1、奥巴马贺高锟：世界欠你一个极大人情高锟将 2009 年诺奖奖章赠予香港中文大学“光纤之父” 高锟将一生最高荣誉 诺贝尔奖永久赠予香港中文大学，并于 2 月 6 日偕夫人为香港中文大学举办的“高锟个人成就展”揭幕。同时展出的展品还包括各国政要及学者，包括美国总统奥巴马、英国首相布朗、我国国家科学技术部部长万钢等祝贺高锟获颁诺奖的函件。“高锟属于香港”在会场的一边，放置了大量贺函，其中奥巴马透过白宫发出的信件大赞高锟“你的研究完全改变了世界促进了美国及世界经济的发展，我本人为你而感到骄傲，世界欠你一个极大人情”。布朗在贺函中称“我很高兴英国曾为你提供一个通向事业成功的空间，现在让我们为这一伟大的成
2、就庆祝”。万钢的函件则指“中国科技界为之振奋，全球华人为之自豪”，又寄语“中国的创新能力和科技水平必早日跻身世界先进行列”。高锟在港期间还发表公开信，以自己的奋斗历程鼓励年轻一代勇于求知创新。高锟在公开信中表示，他是属于香港的他在香港就读高中，也曾在香港中文大学执教鞭、当校长，并在这里退休。在香港生活逾 30 载的高锟，能与大家分享自己所获的这份殊荣也深感高兴， “但愿他的奋斗经历，能激发年轻人勇于求知探索、永不言弃的精神”。“高锟奖学基金”成立高锟还在公开信中表示，具有开创性的意念和发明是发展知识型经济的必要条件，但这往往是经年累月努力的成果。没有光纤也就没有互联网、电子邮件等创意，但网络世
3、界的发展仍在继续， “我深信在香港不少青年或许也构思了一些令人意想不到的创新意念，我们必须对他们多加关注和鼓励，并提供适当空间以助他们发挥所长，使梦想成真”。香港中文大学当日宣布成立“高锟奖学基金”，以奖励杰出的物理或工程学本科生，发掘并资助有志青年学子进一步深造。学校还将于 3 月 14 日举办“与高锟教授同行”活动，此外香港中文大学还计划在校园中竖立高锟塑像。高锟与香港中文大学结缘近 40 年。他于 1987 年至 1996 年担任该校校长期间，致力改善教学素质，促进跨学科研究。其间，他创立了电子学系，并大力促进工程学院发展，为香港中文大学成为世界级研究型综合大学奠定了坚实基础。美海军试射
4、电磁炮,射程超 200 公里,速度 7.5 马赫2010 年 12 月美国海军打破了自己创造的电磁炮记录，电磁炮可以在不使用炸药的情况下将炮弹以超高速打出两百公里。此次发射能量为 3300 万焦耳 (33 兆焦) ，1 兆焦能量就相当于 1 吨的车辆以 160 公里时速运动，33 兆焦就等于能让 33 辆 1 吨重的车辆以 160 公里时速运动。根据美国海军研究所的说法，这表明海军至少能将炮弹打出 200 公里远，保证军方人员与目标保持在安全距离外。电磁轨道炮不使用炸药来发射炮弹，这种未来武器使用电磁方式加速炮弹到 7.5 马赫(7.5倍音速)。研究的最终目标是，建成射程超过 320 公里的舰
5、载电磁轨道炮，炮弹速度高于2.44 公里/ 秒。美国海军认为，有了这样高动能的弹头，就可以降低对火药的依赖。此次测试超过了 2008 年美国海军自己的记录（能量 10 兆焦），对于炮弹速度，popsci网站写的是 7.5 马赫；美国海军研究所网站写的是：33 兆焦能量下速度可能能达到 5 马赫。关于速度的问题，有一个比较详细的报道是这样说的：出膛时初速度是 7.5 马赫，在空气中飞行时会因为摩擦力减速，希望达到的目标是袭击 200 英里（320 公里）之外的目标时，速度还为 5 马赫。电磁炮发射时为什么有带有强光的烟雾呢？ 根据这里的解释，电磁轨道炮完全使用电磁力，不使用任何辅助推进剂，无后座
6、力。这个火光是从弹头上分解下来的碎屑在空气里面燃烧产生的。新型扫描隧道显微镜，把分子结构看得更清晰在传统（上）和新型（中）扫描隧道显微镜下看到的 PTCDA 分子（下）的图像。新型扫描隧道显微镜在探针针尖上吸附了一个氢分子或者氘分子，通过测量分子所受的压力可以得到更清晰的图像。扫描隧道显微镜（STM）下的分子一般都是不可分辨的一团。但是 8 月 20 日物理通讯快报（Physical Review Letters）上的一篇文章显示，最新发展的一种扫描隧道显微镜可以更清楚地看到分子结构的细节。在这种新型的扫描隧道显微镜的探针上吸附了一个氢分子或者氘分子（氘是一个原子核里面含有一个质子和一个中子的
7、氢同位素），探针上的这个分子受到的压强能够显著地改进显微镜的清晰度。这种技术能够观测到力对探针导电性能的影响，使得它比传统的扫描隧道显微镜能更细致地看到分子的电子结构。扫描隧道显微镜是将一根导电的探针接近待测表面，针尖和待测表面的距离在一个纳米之内。对探针和待测表面施加不同的电压，电子会穿过两者之间的空隙，测量每个点上形成的电流就可以得到一幅图像。形成的电流和诸如距离、针尖和待测表面的电子状态密度都有关系。电子状态密度是指在给定的能量范围内能够容纳电子的量子状态的数目，这些状态和原子或分子周围电子运动的轨道类似。因此，控制针尖在待测表面上移动，就可以得出表面的微观图像，电子的状态数目越多，电流
8、就越强，表现在图像上这个区域就越亮。德国 Julich 研究中心 Ruslan Temirov 领导的科学家们在早一些的实验里发现，扫描隧道显微镜的针尖上附着了氢分子之后能够清晰地观察到金属表面上的有机分子薄膜。在扫描结果上，原子显示为明亮的区域，之间较暗的部分对应原子间的化学键。但是他们并不清楚这种新型的扫描隧道氢分子显微镜（STHM）测量的是什么东西。为了理解这个问题，他们利用手头恰巧有的氘分子重复了这个实验。他们扫描了在金表面上的 PTCDA 有机分子，并得到了和用氢分子时同样的结果。电导率测量结果显示，确实是利用吸附在探针针尖上的单个氘分子得到的图像。一般，扫描隧道测量时的电导率是随着
9、针尖靠近待测平面指数增加的。不过在这个实验里，随着针尖靠近待测平面，电导率增加的很慢，在一个大约一埃（一百亿分之一米）的距离内甚至会变小。正是在这个距离内才能得到高清晰度的图像。科学家们解释说这是由于泡利不相容原理导致的电子间的排斥作用，两个电子不能同时处于同一个位置的同一个状态（不同状态的两个电子可以处于同一个位置）。探针接近待测表面的时候，氘分子中的电子会受到表面的排斥，并且他们的电子轨道会开始和探针的电子轨道重叠。因此，探针的电导率会因为针尖内的电子状态的重新排布而发生变化。Temirov 解释说，传统的扫描隧道显微镜只能探测待测表面上一定能量范围内的表面电子状态，因为能被探测到的电子状
10、态是取决于施加的电压的。在新技术里，所有的电子状态都会被泡利不相容产生的排斥作用改变，因此电导率和这种排斥作用也有关系，从而能够观察到更完整的图像。Temirov 说，其他的研究者利用原子力显微镜(AFM)也观测到了类似的现象，但是扫描隧道显微镜用起来更方便。荷兰 Leiden 大学的纳米物理学家 Jan van Ruitenbeek 说，这个新的实验“确切并有趣地解释”了“惊人但是令人疑惑”的原来的实验，“现在我们知道了该如何在其它的实验里应用并推广这一技术”。Ruitenbeek 建议说这项技术可以用来直接观察化学实验以分辨具体的产物成分科学证明，生活在高楼上衰老得更快科学家们几十年前就知
11、道，高海拔地区的时间流逝得会快一些。这是爱因斯坦的相对论的一个有趣推论，之前这一点已经通过对比在地球表面和高空火箭上的钟得到了证实。现在，美国国家标准局（NIST）的科学家做的实验中，这个高度差被缩小到了 33 厘米，大约 1 英尺。也就是说，研究人员证明在楼梯上多上几个台阶后，你就老得更快了。研究发表在 9 月 24 日的科学杂志上，这其中高度差所造成的时间差异太小了，人们无法直接察觉到：在大约人一生的 79 年的时间里会造成约 900 亿分之一秒的差别。但是这一研究可能能在地球物理学和其它领域产生实际应用。美国国家标准局的科学家们还观测到相对论的另一个表现，即运动越快时间流逝得越慢。在他们
12、的实验里，这个速度是每小时 20 英里（约 33 公里），跟汽车速度差不多。这个速度更接近人们的生活，而之前的试验中使用的都是喷气飞机。美国国家标准局的科学家们做的这个“时间膨胀”新实验，使用的是一对世界最好的实验用原子钟，计时基于单个的铝离子（带电原子）每秒在两个能级间千万亿次的振动。一只钟的精度是 37 亿年误差不超过 1 秒，另一只钟的精度也相差不远。2 只钟被放置在美国国家标准局不同的实验室里，用一根 75 米长的光纤相连。美国国家标准局的这种钟也被称为“量子逻辑钟”，因为其设计借助了实验量子计算中逻辑决策技术的理念。这种钟足够精确和稳定，能揭示之前不能被察觉的差异。工作时，会用频率高
13、于微波频率的可见光波段的激光照射铝离子（在现在的标准铯原子钟里，使用的是微波频率）。光学（原子）钟有一天可能能让标准时间比现在的标准（原子）钟的精确度提高 100 倍。论文第一作者、美国国家标准局的博士后 James Chin-Wen Chou 表示，由于有极高的精度和高“Q 因子”（Q 因子是一个指标，用于反映离子在从一个能级变换到另一个能级时，吸收和保留光能量的可靠性），铝原子钟可以探测到微小的相对论效应。Chou 表示，“我们已经观察到了原子物理中最高的 Q 因子，你可以把这想象成，音叉在失去存储在共振结构中的能量之前能振动多久。我们能让离子与激光频率在大约 400 万亿个周期中同步振动
14、”。美国国家标准局的这个实验，关注于两个爱因斯坦相对论的推论。第一个，当 2 个钟由于所处海拔不同，受到不一样的引力影响时，海拔高的那个钟，由 于所受引力相对较小，将会走得更快。第二个，当观测者移动时，静止的钟每一次滴答地走时似乎要花更长的时间，即走得似乎更慢一些。科学家将这称为“双生子佯缪”，即一对双胞胎中乘坐快速运动飞船的那个人回到家中时，会比另一个年轻。这其中的关键因素是飞船往返旅程中的加速度（飞船加速然后减速）。美国国家标准局的科学家对 2 个钟中的 1 个做了特殊的改变，然后测量造成的原子钟走动速率（频率）差异，来观察这种相对论效应。在一个实验中，科学家通过增高一个光学平台的高度提升
15、了一个原子钟，让其比另一个钟高度高了 1/3 米（大约 1 英尺）。果然，就像理论预测的那样，海拔高的钟比低一些的钟运转得要快一点点。第二个实验中，一个钟里的离子的运动状态被改变了，然后观察造成的影响(在一般的原子钟里，离子几乎是完全不动的)。科学家们让 一个离子以相当于每秒几米的速度前后回旋。正如相对论理论所预言的一样，这个钟比另一个未作改动的钟运转得稍微慢了一点。运动中的离子，就正像双生子佯谬中那个往返旅行的双胞胎之一一样。美国国家标准局铝原子钟小组负责人、物理学家 Till Rosenband 表示，如此超精确的对比，最终可能会通过地球物理和水文学方面的应用，对测地学起到帮助（测地学是测
16、量地球和其引力场的科学）。并且也有可能对基于太空的对基础物理理论的验证起到帮助。美国国家标准局科学家希望继续通过离子势阱形状上的改变，能更好地控制离子运动和环境影响，使得铝原子钟的精度能提高约 10 倍目标是把造成时间差异的高度差精度变为 1厘米左右，这 样的精度就可以用作测地学测量了。论文认为，这种原子钟可以互联形成一个“内陆测潮仪”网络，用来测量从地表到所谓大地水准面 （与全球平均海平面对应的地球引力场表面）的距离。这样的一个网络可以比现有技术更频繁地进行升级。这项研究部分由美国海军研究办公室资助。2010 年 10 月 5 日，诺贝尔物理学奖公布从 1901 年到 2009 年，诺贝尔物
17、理学奖共颁发了 103次，其中在 1916、1931 、 1934、 1940、 1941 和 1942 年没有颁发。共计 186 人获奖，有 1 人两次获奖（美国物理学家 John Bardeen）。历史上有 2 名女性获得过诺贝尔物理学奖。最年轻的获奖者是英国物理学家 Lawrence Bragg，他 1915 年和自己父亲一起获奖时年龄是 25 岁。2010 年的诺贝尔物理学奖授予了现年 51 岁的 Andre Geim 和他的学生 36 岁的Konstantin Novoselov，以表彰他们在“2 维石墨烯材料实验”中的创新之处。两位得主都出生在前苏联，Andre Geim 现为荷兰
18、籍，Konstantin Novoselov 现为英国/俄罗斯双国籍。Novoselov 在荷兰 Nijmegen 大学攻读博士学位时，Geim 是他的导师。后来他们一起来到英国曼彻斯特大学工作。石墨，金刚石都是碳存在的一种形态，60 个碳原子组成的富勒烯（又名足球烯）是碳的另一种形态（制备富勒烯的研究获得 1996 年诺贝尔化学奖），而今天的主角“石墨烯”，也是碳的一种特殊形态。Geim 和 Novoselov 用超市就能买到的透明胶，从一块高序热解石墨（这种石墨在普通的铅笔里就能见到）中剥离出了仅有一层碳原子厚度的石墨薄片石墨烯。在这之前，人们普遍认为二维的晶体材料是难以稳定存在的。而石墨
19、烯之所以能存在是因为它的结构中有很多波浪起伏的形状。别看石墨烯是从最常见的石墨里“粘”出来的薄片，它可是一种有着独特性质的全新材料。它的导电性能像铜一样优秀，它的导热性能比已知的任何材料都要出色。它虽然极其透明，但是依然很致密，所以连氦原子（最小的气体分子）也穿不过去。这些神奇的性质并不是从石墨直接继承来的，而是来源于奇妙的量子物理因为它太薄了。石墨烯被认为有着广泛的应用。研制基于石墨烯的晶体管的话，会比现在的硅晶体管快很多，从而生产更加快速的计算机。由于它的“透明性”和良好的导电性，石墨烯也可以被用来制作透明触摸屏，甚至太阳能电池。如果将石墨烯和塑料混合，会综合二者的优点，制造出薄而轻便，有弹性，机械强度高又能导电的新型材料，从而应用于未来的卫星，飞机和汽车之中。
