物理過程。 中子在引起可裂變物質（例如說，鈾—235）的原子核裂變時，伴隨著裂變能量的釋放，還放出更多的中子。用反應式寫出如下：n+235U=S1+S2+（2至3）n+Q，（1）式中S1及S2是鈾核裂變后產(chǎn)生的兩個碎片；Q=200兆電子伏，是每次裂變反應中釋放的能量（1兆電子伏=1.6×10—6爾格），從（1）式可見，裂變反應中產(chǎn)生的中子比用去的中子更多，每次裂變多出1至2個。因此，產(chǎn)生的中子可以進一步引起更多的可裂變物質裂變。如此繼續(xù)下去，就可以導致一個“鏈式”的裂變反應。當然，形成鏈式反應有一個條件，就是：這次裂變反應產(chǎn)生的中子在引起下次裂變反應之前，不致因為漏失或被非裂變物質吸收而損失過多。能夠形成“發(fā)散”（即隨時間可越來越增加的）鏈式反應的狀態(tài)就叫做超臨界狀態(tài)。 裂變時釋放的能量主要表現(xiàn)為裂變碎片的動能，但也有相當部分表現(xiàn)為裂變時放出的γ—射線（稱作“瞬發(fā)γ—射線”）、裂變中子帶有的能量以及裂變碎片的內能。后者（碎片的內能）在隔了一定時間后才以β—放射性和γ—放射性的形式放出（稱作“剩余核輻射”），所以在爆炸瞬間不起作用。各部分能量的具體分配大致如表1所示。表中的“裂變產(chǎn)物”指裂變碎片和由碎片經(jīng)放射性蛻變后形成的產(chǎn)物（產(chǎn)物本身也還可以是具有放射性的）。 由表1可見，在裂變瞬間放出（因而對核爆炸有貢獻）的只有前三項能量，共約180兆電子伏，占總放能的90％；后三項能量的放出則有一定時間（決定于裂變產(chǎn)物的半衰期）的延遲。裂變碎片的動能在核彈中很快轉化成熱能，使彈體的溫度達到幾千萬（攝氏）度以上，壓力達到幾十億大氣壓以上，于是往外傳出破壞力極大的爆轟沖擊波和熱輻可見，在這些熱核反應中，除釋放出核能外，也有中子放出（反應（3）雖不直接放出中子，但其生成的。H再和2H進行反應（4）就可以產(chǎn)生中子）。和裂變反應相比較，熱核反應具有下列特點： 1.沒有臨界大小的限制，因此熱核材料的裝量增減的可能范圍較大，使氫彈的威力可以在很大的范圍內變化（小到千噸級，大到千萬噸級，這里指的都是TNT炸藥當量，下同）； 2.單位質量熱核材料釋放的核能，對于反應（2），（3），（4），（5）來說分別是0.8，1.0，3.5，2.5兆電子伏／原子質量單位，而對于裂變反應（1）來說則是0.8兆電子伏／原子質量單位的裂變材料；可見，同樣質量反應后釋放的能量，熱核反應（特別是有氚參與的反應（4）和（5））大于裂變反應； 3.每凈放出1個中子的同時伴隨著釋放的能量，對于裂變反應（1）大約是100至200兆電子伏，而對于熱核反應（2），（3）+（4），（4）及（5）分別是3.2，21.6，17.6及5.7兆電子伏；可見，釋放同樣大小的能量時，熱核反應中放出的中子數(shù)要射，使相當范圍內的建筑物摧毀或引起火災，造成人、畜的傷亡。 氫彈中，借助于原子爆炸所造成的高溫，熱核材料（氘、氚）的原子核間可以進行下列熱核（聚變）反應：2H+2H=3He+n+3.2兆電子伏，2H+2H=3H+1H+4兆電子伏，2H+3H=4He+n+17.6兆電子伏，3H+3H=4He+2n+11.3兆電子伏。比裂變反應中放出的中子數(shù)約多幾倍到幾十倍； 4.熱核反應中不產(chǎn)生放射性核素，而裂變反應中則如上述產(chǎn)生大量具有β—放射性和γ—放射性的裂變產(chǎn)物，形成剩余核輻射，從而產(chǎn)生放射性污染。 應當指出，在熱核反應（2），（4）及（5）中，所釋放的能量，大部分表現(xiàn)為中子的動能。在一般的氫彈中，這些高能中子常被利用來使鈾—238進一步產(chǎn)生裂變，提高彈的威力。由于只能在（大于1.4兆電子伏的）高能中子作用下產(chǎn)生裂變的鈾—238在天然鈾中占99％以上，所以它的價格比需要從天然鈾經(jīng)過濃縮過程才能取得的鈾—235要便宜得多。鈾—238在一般氫彈中的大量應用，一方面用比較低廉的代價使氫彈的威力提高；另一方面也帶來產(chǎn)生更多剩余核輻射的后果。鈾—238采用的結果，使一般氫彈中來自裂變和聚變反應的能量各占一半左右。

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《歲月留痕:40年集萃》共收錄了從1972年到2012年的四十年里在《物理》各個欄目發(fā)表的四十篇文章，這些文章雖然長短不同、內容多樣、風格各異，但它們均從不同的角度，在一定程度上介紹了國內外物理學備學科的進展，記述了我國物理學工作者為物理學發(fā)展做出的不懈努力。

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