【導(dǎo)讀】你想知道物理學(xué)家們的故事嗎？你想知道原子彈等超級(jí)武器的原理嗎？你想知道自然界許多奇怪現(xiàn)象的科學(xué)解釋嗎？這本書是你開啟物理知識(shí)寶庫大門的鑰匙！這是一本由學(xué)生課前演講內(nèi)容匯編而成的資料，內(nèi)容雖然簡單但涉擴(kuò)面廣，讀來十分有意義，值得一讀。的特點(diǎn)，我想到了這么一種簡單的方法：利用每節(jié)物理課上課前的5分鐘時(shí)間，讓學(xué)生表現(xiàn)自己、展示自我。題的改造題型，以便使學(xué)生明白舉一反三的道理。要求演講要在5分鐘之內(nèi)完。同學(xué)們經(jīng)過認(rèn)真選擇、精心準(zhǔn)備，展現(xiàn)在我們面前的內(nèi)容豐富多彩，大到。的最前沿知識(shí)的，還有介紹物理學(xué)家的研究精神以激勵(lì)同學(xué)們的。學(xué)的演講都讓我們受到一次有益的教育。新物理研究成果等等，利用物理課前五分鐘上臺(tái)演講，而后把所有的演講稿收集起來，子的微觀世界，大長見識(shí)，好不暢快淋漓，而對(duì)這個(gè)世界的認(rèn)識(shí)又更進(jìn)了一步。所以，這是一本有益的書。當(dāng)您讀完這本書，您一定會(huì)得到一些通向智慧世界的啟

　　

【正文】 敵人戰(zhàn)斗機(jī)，可見 F— 5 的性能必有其特點(diǎn)。 F— 5 有 2 個(gè)翼尖導(dǎo)彈發(fā)射滑軌，和 5個(gè)外掛點(diǎn)。一般可在機(jī)腹下攜帶一個(gè) 1041升的 22 油箱。還可以在機(jī)翼下各掛一個(gè)。當(dāng)它攜帶 3 個(gè)油箱和 2 枚導(dǎo)彈時(shí)，作戰(zhàn)半徑可以遠(yuǎn)達(dá)1084 千米。帶 2 枚 MK82 導(dǎo)彈和 3 個(gè)副油箱的高 — 低 — 高遮半徑可以為 907 千米，低 —高 — 低半徑為 621千米，最大炸彈作戰(zhàn)半徑 194 千米，最大航程 2947千米。對(duì)于這樣的輕型戰(zhàn)斗機(jī)來說，具有這么大的作戰(zhàn)半徑是十分難得的。相應(yīng)的，米格戰(zhàn)機(jī)帶 3 個(gè) 490升的副油箱時(shí)作戰(zhàn)半徑只有 350—— 450 千米，最大航程 1900 千米。 F— 5 還可以字右上方增加一個(gè)加油探頭和受油嘴。 F— 5 各種任務(wù)下的作戰(zhàn)半徑可以增大 37%—— 69%。 F— 5 的最大外掛重量為 4745 千克，有效載彈量 3324千克。米格的外掛重量只有 1000千克。米格的最大外掛重量也只有 3589千克，有效載量為 2075 千克?？梢?F— 5 的掛載重量也只有 3589 千克，有效載彈量為 2075 千克。可見 F— 5 的掛載能力十分驚人。 F— 5 可以帶多種這樣的掛載能力，首先與其設(shè)計(jì)任務(wù)有關(guān)。最初設(shè)計(jì) F— 5 的時(shí)候，就以對(duì)地攻擊為主。它所采用的中等角的機(jī)翼，在音速區(qū)域升阻比較大，這樣可以在小阻力情況下獲得較大的升力。這些有助與提高外載能力和增大航程。 F— 5 僅重 3670千克。F— 5 也不超過 4500 千克，遠(yuǎn)低與米格的重。 F— 5 可以攜帶多種對(duì)地攻擊武器，包括 MK82 炸彈， CBU24 炸彈等等。 F— 5 系列戰(zhàn)斗機(jī)有很好的低空飛行穩(wěn)定性，投放武器精確度較高。 F— 5 進(jìn)行俯沖轟炸時(shí)，投彈的圓周率誤差位 16— 18千米。 F— 5的設(shè)備艙空間較小，不能裝備較多的電 子設(shè)備，所以在現(xiàn)空戰(zhàn)條件下執(zhí)行復(fù)雜對(duì)地攻擊任務(wù)的能力非常有限，不過仍然不失為一種廉價(jià)而性能優(yōu)越的近距離戰(zhàn)斗機(jī)。 原子彈爆炸后為什么會(huì)形成蘑菇狀煙云 31 號(hào) 陳燕萍 因?yàn)樵訌椩诒〞r(shí)，會(huì)產(chǎn)生幾千萬度的高溫，同時(shí)有爆炸中心地區(qū)產(chǎn)生幾萬億百帕的壓強(qiáng)，而整個(gè)過程只是在幾萬分之一秒的瞬間產(chǎn)生的，這種高溫高壓下的火球間爆炸中心激烈擴(kuò)散數(shù)秒后變成高溫高壓的煙球，它能找到一個(gè)阻力最小的方向 —— 向天空沖起，到幾百米高空，除了下方以外其他各個(gè)方向阻力都比較小，于是高溫高壓煙球就面上升，一面向四周擴(kuò)散，逐步 形成蘑菇狀煙云，這時(shí)從地上帶到空中的一些石塊等像雨點(diǎn)般地從煙云中掉下來，煙云也逐步由濃變淡向四面散開，從煙云中掉下的石塊具有放射性，原子彈爆炸中的光輻射及高溫的殺傷和燒傷的破壞力都極大。而破壞力最大的是由于爆炸時(shí)高壓形成的沖擊波，它能震裂建筑物。沖裂地面上的東西。 黑洞的發(fā)射 32 號(hào) 李志鵬 把廣義相對(duì)論與量子論結(jié)合起來，已經(jīng)得到了一些富有啟發(fā)性的結(jié)果。其中最重要的就是發(fā)現(xiàn)了黑洞的量子發(fā)射。 23 問題要從 1970年談起。當(dāng)時(shí)證明了一條定理：在演化過程中黑洞視界的表面積只能增大而不能減小。外來物質(zhì)或輻射掉進(jìn)黑洞 時(shí)，黑洞視界表面積就增大。當(dāng)兩個(gè)黑洞因碰撞而合成一個(gè)黑洞時(shí)，最終的黑洞視界表面積比原來的兩個(gè)大。物質(zhì)不可能從黑洞中出來，一個(gè)黑洞也不可能分裂成兩個(gè)黑洞。所以，黑洞視界面積只能增大。這叫做面積不減定理。 面積的不減性使人們聯(lián)想到熱力學(xué)中的熵。熵這個(gè)物理量也具有不減性。一個(gè)孤立體系的熵總是隨著時(shí)間而增大（或者不變）的，決不會(huì)減少。 后來，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)黑洞面積與熱力學(xué)熵的對(duì)比不僅是形式上的，而是實(shí)質(zhì)性的。面積就是黑洞的熵。同時(shí)，我們也可以定義黑洞的溫度。這個(gè)溫度也應(yīng)與熱力學(xué)中的溫度具有相同的含義。例如，溫度相同的物 體應(yīng)當(dāng)達(dá)到熱平衡等等。 我們知道熱平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡。兩個(gè)相同溫度的物體 A和 B 在達(dá)到平衡時(shí)，二者是有能量交換的。但是，單位時(shí)間從 A傳到 B的能量，等于從 B 傳到 A 的能量，所以總的效果應(yīng)是 AB的溫度都不變化。如果一定溫度的黑洞也能與同樣溫度的其它物體達(dá)到熱平衡，那也就必須有單位時(shí)間內(nèi)從物體傳給黑洞的熱量，等于單位時(shí)間從黑洞傳給物體的熱量。然而，廣義相對(duì)論說不可能有任何物質(zhì)從黑洞內(nèi)部出來。這樣，就與上述論斷相矛盾了。 1974年霍金解決了這個(gè)矛盾。最關(guān)鍵之點(diǎn)就是考慮了量子論的作用。按照量子論的觀點(diǎn)，真空并不是簡單意 義下的 “ 空 ” ，它具有豐富的物理內(nèi)容。整個(gè)物理空間中都充滿著 “ 虛粒子 ” 。這種虛粒子的作用，可以通過它們的物理效應(yīng)加以證實(shí)。在通常的情況下虛粒子不斷地產(chǎn)生，也不斷地湮滅。所以真空中永遠(yuǎn)不會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生粒子。但當(dāng)引力場存在特別是當(dāng)有黑洞時(shí)，情況不同了。這時(shí)，如果真空中產(chǎn)生了一對(duì)虛的電子和正電子，其中有一個(gè)掉到黑洞中，它永遠(yuǎn)不可能再出來，于是剩下另一個(gè)就失去了伴兒，再也無法湮滅。這個(gè)孤獨(dú)的粒子或者不久也掉進(jìn)黑洞中，或者能逃到無限遠(yuǎn)處。其總效果看起來就如同黑洞在發(fā)射一樣。這是黑洞強(qiáng)場引起的真空發(fā)射，發(fā)射的結(jié)果是使黑洞的質(zhì) 量變小。 而且，黑洞的發(fā)射，完全是一種熱發(fā)射，即各種輻射譜都是所謂黑體譜。質(zhì)量大的黑洞溫度低，質(zhì)量小的黑洞溫度高。 當(dāng)黑洞在發(fā)射時(shí)，它的質(zhì)量越來越小，它的溫度反而越來越高，即輻射強(qiáng)度越來越大。到了最后階段，就有一次猛烈的爆發(fā)。近年來，觀測到不少 γ 射線爆發(fā)現(xiàn)象。即在天空某些方向上突然出現(xiàn)很強(qiáng)的 γ 射線流。有人猜測，這也許就是某種小黑洞的爆發(fā)。 量子計(jì)算機(jī) 33 號(hào) 施武江 量子理論認(rèn)為，任何事物都是以大量的量子形式顯現(xiàn)的，而且這些量子均以各種方式運(yùn)動(dòng)。量子同時(shí)是粒子波和的多種組合。支持現(xiàn)有計(jì)算機(jī)的半導(dǎo)體技術(shù)，把 電子視為 24 粒子作為它的工作基礎(chǔ)。當(dāng)電子活動(dòng)空間較大時(shí)，可以把它當(dāng)粒子而忽略其波動(dòng)性。一旦空間減小，例如，當(dāng)集成電路線寬小于 ，其波動(dòng)性質(zhì)便不可忽略，這時(shí)便需開發(fā)建立在量子力學(xué)基礎(chǔ)上的計(jì)算機(jī)，這就是量子計(jì)算機(jī)。 量子計(jì)算機(jī)突出的特點(diǎn)有兩個(gè)：一是能夠?qū)崿F(xiàn)量子并行計(jì)算，可加快解題速度；例如，現(xiàn)在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域廣泛使用的 RSA等公開鑰加密系統(tǒng)，是以巨大數(shù)的質(zhì)因子分解極為困難作為前提設(shè)計(jì)出來的。一個(gè) 400 位長的數(shù)字進(jìn)行因子分解，即使用世界上最快的巨型機(jī)也要用十億年的時(shí)間，而人類歷史才 300 多萬年，若用量子計(jì)算機(jī)， 有一年時(shí)間足夠了。二是存儲(chǔ)空間大。現(xiàn)有計(jì)算機(jī)上，數(shù)據(jù)用二進(jìn)制位存儲(chǔ)，每位只能一個(gè)數(shù)據(jù)，不是 0 就是 1。而量子計(jì)算機(jī)采用量子位存儲(chǔ)，由于疊加效應(yīng)，一個(gè)量子位可以是 0 或 1，也可以既存儲(chǔ) 0，又存儲(chǔ) 1。這就是說量子位存儲(chǔ)的內(nèi)容可以是 0 和 1 的疊加。 n 個(gè)二進(jìn)制位只能存儲(chǔ) n 個(gè)數(shù)據(jù)， n 個(gè)量子位可存儲(chǔ) 2n 個(gè)數(shù)據(jù)，這樣便大大提高了存儲(chǔ)能力。 量子計(jì)算機(jī)的研究現(xiàn)在成為物理學(xué)家，計(jì)算機(jī)專家和數(shù)論學(xué)家共同關(guān)心的重大交叉科研領(lǐng)域。量子計(jì)算機(jī)將完成經(jīng)典計(jì)算機(jī)難以勝任的高難度計(jì)算工作，帶來計(jì)算機(jī)歷史新紀(jì)元。 磁星 ３４號(hào) 余 振 國際研究小 組在《自然》雜志上指出，經(jīng)過對(duì)Ｘ射線探測衛(wèi)星所采集的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)距離地球有４萬光年的中子星帶有迄今為止宇宙內(nèi)最強(qiáng)的磁場，其磁場強(qiáng)度相當(dāng)于普通中子星的確 100 倍。 有關(guān)專家評(píng)論說，具有強(qiáng)磁場中子星的發(fā)現(xiàn)揭開了困擾著學(xué)術(shù)界長達(dá) 19 年的低能γ射線輻射之迷。表明宇宙中確實(shí)存在一類磁場強(qiáng)度近乎地球磁場 1000萬億倍特殊中子星—— “磁星”（ MAGNETARS）代號(hào)為 SGR－ 1860－２０。它的質(zhì)量與太陽接近，半徑為16 千米，每隔 秒旋轉(zhuǎn)一圈，該恒星內(nèi)部強(qiáng)大磁場使表面加熱至 1000 萬℃，緩慢變化引發(fā)星體周期性 外殼震動(dòng)叫“星震”。它向宇宙釋放出強(qiáng)烈的低能γ射線。 宇宙中“磁星”發(fā)出的低能γ射線強(qiáng)度極大，其每秒釋放出來的能量相當(dāng)于太陽一年的輻射。 該奇異的天文現(xiàn)象由美國德克薩斯大學(xué)和北卡羅來納大學(xué)的天文物理提出的理論。 25 恒星質(zhì)量大小決定恒星末態(tài)形式 35 號(hào) 張耀東 恒星的死亡方式與其質(zhì)量的大小有關(guān)。太陽質(zhì)量級(jí)的恒星先膨脹成一顆紅巨星，然后再坍縮成一顆白矮星。質(zhì)量較大的恒星以劇烈的超新星爆炸形式結(jié)束生命。爆炸時(shí)，恒星的外層高速向外拋去，留下的內(nèi)核坍縮成一顆中子星。如果原來是一顆更大質(zhì)量的恒星，則坍縮成一個(gè)黑洞。這些 幾乎死亡的恒星密度極大。中子星的質(zhì)量每立方厘米可達(dá) 10 億噸。而黑洞的密度則大得就連光線也甭想從它們那兒逃脫。 一顆小質(zhì)量的恒星如果所含的氫燃燒完畢，它的內(nèi)核便不再進(jìn)行核反應(yīng)。于是它的溫度降到低點(diǎn)，它膨脹成一顆紅巨星，最外數(shù)層飛拋出去。飛出去的最外數(shù)層形成一個(gè)行星云，在空間飄蕩并被恒星激發(fā)成發(fā)亮的 “霧環(huán) ”。太陽質(zhì)量級(jí)的恒星一旦碳核反應(yīng)結(jié)束，等待它的就是類似的命運(yùn)。恒星只有核保留下來，在引力的作用下坍縮，形成一顆類似我們地球大小的白矮星。原子核和電子簡并，形成一種 “簡并氣體 ”，這種氣體目前在地球上的實(shí)驗(yàn)室 中還無法模擬制造出來。 白矮星密度很大，一艘萬噸大輪船只能裝足球大小的白矮星物質(zhì)。 如果恒星的質(zhì)量超過 個(gè)太陽質(zhì)量，那么它的命運(yùn)之旅將還要更加驚心動(dòng)魄。在它的內(nèi)核中，溫度可以一直上升到數(shù)十億攝氏度，同時(shí)元素氮、氧、氖、鎂、鐵等形成。之后，恒星制造能量的能力消失，因?yàn)楦匾恍┑脑匦纬刹皇轻尫拍芰?，而是吸收能量。于是，恒星?nèi)核中便不再有向外的壓力與巨大的引力相抵消，一次巨大的坍縮過程終于爆發(fā)。坍縮來得如此迅速，以致恒星外層在反作用力的作用下猛烈向外飛去。一顆Ⅱ 型超新星便產(chǎn)生了，光度也增加了幾十億倍。此 時(shí)借助于坍縮所釋放出的能量，有少量比鐵更重一些的元素形成，并被拋進(jìn)太空。 恒星內(nèi)核中的壓力急劇上升，導(dǎo)致質(zhì)子和電子相互簡并，形成中子。簡并態(tài)的中子物質(zhì)密度比白矮星的物質(zhì)密度還要大得多。一顆中子星的直徑只有 10～ 20 千米，而它的密度卻可達(dá) (1 億～ 10 億噸 )／立方厘米，與原子核中的密度相當(dāng)。 也就是說一艘萬噸大輪船只能承受比芝麻還小的中子星物質(zhì)。 它的密度很大，因此引力也很大，任何在太空游蕩的物體只要稍稍靠近它，都會(huì)被它的引力吸引過去。中子星通常只有 12 公里的直徑，卻有太陽那么大的質(zhì)量。只要往它上面扔一顆糖， 就會(huì)引起原子彈那么大能量的爆炸。中子星有足夠質(zhì)量來制造伽馬射線大爆發(fā)，只要有物質(zhì)落在中子星上，就會(huì)釋放大量能量 ，也就是伽馬射線， 人們開始推測伽馬射線可能對(duì)地球造成的影響。有些生物學(xué)家認(rèn)為，地球的幾次物種大滅絕可能就是由中子星釋放伽馬射線引起的；如果伽馬射線在地球附近大爆發(fā)，就相當(dāng)于無數(shù)核彈落到了地面，那么全世界就都變成了廣島；地球空氣會(huì)因?yàn)楸ㄡ尫诺臒崃慷郎?，進(jìn)而流動(dòng)加速，颶風(fēng)、龍卷風(fēng)、驚濤駭浪會(huì)遍布全球；也許在銀河系中，一些 “文明 ”已經(jīng)被中子星上的爆炸給摧毀了。在未來的幾百萬年里，這樣的厄運(yùn)會(huì)降臨到地球 人的頭上嗎？科學(xué)家認(rèn)為，這種概率是非常微小的 地球很安全。 質(zhì)量更大的恒星 (約 10～ 100個(gè)太陽質(zhì)量 )，其殘余引力場就非常之大，大得就連中子 26 結(jié)構(gòu)也無法抗拒它。因此，天文學(xué)家們推測這類恒星最終將坍縮成為所謂的 “黑洞 ”。黑洞的直徑雖然不足幾千米，但它卻足以使光或其他任何一種電磁射線都無法逃脫它的吸引。由于黑洞用通常的方法看不見，所以人們給它起了這個(gè)名稱。 黑洞的存在只有通過它對(duì)其他天體發(fā)生的引力作用來確定。天文學(xué)家們猜測，宇宙中的幾個(gè)極強(qiáng) X 射線源極有可能就是一些雙星系統(tǒng)，在這些雙星中，其中的一顆 子星已經(jīng)坍縮成了一個(gè)黑洞。黑洞的大引力場使另一顆子星上的物質(zhì)呈螺旋狀向自己流射而來。流射物質(zhì)急劇加速，產(chǎn)生 X 射線。 魔鬼谷 36 號(hào) 張騰軍 東起青海和布倫谷，西至新疆巴音郭楞蒙古自治州若羌縣南部的昆侖山支脈，有一條長約一百公里，寬約三十公里的大谷地，歷來被人們稱為“魔鬼谷”，這個(gè)谷地一遇天氣驟變，便會(huì)成為陰暗恐怖的“地獄”：平地生風(fēng)，電閃雷鳴，尤其是滾滾炸雷，震的山搖地動(dòng)，成片的樹木被燒得身焦枝殘。偶爾誤入其中者，往往因遭雷擊而絕少生還，幾百年來，這里被附近以游牧為生的牧民視為禁地。 據(jù)最新調(diào)查證實(shí)，這一谷 地地層中，除了有大面積三疊紀(jì)火山噴發(fā)的強(qiáng)磁性玄武巖體外，還 有百多個(gè)鐵礦脈及石英閃光巖體，經(jīng)伽瑪法測試這里的磁場相當(dāng)強(qiáng)，地下巖體和鐵礦帶所產(chǎn)生的強(qiáng)大磁場的電磁效應(yīng)，引來了雷電云層中的電荷，因而產(chǎn)生了空氣放電，形成炸雷。雷電一旦遇上地面突出物體，就會(huì)產(chǎn)生尖端放電現(xiàn)象，而牧場上的人和牧群就成了雷電轟擊的目標(biāo)。所以也就會(huì)有谷地的樹木被燒得身焦枝殘。 會(huì)說話的瓶子 37 號(hào) 黃 煒 國際專利申請(qǐng)： 01189950 可口可樂公司發(fā)明一種會(huì)說話的瓶子。告訴打開瓶蓋的人中獎(jiǎng)了。以期公司在超市搞促銷活動(dòng)，人們不太熱心， 因?yàn)楹茈y找到中獎(jiǎng)的飲料，可口可樂公司說新發(fā)明的塑料瓶蓋里密封了一個(gè)芯片，一塊電池和小揚(yáng)聲器，這些小東西粘在瓶蓋有一個(gè)壓力開關(guān)。在飲料瓶保持密封時(shí)，汽水的壓力使開關(guān)打開，擰動(dòng)瓶蓋使壓力減小后，開關(guān)關(guān)閉啟動(dòng)說話的電路工作，飲料開口說話。 27 衰減率 38 號(hào) 吳斌玲 無法預(yù)測一些特殊放射性原子核何時(shí)將衰減。像微觀世界的所有過程一樣，只能用量子理論的統(tǒng)計(jì)法則來描述放射性。常規(guī)的衰減模式只能通過平均法則來觀察大量放射性原子核，就像平均壽命表只對(duì)整個(gè)人 而非個(gè)人有效。我們所要重點(diǎn)觀察的是某些放射性物質(zhì)比其他的衰減的快（包含 無數(shù)原子的試樣）。衰減率彼此相差甚遠(yuǎn) —— 從每秒萬億次到十億年一次。 放射性試樣的一半發(fā)生衰減的時(shí)間被稱作半衰期