霍金与量子宇宙论 - 中国物理C
霍金与量子宇宙论
吕增建 刘燕
(焦作大学基础科学系 河南 454003)
一、霍金 宇宙之迷的探索者
史蒂芬霍金1942年1月8日出生于英国的牛津,那一天刚好是伽利略逝世300周年纪念日。童年的霍金热衷于搞清楚一切事情的来龙去脉,他看到一件新奇的东西时总喜欢把它拆开,把每个零件的结构都弄明白 不过他往往很难再把它装回原样,因为他的手远不如头脑那样灵活,甚至写出来的字在班上也是出名的潦草。10岁时他喜欢做模型飞机和轮船,喜欢设计复杂的游戏。13岁左右就下决心将来要研究物理学和天文学。
1959年他考到了自然科学的奖学金,顺利入读牛津大学,1962年去剑桥大学攻读博士学位,研究宇宙学。不久他被诊断患上了!卢伽雷?病(肌萎缩性脊髓侧索硬化症),导致全身瘫痪。他勇敢地面对这次不幸,继续醉心研究宇宙学。20世纪70年代,
他和彭罗斯证明了著名的奇性定理,并以此获得1978年的爱因斯坦奖和1988年的沃尔夫物理奖。他还证明了黑洞的面积定理。1973年首部著作#空时的大型结构?出版,1974年宣布发现黑洞辐射,成为英国皇家学会最年轻的会员。1974年以后他的研究转向量子引力论,1977年被任命为剑桥大学引力物理学教授。1979年担任剑桥大学有史以来最为崇高的教授职务,那是牛顿和狄拉克担任过的卢卡逊数学教授。1980年他把主要精力转向量子宇宙论的研究。1985年霍金又因肺炎进行了穿气管手术,此后,他完全不能说话,依靠安装在轮椅上的一个小对话机和语言合成器与人进行交谈,看书必须依靠一种翻书页的机器,读文献时需请人将每一页都摊在大桌子上,然后他驱动轮椅如蚕吃桑叶般地逐页阅读。1988年他的代表作#时间简史?一出版即在全世界引起巨大反响。作为宇宙学无可争议的权威,霍金的研究成就和生平一直吸引着不少的科技工作者和热心于科学的人们。他研究大尺度的宇宙学和另一端的量子力学。他的目标是解决!第一推力?的问题,他的研究使上帝没有存身之处,但梵蒂冈教廷仍对他表示了敬意,教廷科学院选举霍金为该院院士,世俗的偏见和神学的权威,都不能阻
挡科学的透射力。
二、宇宙学的早期发展阶段
宇宙是广漠空间和其中存在的各
种天体以及弥漫物质的总称。宇宙是
物质世界,他处于不断的运动和发展
之中。
早在公元前340年,亚里士多德就提出了地心学说的宇宙观,托勒密为这个地球为宇宙中心的宇宙观制成了一个宇宙学模型。而哥白尼摆脱了托勒密的宇宙模型,在1543年提出了日心说。开普勒从第谷的观测资料中总结了经验的行星三定律。牛顿对行星及地面上的物体运动作了整体的考察和研究提出了万有引力定律,建立了经典力学体系,同时奠定了天体力学研究的出发点,使人们认识到支配宇宙中天体运动的力是万有引力。直到1917年爱因斯坦率先把他的广义相对论应用于宇宙学的研究才正式揭开了科学宇宙学的序幕。
三、大爆炸宇宙模型
1924年弗里德曼在广义相对论的框架下,从理论上论证了宇宙或者膨胀、或者收缩、而不会保持静止,哈勃在1929年发现谱线红移为弗里德曼的宇宙学模型提供了观测依据。哈勃定律描述了所有测到谱线的星系在大尺度规模上退行,距离愈远退行愈快,这表明整个宇宙不可能像人们后来所想象的那样处于静态,而实际上是处于膨胀的状态。宇宙膨胀的发现可以说是20世纪最伟大的智慧革命之一,宇宙既然是在膨胀,那么回过头来看,必定有一个时候整个宇宙都压缩在一个极小的范围里,密度极大,温度极高,必定在那个时候发生了一次!大爆炸?,启动了宇宙膨胀,这大约是在150亿年前。
在现代宇宙学中,应该说大爆炸宇宙学是较有影响的一种学说。根据大爆炸宇宙学的观点,大爆炸的整个过程是:在大爆炸后的一秒钟,宇宙的温度约为100亿度,物质密度也相当大,那时宇宙只有中子、质子、电子、光子和中微子等基本粒子形态的物质。因为整个体系不断膨胀,结果温度很快下降,当温度降到10亿度时,质子和中子合成氘核的反应开始,类似氢弹爆炸时发生的聚变过程迅速把氘核和更多的质子和中子相结合形成氘核,它包含二个质子和二个中子,还产生了少量的更重的元素锂和铍。另外还有重氢和其他元素,所余下的中子会衰变成质子,这正是通常氢原子的核。当温度进一步下降到100万度后,早期形成化学元素的过程结束,宇宙
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间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核。之后的100万年左右,宇宙仅仅是继续膨胀,当温度降低到几千度时,电子和核子就开始结合形成稳定的原子,光子不再被自由电子散射,从此宇宙变成透明。宇宙作为整体,继续膨胀变冷,又过了几十亿年逐渐形成了千千万万个恒星。恒星的光和热是靠燃烧自己的核燃料提供的,其后果是合成碳、氧、硅、铁这些早期宇宙条件下不能产生的重元素。在恒星生命即将结束时,它以爆发的形式抛出含有重元素的气体和尘粒,这些气体和尘粒是构成新一代恒星的原料。在一些恒星周围,冷的气尘会逐渐形成大小不等的形形色色的天体,成为我们今天看到的宇宙。大爆炸模型已被几个重要的观测事实所证明,如:天体年龄不超过!宇宙龄?、各种不同的天体上氦丰度大都为30%、河外天体有系统的谱线红移。特别是大爆炸理论的创始人之一 伽莫夫在1948年有一惊人的预言:宇宙的热的早期阶段的辐射(以光子的形式)今天应在周围存在,但是其温度已被降低到只比绝对零度高几度。1965年果然被彭齐亚斯和威尔逊在微波波段上探测到具有热辐射谱的微波背景辐射,温度大约为3K。这是大爆炸宇宙学模型令人信服的证据之一。
四、暴胀宇宙模型
宇宙大爆炸处是一个奇性的状态,这大爆炸奇性从何而来就摆到了宇宙学家的面前。20世纪80年代科学家们提出了暴胀宇宙模型。
在大爆炸的一瞬间,不仅没有任何天体,也没有粒子和辐射,只有一种单纯而对称的真空状态以指数方式膨胀着,称为!暴胀?。今天我们所知道的自然界中四种基本相互作用力,即引力、强力、弱力、电磁力,那时是不可区分的。随着宇宙的膨胀和降温,真空发生了一系列相变,力之间的对称性被破坏了,在大爆炸的10-44秒,发生超统一相变,引力作用首先分化出来,但强、弱、电三种作用仍不可区分,夸克和轻子可以互相转变;到大爆炸10-36秒,大统一相变发生,强作用同电、弱作用分离,物质和反物质之间的不对称性开始出现;10-10秒以后,弱电相变发生,弱作用和电磁作用分离,于是完成了四种相互作用逐一分化出来的过程。到这个阶段,宇宙间已具备了构成我们所熟悉的物理世界的最原始和最基本的素材和条件。
五、量子宇宙论
封闭的宇宙模型
在大统一破缺以后,宇宙有一个按指数形式膨胀的阶段,由于这种!暴胀?和大爆炸导致了和今天观察到的宇宙大致相同的结果:宇宙是非常平坦、均匀、各向同性的,以及宇宙中物质分布的模式,如星系团、星系、恒星和生命形式等。但这仍然没有解决宇宙是如何开始的。
在对黑洞问题的研究中,霍金证明了黑洞的面积定理,即随着时间的增加黑洞的面积不减。但在考虑黑洞附近的量子效应后,霍金又指出,黑洞会像黑体一样发出辐射,其辐射的温度和黑洞质量成反比,这样黑洞就会因辐射而慢慢变小,而温度越变越高,并以最后一刻的爆炸而告终。黑洞辐射的发现具有极其基本的意义,它将引力、量子力学和统计力学统一在一起。
20世纪70年代霍金和彭罗斯证明了一个奇点的定理,如果广义相对论是正确的,在很一般的条件下,时空一定存在奇点,最著名的奇点即是黑洞的奇点以及宇宙大爆炸处的奇点。在奇点处所有科学定律以及可预见性都失效。为了预言宇宙是如何开始的,人们需要在时间开端处有效的科学定律。霍金认为经典理论已经不能很好地描述宇宙,必须把量子引力论引入到研究宇宙的极早期阶段。量子论认为:从原则上说不可能精确地测知任何一个物体在时空中的运动轨迹,否则将与海森伯测不准原理相矛盾,这样,原则上就否定了进行精确时间、长度测量的可能性。定量而言,时间、长度的测量不可能超越普朗克时间(t p=5.3908%10-44s)、普朗克长度(1p=1.6161%10-33c m)。人们是不可能观测到从体积为零、密度为无限大的奇点所产生的宇宙创生大爆炸景象的。霍金认为在量子力学中,通常的科学定律有可能在任何地方都有效,包括时间开端在内。不必针对奇点提出新的定律,因为在量子理论中不需有任何奇点。霍金将量子力学和引力结合在一起的这一统一理论的特征是用费因曼的历史求和方法处理爱因斯坦的引力观,为了避免求和的技术困难,这些弯曲的时空必须采用欧几里德型。也就是,时间是虚的,并和空间的方向不可区分。因为在欧几里德时空中,时间方向和空间方向是同等的,所以时空只有有限的尺度,而没有奇点作为它的边界或边缘。时空就像是地球的表面,只不过多了两维、四维而已,它有限、无界,没有边缘。宇宙是完全自足的,而不被任何外在于它的东西所影响,这样它也就无须宇宙外的造物主来所为的第一推动了。它既不被创生,也不被消灭。它就是存在。
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天文观测的结果是建立宇宙模型的基本依据,是检验宇宙模型真伪的最终标准,也是发展宇宙模型理论的动力。虽然霍金的宇宙有限无界的思想仅仅是一个设想,但是宇宙无边界条件和量子力学中的不确定性原理可以解释我们在宇宙中看到的复杂的结构。无边界假设导致一个预言,即宇宙现在在每一方向的膨胀率几乎是相同的。这与微波背景辐射的观测相一致,它指出在任何方向具有几乎完全相同的强度,这是大爆炸的余辉。利用无边界条件,宇宙应该是从仅仅由不确定性原理所允许的最小可能的非一致性开始的,在宇宙经历快速膨胀后,初始的非均匀性被放大足以解释在我们周围观察到的结构的起源。1992年宇宙背景探险者卫星(C OBE)首次检测到微波背景辐射随方向的非常微小的变化。这种非一致性随方向的变化方式是不是早期稠密的宇宙中随机的量子波动留下了这些特点呢?这似乎和暴胀模型以及无边界设想的预言相符合。
宇宙无边界设想是霍金量子宇宙论的一块基石,这个理论是一个自足的理论,即在原则上,按照科学定律我们便可以将宇宙中的一切都预言出来,这个无边界条件的量子宇宙论真正解决了第一推动问题。按照霍金的理论,宇宙的诞生是从一个欧氏空间向洛氏空间的量子转变,这就实现了无中生有的思想,宇宙是由无创生出来的:不仅仅是从真空中出来,而根本是从绝对的无中出来,因为在宇宙之外没有任何东西。这个欧氏空间是一个四维球,在四维球变成洛氏时空的最初阶段,时空是可由德西特度规来近似描述的暴胀阶段,然后由大爆炸模型来描写。这个被称作是封闭的宇宙模型。
开放的宇宙模型
宇宙空间究竟是有限无界的封闭型,还是无限无界的开放型,这要取决于当今宇宙物质密度产生的引力是否足以使宇宙的现有膨胀减缓,以至于使宇宙停止膨胀,最后再收缩回去。可是现今的天文观测,包括可见的物质以及由星系动力学推断的不可见物质(中微子,neutralino和a xions)其密度总和仍不及使宇宙停止膨胀的1/10,如果再加上有可能的暗能量也不足1/3,可见无限膨胀下去的开放宇宙的可能性仍然会呈现在人们面前。
许多人曾尝试将霍金的封闭宇宙的量子论推广到开放的情况,但始终未能成功,1998年2月5日,霍金及图鲁克在他们的论文#没有假真空的开放暴胀?中将以前封闭宇宙的量子论推广到开放的情形。非常确定地提出宇宙不会收缩,这样的演化是一个有始无终的过程。
六、对科学的贡献和启迪
杰出的贡献
霍金是当代最重要的广义相对论和宇宙论家,在20世纪下半叶,对人类的时空观和宇宙观进行了根本的变革。在经典物理的框架里,霍金证明了黑洞和大爆炸奇点的不可避免性,黑洞越变越大;但在量子物理的框架里,他又指出,黑洞因辐射而越变越小,大爆炸的奇点不但被量子效应所抹平,而且整个宇宙正是起始于此。从宇宙大爆炸的奇点到黑洞辐射机制,霍金对量子宇宙论的发展做出了杰出的贡献。他提出的黑洞辐射理论是对爱因斯坦理论的第一个重要突破。他的宇宙模型是一个无边界、有限的四维时空 不需要上帝的推动,宇宙的演化完全取决于物理定理,他解决了困扰人类几千年之久的宇宙从何而来的难题。他的黑洞蒸发理论和量子宇宙论不仅震动了自然科学界,并且对哲学和宗教也影响深远。他被誉为继爱因斯坦之后世界上最著名的科学思想家和最杰出的理论物理学家。患卢伽雷氏症使他被禁锢在一张轮椅上达30多年,他却身残志坚,克服残废之患而成为国际物理学界的超新星。他不能写、不能说、行动困难,而竟能在物理学上做出突出成就,因此倍受尊重。
启迪与思考
从亚里士多德的宇宙观到霍金的宇宙模型,生动地反映了人类在探索宇宙奥秘中获得的相对真理与绝对真理的辨证统一性。霍金力求把相对论与量子力学联系在一起,对宇宙学的发展产生了深远的影响,但是这并没有结束人类对宇宙的探索历史,而恰恰在启迪和激励着人们去更深入地探索宇宙的奥秘。在对宇宙的探索中,人们永远也找不到终极真理,只能无限地靠近它。
宇宙学历来是孕育新观念和新思想的摇篮,他的每一个成果都会对人类的传统产生震撼。霍金的思想异常活跃,他的黑洞辐射、虚时间在自然观上给人的启迪则尤为深刻。霍金是在一般人难以置信的艰难奋斗中,以非凡的想象力拓展了理论物理学的探索空间,成为世界公认的引力物理学巨人,他之所以能取得如此卓越的成就,其中最主要的原因之一是他具有优秀的科学品质、强烈的使命感、超人的毅力和极其坚强的意志。霍金的一生是人类意志力的记录,是科学精神创造的奇迹。
24现代物理知识
中科院原子物理
原子物理学> 作业 作业 第一章习题 习题 1.1氯化钠晶体组成立方点阵，钠和氯原子沿三个轴交错占据位置，已知它们的原子量分别为2 2.99和35.46，氯化钠的密度为2.17×103kg·m-3，试估算二相邻离子的间隔。 1.2（1）广播天线以频率为1MHz/s，功率为1kW发射无线电波，求每秒发射的光子数； （2）太阳垂直入射到地球表面上的辐射率是1.94卡/cm2·分，设平均波长为550nm，如果直接去看它，设眼球接受光的面积为1cm2，求每秒内人的眼睛接受到多少个光子。这两个数目表明为什么在研究广播辐射和太阳光学时，电磁辐射的量子特性并未直接显示出来。 1.3已知天空中相当明亮的一等星在地球表面产生大约10-6流明/m2的光通量，1流明平均波长为556nm的光相当于是0.016W，正常人眼只要接受到100个光子就有感觉。试估算每秒进入人眼中的光子数，并说明天上某些星星的“眨眼”（包括一等星）是否是由于光的量子性引起的。 1.4在密立根的油滴实验中，一个特定的油滴在两块相距为5mm的水平板之间自由下落，速度为 2.26×10-4m·s-1，在两板上加一电势差1600V后，油滴以0.90×10-4m·s-1速度均匀上升，已知空气的粘滞度为1.80×10-5N·s·m-2，油的密度为900kg·m-3，试求油滴的半径和它所带的电荷。 1.5（1）设有正电荷均匀分布在一半径为R的球形区域内，电荷密度为ρ，试证明电荷为-e的电子在它内部可以作围绕球心的简谐运动； （2）若正电荷大小等于电子电荷，R=1.0×10-10m，求作用力常数k和电子的振动频率。 1.6在a粒子散射实验中，若a放射源用的是210Po，它发出的a粒子能量为5.30MeV，散射体用Z=79的金箔，求 （1）散射角为90°所对应的瞄准距离； （2）在这种情况下，a粒子与金核达到的最短距离；
中科院生物物理所2011-2016年细胞生物学考博真题
目录 2011生物物理所秋季博士入学考试真题 (2) 2012生物物理所秋季博士入学考试真题 (3) 2013生物物理所秋季博士入学考试真题 (4) 2014生物物理所秋季博士入学考试真题 (5) 2015年生物物理所秋季博士入学考试真题 (6) 2016生物物理所秋季博士入学考试真题 (7)
简答题：8分/题 1.IPS 2.脂筏模型 3.细胞自噬 4.核糖体功能 5.端粒酶功能 论述题：20分/题 1.你实验室的现有结果表面A蛋白的量升高将导致B蛋白功能增加，如果你接下来以此 作为博士课题，你怎样开展后续工作。 2.囊跑运输的作用于调控？ 3.写出你所知道的肿瘤发生和表观遗传的关系？
简答题 1.细胞器的结构和其功能的联系？ 2.胚胎干细胞的特性及其功能？ 3.蛋白质翻译后修饰的作用？ 4.细胞骨架的主动调节机理？ 5.细胞与细胞间是如何联系的？ 6.为什么核膜在细胞周期中要崩解？ 论述题 1.细胞衰老机制及你认为该如何研究？ 2.给你一个新基因如何研究它的功能，用到什么技术？ 3.控制细胞大小的重要性以及控制细胞大小的机制？ 4.生化是工具，遗传是基础，细胞是主人，发育是未来。你怎么看这句话？
简答题 1.蛋白质分选的机制？ 2.细胞间连接的类型及功能？ 3.钙稳态及其维持机制？ 4.细胞凋亡的检测方法有哪些？ 5.细胞自噬？ 论述题:10分/题 1.什么是细胞周期？说明各个时期的复制、转录、翻译的变化。 2.以表观遗传学的角度谈谈你对细胞分化的认识。 3.如何设计实验来研究线粒体膜定位蛋白的功能。 4.谈谈你对细胞核重新编程的认识（2012年诺贝尔生理或医学奖）。
人物传记——超级演讲家霍金
超级演讲家霍金 霍金的演讲之路建立在过去数十年对理论物理学的卓越贡献上。他的主要研究领域是宇宙论和黑洞，他提出了黑洞蒸发现象和无边界的霍金宇宙模型，被誉为是爱因斯坦之后最杰出的理论物理学家。 在声望一步步提高的同时，他开始思考，科学应该是为世人所熟知的，若是一些科学成果只在业内存在震撼，却无法在大众中普及，那这些研究成果还有什么伟大可言呢?于是，除了写书和参加学术研讨会，他开始了在世界范围内作为超级演讲家的历程。 1987年10月，英国的伯明翰召开运动神经细胞协会会议，霍金受邀进行了一场演讲，题目是《我的病历》。霍金从自己的童年开始讲起，从那些笨手笨脚的先兆，一直讲到21岁被确诊为运动神经元病，也讲到了最多还能活两年的预言。他表示，面对随时都会到来的死亡威胁，那种感觉很不好受，但是他依然在进行科学研究，依然可以掌控自己的命运，我并不比别人差什么。 1988年，霍金的科普著作《时间简史：从大爆炸到黑洞》发行，从研究黑洞出发，探索了宇宙的起源和归宿。4月，他在加利福尼亚大学进行了一场题为《黑洞和婴儿宇宙》的演讲。霍金指出，大多数人会认为进入黑洞之后，就可以穿越到另一个时空区域，于是就出现了时空旅行的巨大可能。他提醒人们，不要渴望进入黑洞，如果人类跳入黑洞，瞬间就会被撕得粉碎，连构成他身体的粒子也不能避免。随后，这位被撕得粉碎的人就会通过婴儿宇宙，经过另一个黑洞被发射出来，重现于另一个区域。这次演讲吸引了众多对宇宙存在好奇的听众，霍金总能把一些枯燥的理论通过绮丽的想象用生动形象的语言表述出来。 霍金试图通过演讲，将自己的思想与整个世界交流，除了常在英国及美国发表演说，1989年10月，他还来到西班牙的奥维多，此次的演讲题目是《公众的科学观》。霍金认为，社会对科学研究的态度大都漠不关心，对于科研成果为公众生活带来的改变，公众也是冷眼相待。现在的首要问题就是让科学在大众中普及，让大众能够对温室效应、酸雨、遗传工程甚至核武器的发展等问题得出较为科学的看法。中学的科学教育制度需要改善，要拓宽科学传播的途径，如电视节目，在娱乐的同时注重教育意义，让观众明白科学与生活息息相关。 霍金还把他的思想传播到了对他来说非常遥远的国度中国。2006年6月17日，霍金以病残之躯坐了十几个小时的飞机抵达北京。这是继1985年、2002年两次访华后，他第三次踏上中国的土地。6月18日，他面对中国的6300多名听众演讲他的《宇宙的起源》，他围绕我们为何在此，又是从何而来?的问题展开，宇宙是否会继续膨胀?会不会在某一个时点最终坍塌?这些都是充满神秘感的东西，在足球世界杯尽情演绎的夏日里，霍金掀起了又一轮科学的热潮。 霍金的演讲充满了科学的正能量，他的演讲实录被印刷成各类读物销往世界，演讲的视频被制作成各类纪录片畅播全球。霍金就这样在宇宙的星际当中影响着我们，像一颗耀眼的星辰熠熠生辉。 (摘编自荣楚欧《霍金传》) 相关链接： ①在演讲时，靠电脑合成发音是一项艰辛的工作，一个小时的录音演讲通常要准备l0天，但这并没有削弱霍金同大众交流的愿望。在他看来，向大众揭示宇宙的神奇和宇宙学研究所反映出的哲学和科学思想，这是学者的本分。(蔡肖兵《生命还在希望就在》) ②在中国，霍金走近公众所引起的轰动有目共睹。2002年他在北京国际会议中心那次演讲的会场座无虚席，这说明一个事实：霍金正在用他非凡的个人魅力，吸引大众走近科学。丘成桐先生如此评价：激发公众对科学的兴趣是至关重要的。大科学家应当带头做科普。 (2006年6月22日《光明日报》《霍金：一个巨大的科学磁场》) 7．下列理解和分析，不符合原文意思的一项是 (3分) A．霍金在宇宙论和黑洞研究方面所取得的卓越成就，奠定了他在当代理论物理学界的地位，也成为他日后演讲成功的坚实基础。 B．霍金并不满足于只在科学界拥有声望，他希望自己的研究成果也能为世人所熟知，从而开始了为大众普及科学的演讲家历程。
高考英语热点阅读理解霍金专题
近几年来，科技题材的文章一直是高考英语阅读理解所倍加青睐的。当代最伟大物理学家霍金的离世无疑唤起了人们对科学的关注，因此，关于霍金的文章极有可能出现在高考英语阅读理解中哦。 三 Stephen Hawking is one of the most famous scientists in this century. He was born in 1942. He’s world well-known on space and time. Stephen was searching some very big questions, such as How did the universe begin? How will it end? Stephen was a student at Oxford University. He studied math and science. Then, at the age of twenty, he became sick. He was so young, but the doctors said to his family, “He has only two more years to live.”As a matter of fact, the doctors were wrong –he didn’t die. He can’t walk but he uses a wheelchair(轮椅). He can’t feed himself and get in or out of bed himself. But he refused to give in to the condition. He talks with the help of a computer. After Oxford, Stephen went to Cambridge University. Three years later, in 1965, he became a doctor of philosophy(哲学). Because of his serious health problems, it was difficult for him to draw diagrams(图表) or to write. So he started to think in pictures. With this new way of thinking, he became one of the most famous scientists
著名物理学家霍金的一生
著名物理学家霍金的一生 (1942~2018)77岁1942年 霍金简介： 霍金，男，曾用名(亦名)：斯蒂芬·霍金 出生： 1月8日，出生于英国英格兰牛津 父母： 父亲为弗兰克·霍金（1905-1986），母亲为伊莎贝尔·霍金（1915-2013） 背景： 父母： 父亲就读于牛津大学，弗兰克主修医学，在一所医学研究院任职研究员 母亲是苏格兰人，就读于牛津大学，伊莎贝尔学习哲学、政治学和经济学。伊莎贝尔也在这所研究院找到一份秘书工作 父母在工作后相遇、恋爱，两人相差十岁并结婚，两人家庭中层水平，不算富翁家庭出生，父母双高知分子，也不缺钱 出生背景：纳粹德军几乎夜夜不停地轰炸英国伦敦。这迫使霍金一家搬离海格特的家园迁到牛津避难。出生当天正好是伽利略逝世300年忌日 1943年2岁 在霍金诞生后，回到了伦敦郊区海格特。 二妹菲莉帕出生 1944年3岁 1945年4岁 1946年5岁 三妹玛莉出生 1947年6岁 在海格特的拜伦贵族学校接受启蒙教育，但霍金并喜欢学校的“进步教学法”，因此成绩不咋滴，并将自己阅读障碍归咎于学校教育方法上。
1949年8岁 1950年9岁 父亲升职，成专业领域专家： 父亲弗兰克升任为国家医学研究院寄生虫学部门主任，在该学术领域享有盛名 全家高知分子： 全家搬到英格兰赫特福德郡的圣奥尔本斯（人口6万左右的小镇） 在那里，霍金一家被认为是有点古里古怪的高知识分子，父母喜欢阅读书籍，每个人都手不释卷，哪怕吃饭、会客。对物质欲望不强，居住的缺乏维护，家庭交通工具是一辆经改装的伦敦计程车 中学频繁跳级： 转学到圣奥尔本斯女子中学。该校招收低于中学入读年龄的学生，虽为女子学校，但当时校内的麦可堂会还可以招收男性学生。通过这个学校，霍金能在小学时比正常情况提前一年参加拉德雷特的考试 几个月以后，霍金转学到赫福郡拉德雷特的拉德雷特公校就读了一年，并获得很好的成绩 1951年10岁 拉德雷特公校学习中 1952年11岁 9月，凭借拉德雷特公校成绩，进入精英学校圣奥尔本斯公校 1953年12岁 1954年13岁 未通过精英学校考试，转校失败： 霍金的父亲希望他的儿子入读更好伦敦西敏公学，但13岁的霍金却在奖学金考试当天染病，无法参加考试。由于那所学校的学费昂贵，在没有奖学金的经济援助下，霍金的家庭负担不起学费，所以他只好继续留在圣奥尔本斯公校就读 不能就读西敏公学的正面结果是，霍金有一群从小就在一起成长的挚友，他们共同分享嗜好，他喜欢玩图版游戏、制造爆竹、模型飞机、模型船艇，以及互相切磋有关基督教和超感官知觉的长时间讨论
中国科学院大气物理研究所
中国科学院大气物理研究所 中国科学院大气物理研究所简介 大气物理研究所前身是1928年成立的原中央研究院气象研究所。现有职工325人，其中科技人员251人，有中国科学院院士7人，研究员46人，副研究员和高级工程师86人，中级科技人员108人。大气所是博士、硕士学位授予单位和博士后流动站建站单位。是中国科学院博士生重点培养基地，国家毕业生就业重点保证单位。现有在学博士生211人，硕士生105人，博士后18人。 大气物理研究所主要研究大气中各种运动和物理化学过程的基本规律及其与周围环境的相互作用，特别是研究在青藏高原、热带太平洋和我国复杂陆面作用下的东亚天气气候和环境的变化机理、预测理论及其探测方法，以建立东亚气候系统和季风环境系统的理论体系及遥感观测体系，发展新的探测和试验手段，为天气、气候和环境的监测、预测和控制提供理论和方法。四个优势创新研究领域是：气候系统动力学和预测理论研究、大气环境和人类生存环境变化动力学和预测理论研究、中层大气与遥感理论和技术研究、中小尺度天气系统与灾害研究。 大气物理研究所拥有的科研部门包括：大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室、大气边界层物理与大气化学国家重点实验室、中国科学院东亚区域气候-环境重点实验室、中层大气遥感与探测开放实验室、云降水物理与强风暴实验室、国际气候与环境科学中心、竺可桢--南森国际研究中心、灾害性气候研究与预测中心、中国生态系统研究络大气分中心、季风系统研究中心。另外还设有信息科学中心。 2005年，大气物理所知识创新工程全面推进阶段工作进展顺利，科研工作取得若干重要进展，气候数值模式、模拟及气候可预报性研究项目荣获2005年度国家自然科学二等奖；获得湖北省科技进步一等奖1项，中国人民解放军科学技术进步二等奖1项，中国气象局气象科技奖成果应用奖一等奖 1项，国家教育部科学技术进步二等奖1项。共发表科技论文469篇，其中ScI收录论文126篇，申报专利5项。队伍建设和人才培养工作成效显著，叶笃正荣获国家科学技术最高奖，并作为第一主持人荣获国家科学技术进步二等奖；吕达仁当选为中国科学院院士。一批科研和管理人员以及研究生获得了各类奖项，取得佳绩。制度化、民主化、科学化三化建设继续向前推进。 2005年，申请获得973项目北方干旱化与人类适应1项、973课题2项、863专题3项；获得国家自然科学基金各类项目29项，包括4个重点基金、面上基金23项，杰出A和杰出B各1项；获院方向性项目3项，课题1项。还获
霍金预言
霍金预言
霍金 作为英国剑桥大学应用数学及理论物理学系教授，霍金70年代与彭罗斯一起证明了著名的奇性定理，他还单独证明了黑洞的面积定理，即随着时间的增加黑洞的面积不减等著名理论。为此，霍金被称为是当代最重要的广义相对论和宇宙论家，也无疑是在世的最伟大的科学家，还被称为“宇宙之王”，并被誉为继爱因斯坦之后世界上最著名的科学思想家和最杰出的理论物理学家。从这个角度说，霍金的“地球灭亡说”确实有点可怕。但作为大师，面对奥妙无穷的广袤星空和无法“探究到底”的高深科学理论，霍金的预言真的都能保证全部正确吗？未必。 科学史上围绕黑洞有过4次著名的赌局，霍金参与了3次，但很遗憾，他都输了：霍金第一次参与是在1975年打赌天蝎座X－1是否包含黑洞，霍金最终认输；第二次是在1991年，霍金与索恩、普雷斯基尔赌裸奇点是否存在，霍金又输了；第三次打赌是在1997年，霍金同普雷斯基尔打赌，黑洞是否会摧毁它们吞噬的一切信息？2004年，霍金当众认输。而且，此前霍金爆出过“不要和外星人说话”的奇妙言论，同样也让不少科学家感觉匪夷所思，借用霍金自己的比喻，美洲人得自己出发去找哥伦布才行。 然而，我们不能因为霍金曾经发生过的“预言不准”而对“200年内地球毁灭说”付之一笑。人类对大自然无节制的巧取豪夺，已经达到了灾难性的程度，霍金所预测的“200年内地球毁灭”是一种“忠告”，他显然希望通过这个忠告阻止人类疯狂破坏大自然。霍金所说的人类“自私、贪婪”的“遗传密码”毫无疑问是存在的。自人类在地球上出现以来，从来没有停止对地球的开发，这自然有文明发展的需要，但随着第二次工业革命的出现，新能源、新材料、新技术开始变得日新月异，资源开始无节制的开发，二氧化碳和其他工业废弃物的大量排放，地球越来越热，臭氧层空洞，海平面上升等等问题正日益恶化。而与此相对的是，大自然严厉地报复人类：“N年不遇”的极端气象灾害越来越频繁，土地和水资源短缺、能源需求提高、人口快速增长、淡水危机、疾病增多、战争威胁、粮荒等现象也越来越严重，所有的这一切，都不能不说是人类“自私、贪婪”的结果，人类如不能在这条道路上悬崖勒马，早晚有一天，会遭遇到大自然更严重甚至是灭绝性的报复。 霍金“200年内地球毁灭”的预言可能并不精确，但目前人类面对的可怕未来却不容怀疑。地球只有一个，人类及地球上的万物是需要在地球上不断繁衍生息的，即使想要脱离地球到其他适宜的星球上生存，也几乎是不可能的。所以，保护、珍惜地球，决不能再当成一句空话，否则，人类很可能自取灭亡。 人类四十年内殖民火星
中科院物理所固体物理博士入学考试试题
第一部分 （共6题，选作4题，每题15分，共计60分；如多做，按前4题计分） 1. 从成键的角度阐述Ⅲ-Ⅴ 族和Ⅱ-Ⅵ 族半导体为什么可以形成同一种结构:闪锌矿结构。 2. 请导出一维双原子链的色散关系，并讨论在长波极限时光学波和声学波的原子振动特点。 3. 从声子的概念出发，推导并解释为什么在一般晶体中的低温晶格热容量和热导率满足T3关系。 4. 设电子在一维弱周期势场V(x)中运动，其中V(x)= V(x+a)，按微扰论求出k=±π/a处的能隙。 5. 假设有一个理想的单层石墨片，其晶格振动有两个线性色散声学支和一个平方色散的声学支，分别是ω=c1k，ω=c2k，ω=c3k（其中c1，c2和c3(π/a)是同一量级的量，a是晶格常数）。 1）试从Debye模型出发讨论这种晶体的低温声子比热的温度依赖关系，并作图定性表示其函数行为； 2）已知石墨片中的每一个碳原子贡献一个电子，试定性讨论电子在k空间的填充情况及其对低温比热的贡献情况。 6. 画出含有两个化合物并包含共晶反应和包晶反应的二元相图，注明相应的共晶和包晶反应的成分点和温度，写出共晶和包晶反应式。 第二部分 （共9题，选做5题，每题8分，总计40分；如多做，按前5题计分） 1. 从导电载流子的起源来看，有几种半导体 2. 举出3种元激发，并加以简单说明。 3. 固体中存在哪几种抗磁性铁磁性和反铁磁性是怎样形成的铁磁和反铁磁材料在低温和高温下的磁化有什么特点 4. 简述固体光吸收过程的本证吸收、激子吸收及自由载流子吸收的特点，用光吸收的实验如何确定半导体的带隙宽度 5. 利用费米子统计和自由电子气体模型说明低温下的电子比热满足T线性关系。 6. 超导体的正常态和超导态的吉布斯自由能的差为μ0Hc2(T)，这里Hc是超导体的临界磁场，说明在无磁场时的超导相变是二级相变，而有磁场时的相变为一级相变。
霍金经典语录
10.“爱因斯坦错了－－他说‘上帝不玩色子’。对黑洞的研究表明，上帝不光玩色子，甚至有时候他会把我们弄糊涂，因为他把它们丢到了看不见的地方。” 9.“我注意过，即便是那些声称一切都是命中注定的而且我们无力改变的人，在过马路之前都会左右看。” 8.“我的目标很简单，就是把宇宙整个明白（路人甲：“霍金是咱东北的？”）－－它为何如此，它为何存在。” 7.当被问及其电子拟音器的美国口音时，霍金回应到：“我发现美国和斯堪的纳维亚口音对女人尤其管用” 6.“有人告诉我说我载入书中的每个等式都会让销量减半。然而，我还是把一个等式写进书中－－爱因斯坦最有名的那个，e=mc2 。但愿这不会吓跑我一半的潜在读者。” 5.“在我 21 岁时，我的期望值变成了零。自那以后，一切都变成了额外津贴。” 4.“为了合理的展示这张图标，我真的需要一个四维的屏幕。然而，由于政府的削减，我只能想方设法提供一个二维的屏幕。” 3.“如果生活没有了乐趣，那将是一场悲剧。” 2. “通观整个科学史，人们已渐渐明白，事件不会以随意的方式发生——它们反映了某些基本的秩序，这可能是——也可能不是——有神力相助的。” 1.“永恒是很长的时间，特别是对尽头而言。” 霍金对宇宙的热忱总是让我的脑海浮起一个孩子的形象，他对一切充满了好奇，并敢于大胆尝试，百折不挠，倔强地进行着自己的思考。篇二：霍金名言赏析 我注意过，即便是那些声称一切都是命中注定而且我们无力去改变的人，在过马路之前也会左右看。霍金席慕容说：“生命是一条奔流不息的河，我们都是那个过河的人。”跋涉生命，我们难免会遇到风浪，遇到险滩，然而，毁掉生命之船的往往不是风浪和险滩，而是你对风浪的屈服， 对险滩的恐惧。所以当所谓的不幸的命运袭来时，不要埋怨，不要恐惧，要相信，你能主宰 命运，努力去改变你的境况。康多利扎·赖斯，一出生就面临种族歧视的社会不公，作为一 个黑人，她不可以进餐馆，不可以去电影院，甚至没有机会做任何重要的事。但赖斯没有向 这种不公正的待遇妥协，她不相信黑人生来就比白人低贱，于是，她努力学习，去改变，去 掌控自己的未来。最终，凭借全面优秀的素质和卓越的能力成为美国历史上首位黑人女国务 卿。正是因为她不屈服，敢于抗争，勇于改变，才成为闪烁政坛的“黑珍珠”。生命中没有 注定，“命中注定”只是懦弱无能者逃避退缩的借口。这借口为他们营造起一个安全的屏障， 在这屏障的佑护下，虽然不能做出轰轰烈烈的成就，但也能安逸地度过余生。如果你因屈服 于命运而安于现状，裹足不前，无异于你的心已沉入地狱，你终将被黑暗吞噬。人生，不是 命中注定，而是由你自己决定。不要向命运屈服，从现在开始，走出心造的牢笼，去抗争，
中科院物理所考博试题(固体物理)
固体物理试卷 试卷一、 第一部分：（在5题中选做4题，每题15分，共60分） 简单回答下面的问题： 1原胞与单胞有什么不同？何谓布拉菲格子？何谓倒格子？ 晶体的宏观对称性可以概括为多少点群？多少个晶系？这些晶系分别包括哪些布拉菲格子？什么是晶体、准晶体和非晶体？ 2原子之间的相联互作用是固体形成的基础，固体中共有哪几种原子结合方式？指出它们的共 同特点和各自的特点。 3(a)怎样用能带论来理解导体、绝缘体、及半导体之间的区别（可以画图说明）？ （b）在讨论磁场中电子的运动时，画图说明什么是k空间的类电子轨道、什么是类空穴轨道？ 什么是闭合轨道、什么是开放轨道？什么样的轨道对于德哈斯-范阿芬效应重要或对于磁阻效 应重要？ 4任何固体物质中原子位置并不是固定的，它们在其平衡位置附近不停地振动。其运动形式可 用准粒子—声子来描述。(a)简述声子的存在和模式对晶体的哪些物性产生明显影响。 (b)简述确定晶格振动谱的实验原理和方法。 5试推导面心和体心立方点阵的x射线衍射的系统消光规律。 第二部分：（在8题中选做5题，每题8分，共40分） 1列出你所知道的几种金属—绝缘体相变的名称。 2超导体都有哪些主要的物理特征？ 3简单阐述物质顺磁性的来源。 4多晶体与单晶体的x射线衍射图有什么区别？ 5什么是施主杂质？什么是受主杂质？施主能级和受主能级有什么特点？ 6半导体材料可能发生哪几种光吸收过程？什么是半导体的本征吸收？ 7简述固溶体的类型。 8什么是系统的元激发？举出三个例子，指出它们服从玻色统计还是费米统计。 试卷二、 （试题1—4为必作题，每题15分） （1）（a）固体中原子（或离子）的结合形式有哪几种？都有什么特点？为什么固体中原子（ 或离子）之间能保持一定的距离而不是无限靠近？ （b）何谓晶体、准晶体及非晶体？它们的x光或电子衍射有何区别？ (C)何谓布拉菲格子、晶体学点群、晶系和晶体学空间群？ （2）已知一正交品系的晶胞参数为a、b、c，晶胞体积为v, (a)试写出其倒格矢，证明倒格子元胞体积v’= (2p)3/V，并画出第一布里渊区示意图。 （b）在近自由电子近似下，写出电子在第一布里渊区顶角和各面心上的动能。 令a=b=c,紧束缚近似下电子的色散关系为：E(k)=E0-2J(coskxa+coskya+coskza) 试写出态密度N(E)的积分表达式，并指出在哪些能量处N（E）=0，哪些能量处有范霍夫奇点？ （3）考虑上图所示一维双原子链的晶格振动，令两种原的质量相等，为m，链上间距为a的两 相邻原子间力常为5c，间距为b的两相邻原子间力常数为c，试由晶格运动方程给出体系的色散
作文素材19霍金的伟大与不幸
霍金的伟大与不幸 霍金的存在已不再具有物理学上的意义，而是具有另一种意义——成为人类与不幸命运抗争的象征作者：朱也旷 在很长一段时间内，霍金和他那挂满古怪仪器的轮椅俨然成为一尊庄严肃穆、四处移动的雕像。不仅是一尊移动的雕像，他就是偶像，偶像缺席时代的偶像。这是一些过于热情的好心人的错，不是他的错。 1 斯蒂芬·霍金是一位轮椅上的囚徒，但他的人生却比我们这些四肢健全的人丰富、精彩得多。这个时代的科学研究越来越依靠昂贵、复杂的仪器以及成百上千人的合作。他们中的绝大多数已不再是科学家，而是以科学为职业的工匠，尽管有的还是能工巧匠，因为他们的研究已不再受热情和兴趣驱使，而是为生计所迫，受利益驱使。在霍金身上，还多少保留着那种业已消逝了的科学家的古老形象：高傲，专注，特立独行，激情四射，且智力超群，虽然谈不上清贫寂寞。 随着《时间简史》被译成中文，霍金在中国开始渐为人知。这还是1990年代中期的事。2002年的来访则使他变得广为人知。其实，早在1985年初夏，他就有过一次鲜为人知的中国之行。当时我还在科大念大三。这位非常活跃的理论物理学家在来到合肥前，肯定还到过中国的其他地方，但我只知道他来到了科大不怎么漂亮的校园里，因为海报已经张贴在图书馆前的布告栏上。同学们都有些不敢相信，像霍金这么既不便行走又具有传奇色彩的人物，怎么说来就来了呢，且来到了偏居一隅的合肥市。现在想来也不奇怪，当年科大的天体物理和宇宙学不但国内有名，在国际上也算是活跃的。 霍金的第一次公开亮相是在落成不久的水上讲演厅。所谓的水上，是指建筑物的主体建在一个当时有水、如今早已干枯的小池塘上。谢灵运的诗句“池塘生春草”是很能给人以诗意的遐想的，但这个池塘在我的记忆中始终是光秃秃的，与任何诗情画意无关。水上讲演厅可以容纳二百号人，是除大礼堂外容纳听众最多的地方，非常适合做大型的学术报告。 当年科大学风颇好，到图书馆自习得占座位，遇到一些著名学者的报告，更是得提前占座位。在物理楼的阶梯教室里，据说还发生过为占座位打架的事。水上讲演厅虽然比一般的阶梯教室大许多，这座位还是得占。果然，我提前了四十多分钟，只占了一个靠后的座位。不久，后面的座位也没有了，后来者只好顺着过道往下站，最后连讲台的两侧甚至门口也站了不少人。那情景，似乎用济济一堂也不足以形容。当年天体物理和宇宙学在科大是个时髦学科，有关的学术报告也比较多。一些不是学物理的学生，也在眉飞色舞地谈论什么“无限
六年级语文：轮椅上的霍金说课(教学实录)
小学语文标准教材 六年级语文：轮椅上的霍金说 课(教学实录) People need to communicate and communicate with each other, and language is the bridge of human communication and the link. 学校：______________________ 班级：______________________ 科目：______________________ 教师：______________________
--- 专业教学设计系列下载即可用 --- 六年级语文：轮椅上的霍金说课(教学实 录) 设计理念： 1、轮椅上的霍金的生活与大部分学生的现实生活有着很大的差距，学生不太容易理解霍金在生活中所面临的困难。为帮助学生理解课文内容，教师从学生比较熟悉的张海迪的故事入手，并收集霍金的有关图片资料，结合课文描写人物形象的有关语句，使学生形成表象。再引导学生走进课文，借助重点词句的品位，让学生理解课文内容。 2、《语文课程标准》强调：“阅读教学是学生、教师、文本之间对话的过程。”本节课力求让课堂成为真诚对话的生命殿堂，以
自主、合作、探究的学习方式架设学生与文本之间交流的平台，使他们经历阅读的亲近、内化、超越的过程，感受与文本对话的充实。这节课在设计上注重引导学生走进霍金，切身体会他生活的艰难、痛苦之处。由谈到读再到谈从而去感受他的伟大。 教学目标： 1、能正确、流利、有感情地朗读课文。 2、学会本课的8个生字，两条绿线内的3个字只识不写。理解由生字组成的词语。从提供的词语中选两个造句。 3、凭借具体的语言材料，了解霍金是一位非凡的科学家，也是一位生活强者，教育学生学习他不断求索的科学精神和勇敢顽强的伟大人格。教学重点：能正确、流利地朗读课文。 教学难点：凭借具体语言材料，了解霍金是一位非凡的科学家，也是一位生活强者，教育学生学习他不断求索的科学精神和勇敢顽强的伟大人格。 教具准备：搜集霍金的图片和文字资料。 课前先学:
霍金励志故事
身残志坚的伟大科学家霍金的故事 霍金是英国剑桥大学著名物理学家，被誉为继爱因斯坦之后最杰出的理论物理学家之一。他是本世纪享有国际盛誉的伟人之一，剑桥大学数学及理论物理学系教授，当代最重要的广义相对论和宇宙论家。荣获英国剑桥大学卢卡斯数学教席，这是自然科学史上继牛顿和狄拉克之后荣誉最高的教席。他被誉为继爱因斯坦之后世界上最著名的科学思想家和最杰出的理论物理学家。霍金是当代最重要的广义相对论和宇宙论家，是当今享有国际盛誉的伟人之一，被称为在世的最伟大的科学家之一，还被称为“宇宙之王”。 但就是这样一个人他却患上了肌肉萎缩性侧索硬化症患者，全身瘫痪，不能发音。他唯一能动的地方只有两只眼睛和3根手指，其他地方根本不能动。 从童年时代起，体育运动一直就不是霍金的长项，几乎所有的球类活动他都不擅长。到牛津学习的第三年，霍金注意到自己变得更笨拙了，有一两回没有任何原因地跌倒。一次，他不知何故从楼梯上突然跌了下来，当即昏迷，差一点死去。 但是，直到1962年霍金在剑桥读研究生后，他的母亲才注意到儿子的异常状况。刚过完21岁生日的霍金在医院里住了两个星期，经过各种各样的检查，他被确诊患上了“卢伽雷氏症”，即运动神经细胞萎缩症。他的四肢将越来越不听使唤，然后到身体以及内脏，直到心脏和肺部，最后猝死，他最多还有两年的时间了，甚至会等不到拿学士学位的那一天。 起初，这种病恶化得相当迅速，这对霍金的打击是可想而知的，他几乎放弃了一切学习和研究，人生开始面临着严重的挑战，更犹如
正要开放的花朵突遭严重的打击。 病情一天天加重了。到1970年，在学术上声誉日隆的霍金已无法自己走动。无奈的他开始使用轮椅。从此之后他再也没能离开过它。 就算在轮椅上，霍金也没有逃脱命运的捉弄。1991年3月，霍金坐轮椅回柏林公寓的路上，被小汽车撞倒，左臂骨折，头被划破，缝了13针，但坚强的霍金仅仅经过48小时的修正就又重新回到办公室投入工作。祸不单行，就在霍金和友人去乡间别墅时，由于上坡拐弯过急轮椅向后倾倒，霍金被翻倒在了灌木丛中。 1984年，他说话已相当困难，开始吐字不清，说几个词要花好长时间。1985年，霍金又得了肺炎，治疗时切开了气管，从此他再也不能发声了。 在挑战面前，命运好像做了退却，一个两年半过去了，又是几个两年半过去了，他还是坚强地活着。他的身体变化很大，很快就不能动了，霍金的身体不能动弹，说一句话要绕几个复杂的转换过程，但即使这样也改变不了他的学术研究，后来，人们为他在轮椅上安装了一台电脑和语音合成器，他用仅有的两个完好的手指在键盘上敲出要说的词，组成相应的句子，经过语音合成器发出声音来。他就用这个办法，进行学术交流，做学术报告。他成功完成了《时间简史》。这是继爱因斯坦《相对论》之后，物理学中揭露宇宙奥秘的最伟大著作，他是最成功的残疾人之一，也是最能创造奇迹和命运挑战的勇士，他诠释着时间的概念，并打破时间的人。20来岁被“判”死刑的人，医生预言她只能活两年半，而他却一直活到现在。今年已经73岁了。 无论命运有多坏，人总应有所作为，有生命就有希望。
中科院生物物理所2011-2016年生物化学考博真题
目录 2011生物物理所秋季入学考博真题 (2) 2012生物物理所秋季入学考博真题 (3) 2013生物物理所秋季入学考博真题 (4) 2014生物物理所秋季入学考博真题 (5) 2015生物物理所秋季入学考博真题 (6) 2016生物物理所秋季入学考博真题 (7)
简答题：10分/题 1.生物膜的基本成分，每种成分又分为哪几类？ 2.信号肽的含义，作用？以及整么起作用的？ 3.体外蛋白质的相互作用方法有哪些，举出3例说明其原理？ 4.现代结构生物学中三种最重要的研究方法是什么？个有什么优缺点？ 5.一个嗜热菌中的一个蛋白的最适温度为65度，等电点5作用，ph小于5时易沉淀， 分子量为30kd，有histag，已在大肠杆菌里过表达，设计实验得到纯度高且单分散的蛋白质。 6.染色质的基本成分是什么，核小体怎样组装成染色体的？ 论述题 1.给出一段204bp的目的片段，标出了所有的酶切位点，另有一个图为pet15b的多克隆 位点图，以及酶切位点，让你把这段基因克隆到pet15b载体，并到有表达的设计和详细过程（引物设计，PCR，酶切，链接，转化，诱导表达等等过程）（20分） 2.2、给出一个3肽，让你标出其中的肽键，肽平面，二面角？a螺旋和b折叠的结构特 点？给出一个拉氏构象图，让你标出a螺旋和b折叠的分布位置？（20分）
简答题 1.四种蛋白质相互作用的方法及原理 2.RNA编辑及其生物学意义 3.蛋白纯化方法和原理 4.表观遗传学及其生物学意义 5.双链DNA断裂的修复方式 6.蛋白质的共价修饰及功能 论述题 1.重组蛋白表达系统及其优缺点（真核及原核） 2.转录因子与启动子结合区域的判定
霍金简介和评价
一位伟大的"巨人"——斯蒂芬·威廉·霍金 这是一位伟大的人,虽然身残,但意志坚强,凭着惊人的毅力,为世界物理学创造了奇迹并解开了宇宙的奥秘.他就是----斯蒂芬·威廉·霍金 一、斯蒂芬·威廉·霍金的生平简介： 霍金于1942年1月8日出生于英国的牛津.1950年举家迁往圣奥尔本斯.1959年入英国牛津大学.1962年在牛津大学完成物理学学位课程，搬到剑桥大学攻读研究生,1963年霍金被诊断患有运动神经元疾病.1965年进入剑桥大学冈维尔和凯厄斯学院任研究员,被授予博士学位.他的研究表明:用来解释黑洞崩溃的数学方程式，也可以解释从一个点开始膨胀的宇宙。同年他与珍.王尔德(简·王尔德)结婚.1967年长子罗伯特出生.1969年他被起任冈维尔和凯厄斯学院科学杰出成就研究员.1970年霍金研究黑洞的特性。他预言,来自黑洞（现在叫霍金辐射）的射线辐射及黑洞的表面积永远也不会减少。同年他的女儿露西出生,而他也在那一年开始使用轮椅.1973年他的首部著作《空时的大型结构》出版.1974年他被选为英国皇家学会会员.他继续证明，黑洞有温度，黑洞发出热辐射，以及气化导致质量减少并发现霍金辐射.1975—1976年间霍金获得伦敦皇家天文学会的埃丁顿勋章、梵蒂冈教皇科学学会十一世勋章、霍普金斯奖、美国丹尼欧海涅曼奖、马克斯韦奖和英国皇家学会的休斯勋章6项大奖.1977年他被任命为剑桥大学引力物理学教授.1978年获世界理论物理研究的最高奖爱因斯坦奖.1979年他的次子蒂莫西出生而他的《广义相对论评述：纪念爱因斯坦百年诞辰》出版.1980年他担任剑桥大学数学鲁卡斯教授.1981年他参加梵蒂冈宇宙学大会,宣布无边界构想.并出版《超时空和超引力》.同年他被授予大英帝国高级骑士.1985年他在瑞士病倒,实行气管造口手术从而失去语言能力,使用带造音器的计算机.1988年他出版《时间简史》，获沃尔夫基金奖，成为关于量子物理学与相对论最畅销的书。1989年他被授予大英帝国荣誉爵士.1990年他与结婚25年之久的妻子简·怀尔德离婚.1991年他的《时间简史》同名电影上映.1993年著作《“黑洞与婴儿宇宙”及其他论文》出版.1995年9月16日,他与他的护士伊莱恩·梅森结婚.1996年至今他继续在剑桥大学工作,2001年10月他的又一部力作《果壳中的宇宙》出版发行.2004年7月，霍金修正了自己原来的“黑洞悖论”观点错了，信息应该守恒。2006年，霍金第三次来中国，他带来的仍然是自己关于宇宙学最新的研究，在香港科技大学体育馆主持一个题为「宇宙的起源」的演讲；在人民大会堂向北京的公众讲述《宇宙的起源》.2007年霍金与露西吉高佛尔德合著的儿童科幻小说《乔治通往宇宙的秘密钥匙》于9月6日率先在法国出版发行。这本书是霍金写的第一本儿童读物，霍金在书中向儿童解释了自己关于时间和宇宙方面的学说.2 009年8月12日他获得自由勋章. 二、斯蒂芬·威廉·霍金的研究领域： 斯蒂芬?霍金一直从事宇宙的基本定律的研究工作，着重致力于研究黑洞。霍金的研究对象是宇宙，但他对观测天文从不感兴趣，只有几次用望远镜观测过。与传统的实验、观测等科学方法相比，霍金的方法是靠直觉。 与罗杰?彭罗斯一起，他发现爱因斯坦的广义相对论暗示了空间和时间是从大爆炸奇点处开始而至黑洞结束。这些结果显示把广义相对论与量子理论结合起来是必要的，这是二十世纪前半世纪的另一个科学发展。他发现的这样一个结合的一个后果是黑洞不应该是完全黑的，黑洞向外辐射，最终蒸发，消失。另一个推测是宇宙在想象的时间里没有边缘，它是无限的。这将意味着宇宙形成的方式完全是由科学定律决定的。 同时他还致力于理论物理学，与彭罗斯一道证明了著名的奇性定理，他还证明了黑洞的面积定理。 三、斯蒂芬·威廉·霍金主要成就：1989年他获得英国爵士荣誉称号,成为了英国皇家学会学员和美国科学院外籍院士;获得伦敦皇家天文学会的埃丁顿勋章;梵蒂冈教皇科学学会十一世勋章;霍普金斯奖;美国丹尼欧海涅曼奖;马克斯韦奖;英国皇家学会的休斯勋章;1978年获物理界最有威望的大奖—阿尔伯
中国科学院大气物理研究所
中国科学院大气物理研究所 2006年博士生入学试题 《大气化学》(满分100) 一、解释下列各对名词（每组２分，共计４０分） １）干沉降和湿沉降２）光学等效直径和空气动力学等效直径３）气溶胶及 PM 10、PM 2.5 ４）热化学平衡和光化学平衡５）原生粒子和次生粒子６）元素 和同位素７）细粒子和硫酸盐８）反应物和前体物９）自由基和链式反应１０）化学反应速率常数和平衡常数１１）雾和光化学烟雾１２）粒子数浓度和质量浓度13）pH 值和酸雨14）光化学反应和量子效率１５）温室气体和温室效应１６）人工降雨和凝结核１７）爱根核和云１８）酸雨和酸沉降１９）大气寿命和半衰期２０）均相化学反应和非均相化学反应 二、简答题（每题10分，共计20分） 1.写出《京都议定书》明确要求发达国家减少排放的6种（类）人造物质名称和 分子式，并从它们大气化学降解速率和过成的角度说明必须减少向大气排放这些物质的原因。（10分） 2.N 2 O是一种重要的温室气体，主要从土壤排放到大气，消耗于平流层。当前国 际上测量土壤N 2 O排放普遍使用的方法是用一定体积的箱子罩在一定面积的土壤 上，通过测量箱内N 2 O浓度随时间的变化率，从而计算其界面交换通量（单位时 间单位面积的质量）。设在两地分别测量土壤N 2 O的排放，采样箱参数和测定值如下表，请问A、B哪个排放通量大？(提示：使用理想气体状态方程，0 ℃＝273.5 K ) （10分） （t0浓度是指开始罩箱时的N2O浓度；t1是指开始罩箱后的t1时刻N2O浓度） 三、述题（40分，每题２０分） 1.目前城市大气中两种最重要的O 3前体物是VOC和NOx（NO+NO 2 ），下图显示的是 第1页共2页
生命的意义--看霍金从物理学角度探究生命意义视频的理解
《生命的意义》 ——看霍金从物理学角度探究生命意义视频的理解 (老卜，2016.10.22) 英国著名物理学家霍金同时也是一名宇宙学家和梦想家，最近看了他的视频系列之一《从物理学的角度探究生命的意义》，觉得很有意思，尽管看了几遍我还是似懂非懂，有些推理过程和结论还是很难理解，让人脑洞大开的同时，也疑惑重重。 他是怎么做到的，不能动手写，也不能起身去查资料，光凭一 颗脑袋，又怎么能够集中注忆力深入思考的呢。现将霍金的整个推理大概记录如下，以看一看他到底是怎么推理的： 生命是什么？400年前的哲学之父法国哲学家笛卡尔研究认为，生命是身体和意识的两者构成。而意识是什么？身体与意识的关系又是什么？笛卡尔通过实验，人可以轻而易举做到假想身体消失，意识仍然存在。但反之，人无法假想自己的意识不存在，因为“假想”这个动作本身也是一种意识。笛卡尔推出结论——“我思故我在”。意思是，因为我有意识，所以我才存在。如果没有意识，存在的只是一个身体，而那个并不是“我”。意识不能脱离于身体，与物质紧密联系。（笛卡尔这个研究，不单是哲学问题，而是科学问题，他是近代科学的始祖）。
“我”的存在，必须要有意识的存在。一对恋人如果没有意识，没有交流，没有表情，没有眼神，不能叫谈恋爱。如果只有身体，没有意识，生命显得没有意义。意识是什么，是一种思维，一种感觉，一种认识，可以是爱情、亲情、友情...... 意识是怎么产生呢？ 宇宙万物的存在及其运动，不论是从宏观还是微观来看，都复杂到不可认知、不可预测，但是无论怎么复杂都离不开自然法则的支配（比如万有引力、电磁力）。生命（包括意识、身体）作为宇宙万物中的极小部分，当然也逃不开自然法则。自然界的生命万物，从单细胞到多细胞，到现在复杂的动物，也是基于自然法则演化而来。自然演化又是如此的复杂和随机，一个极小的因素，也会引起很大的改变，如同“蝴蝶效应”变化无常的天气。（概括:宇宙万物包括生命意识都基于明确的自然法则随机演化而来）。 英国数学家约翰.康威发明了一项模拟网格生命游戏。在二维平面上画上N*N的矩形网格，网格可以向外无限延展。灯亮代表格子活，灯灭代表格子死。灯亮灯灭取决于三项简单原则：1、死格子周围有3个亮格子则激活该死格子，亮灯；2、格子周围只有2个活格子，该格子生死状态保持不变；3. 其它情况下，该格子为死。设定好初始状态之后起动程序，整子棋盘网络将会产生不断消失、激活、分裂、聚合，甚至演化、繁衍，生生不息，千变万化，令人叹为观止，仿佛就是生命，形成了意识。人脑的神经元以千亿计，数量上完全满足条件，神经元加以简单的自然法则（电磁力的作用），也同样能产生千