主题:物理学/优良条目存档

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2006年11月7日[编辑] 量子力学是物理学中的一个理论，它描写微观物质如原子和亚原子粒子的性质。它与相对论理论是现代物理学的两大基本支柱，许多物理学理论和科学如原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学以及其它相关的学科基于量子力学。作为物理理论量子力学的奠基人是沃纳·海森堡和薛定谔，马克斯·玻恩、沃尔夫冈·泡利、尼尔斯·玻尔、保罗·狄拉克和约翰·冯·诺伊曼对其理论成形也提供了重要的贡献。量子力学的主要概念是在1920年代形成的，当时经典力学和电磁学在描述微观系统时的错误以及此前的微观理论的不足越来越明显了。	2006年12月5日[编辑] 理想气体状态方程（也称理想气体定律、克拉佩龙方程）是描述理想气体在处于平衡态时，压力、体积、物质的量、温度间关系的状态方程。它建立在波义耳定律、查理定律、盖-吕萨克定律等经验定律上。其方程式为 ${pV}={nRT}$ 。这个方程式有4个变量：p是指理想气体的压力，V为理想气体的体积，n表示气体物质的量，而T则表示理想气体的温度；还有一个常量：R为理想气体常数。可以看出，此方程的变量很多。因此此方程以其变量多、适用范围广而著称。
2006年12月30日[编辑] 金属-氧化层-半导体-场效晶体管，简称金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET）是一种可以广泛使用在类比电路与数位电路的场效晶体管。MOSFET依照其“通道”的极性不同，可分为n-type与p-type的MOSFET，通常又称为NMOSFET与PMOSFET，其他简称尚包括NMOS FET、PMOS FET、nMOSFET、pMOSFET等。从目前的角度来看MOSFET的命名，事实上会让人得到错误的印象。因为MOSFET里代表“metal”的第一个字母M在当下大部分同类的元件里是不存在的。早期MOSFET的闸极使用金属作为其材料，但随着半导体技术的进步，现代的MOSFET闸极早已用多晶硅取代了金属。	2007年6月18日[编辑] 核动力是利用可控核反应来获取能量，从而得到动力，热量和电能。因为核辐射问题和现在人类还只能控制核裂变，所以核能暂时未能得到大规模的利用。利用核反应来获取能量的原理是：当裂变材料(例如铀-235)在受人为控制的条件下发生核裂变时，核能就会以热的形式被释放出来，这些热量会被用来驱动蒸汽机。蒸汽机可以直接提供动力，也可以连接发电机来产生电能。世界各国军队中的大部分潜艇及航空母舰都以核能为动力，同时，核能每年提供人类获得的所有能量中的7%，或人类获得的所有电能中的15.7%。
2007年10月29日[编辑] 湿度一般在气象学中指的是空气湿度，它是空气中水蒸气的含量。空气中液态或固态的水不算在湿度中。不含水蒸气的空气被称为干空气。由于大气中的水蒸气可以占空气体积的0%到4%，一般在列出空气中各种气体的成分的时候是指这些成分在干空气中所占的成分。空气的温度越高，它容纳水蒸气的能力就越高。虽然水蒸气可以与空气中的部分成分（比如悬浮的灰尘中的盐）进行化学反应，或者被多孔的粒子吸收，但这些过程或反应所占的比例非常小，相反的大多数水蒸气可以溶解在空气中。干空气一般可以看作一种理想气体，但随着其中水汽成分的增高它的理想性越来越低。这时只有使用范德华方程才能描写它的性能。	2007年10月31日[编辑] 艾萨克·牛顿爵士（Sir Isaac Newton，1643年1月4日-1727年3月31日）是一位英格兰物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家和炼金术士。他在1687年发表的论文《自然哲学的数学原理》里，对万有引力和三大运动定律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点，并成为了现代工程学的基础。他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性，展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律；从而消除了对太阳中心说的最后一丝疑虑，并推动了科学革命。在2005年，皇家学会进行了一场“谁是科学史上最有影响力的人”的民意调查中，牛顿被认为比阿尔伯特·爱因斯坦更具影响力。
2008年2月28日[编辑] 路易斯·斯洛廷（1910年12月1日-1946年5月30日）是一名参与曼哈顿计划的加拿大物理学家及化学家。他生于加拿大缅尼托巴省温尼伯市北区，在马尼托巴大学取得理学学士及理学硕士学位之后，就转到伦敦国王学院学习，并于1936年在该校取得物理化学博士学位。之后，他以研究员的身份加入芝加哥大学，并协助设计一套回旋加速器。于1942年，他获邀参加曼哈顿计划，斯洛廷负责使用了铀及钚核心来进行测定它们临界质量数值的实验。在第二次世界大战后，斯洛廷继续在洛斯阿拉莫斯国家实验室从事研究工作。于1946年 5月21日，斯洛廷意外地启动了一次裂变反应，当中释放出一股硬性辐射。斯洛廷被紧急送院，并于九天后的5月30日逝世。	2008年5月17日[编辑] 拉普拉斯-龙格-楞次矢量，在经典力学里，主要是用来描述当一个物体环绕着另外一个物体运动时，轨道的形状与取向。典型的一个例子是行星的环绕着太阳公转。在一个物理系统里，假若两个物体以万有引力互相作用，则LRL向量必定是一个运动常数；不管在轨道的任何那一点计算，值都是一样的；也就是说，LRL向量是一个保守值。更广义地，在开普勒问题里，两个物体以连心力互相作用，连心力的量值遵守反平方定律，则 LRL 向量是一个保守值。拉普拉斯-龙格-冷次向量是因拉普拉斯，龙格，与冷次而命名。有趣的是，该向量并不是这三位先生发现的，这向量曾经被重复地发现过好几次。它全等于天体力学中无因次的离心率向量。
2008年6月30日[编辑] 双缝实验：在双缝实验里，照射单色光在一座有两条狭缝的不透明挡墙。在挡墙的后面，设立了一个照相底片或某种侦测屏障，用来纪录通过狭缝的光波的数据。从这些数据，可以了解光波的物理特性。以波动观来解释光波的干涉，光波的波前同时地从两个狭缝凸涨出来，以同心圆图样扩散出去。当波前传播至侦测屏障的某一点时，两个光波的叠加，决定了光波会在那一点被观测到的强度。在侦测屏障上观察到的明亮的条纹，是由光波的建设性干涉造成的，当一个波峰遇到另外一个波峰，建设性干涉会产生。黑暗的条纹是由光波的摧毁性干涉造成的，当一个波峰遇到另外一个波谷，摧毁性干涉会产生。	2008年7月5日[编辑] 史蒂芬·霍金（1942年1月8日- ），英国著名物理学家，在公众评价中，被誉为是继爱因斯坦之后最杰出的理论物理学家之一。他提出宇宙大爆炸自奇点开始，时间由此刻开始，黑洞最终会蒸发，在统一20世纪物理学的两大基础理论——爱因斯坦的相对论和普朗克的量子论方面走出了重要一步。患有肌肉萎缩症的他，近乎全身瘫痪，不能发音，但1988年仍出版《时间简史》，该书被译成40余种文字，至今已出售逾1000万册，成为全球最畅销的科普著作之一；2001年10月又一部作品《果壳中的宇宙》出版发行，该书是《时间简史》的姐妹篇，以相对简化的手法及大量图解，诉说宇宙起源。
2008年7月22日[编辑] 广义相对论中的开普勒问题，是指在广义相对论的框架下求解存在引力相互作用的两体动力学问题。在典型情况下，其中一个物体的质量m和另一个物体的质量M相比可忽略，这种近似对应着实际情形中地球绕太阳公转，以及一个光子在一颗恒星的引力场中的运动等问题。在这些情形下，可以认为大质量M的位置在空间中是固定的，并且只有大质量的引力场对周围时空曲率变化有贡献。这时的时空曲率可由爱因斯坦场方程的史瓦西解来描述；而小质量m的运动可由史瓦西解的测地线方程来描述。从测地线方程可以推出广义相对论的关键性实验证据，例如著名的水星近日点的进动，以及光线在太阳引力场中的偏折。	2008年12月29日[编辑] 引力探测器B是美国国家航空航天局在2004年 4月20日发射的一颗科学探测卫星。这个任务的计划是测量地球周围的时空曲率，以及相关的能量-动量张量（描述物质的分布及运动的张量），从而对爱因斯坦的广义相对论的正确性和精确性进行检验。卫星的飞行持续到2005年，其后任务进入到了数据分析阶段（2008年 5月），并有可能一直持续分析到2010年。引力探测器B的研发历史可追溯到二十世纪六十年代，至2004年正式升空长达四十多年，其耗资达七亿五千万美元。这是美国国家航空航天局历史上研发时间最长的计划，之所以如此拖延的原因不仅仅在于技术上的难题，其中也牵扯进了很多关于科学上与政治上的争论。
2009年1月21日[编辑] 海森堡不确定性原理：在一个量子力学系统中，一个粒子的位置和它的动量不可被同时确定。位置的不确定性和动量的不确定性是不可避免的，类似的不确定性也存在于能量和时间，角动量和角度等许多物理量之间。不确定性也是一种波的特性。在经典物理中波也有不确定性。比如波的频率和波到达的时间之间就有不确定性。要测量频率，就要等几个波峰的到达，但这样一来波到达的时间就没法被精确地测量了。1927 年，德国物理学家海森堡首先提出了量子力学中的不确定性。海森堡主要的目标是在建立一种事实：不确定性是宇宙的一种特性；我们绝对无法测量一个粒子的位置和动量比量子力学所允许的更精确。	2009年2月13日[编辑] 法拉第电磁感应定律是电磁学中的一条基本定律，跟变压器、电感元件及多种发电机的运作有密切关系。定律指出任何闭合电路中感应电动势的大小，等于穿过这一电路磁通量的变化率。此定律于1831年由迈克尔·法拉第发现，同时的约瑟·亨利也在独立研究中发现了这一定律。传统上有两种改变通过电路的磁通量的方式。至于感应电动势时，改变的是自身的电场，例如改变生成场的电流。而至于运动电动势时，改变的是磁场中的整个或部分电路的运动，例如像在同极发电机中那样。法拉第定律最初是一条基于观察的实验定律。后来被正式化，其偏导数的限制版本，跟其他的电磁学定律一块被列麦克斯韦方程组的现代亥维赛版本。
2009年8月27日[编辑] 能量均分定理在经典统计力学中是一种联系系统温度及其平均能量的基本公式。能量均分的初始概念是热平衡时能量被等量分到各种形式的运动中；例如，一个分子在平移运动时的平均动能应等于其做旋转运动时的平均动能。能量均分定理能够作出定量预测。类似于均功定理，对于一个给定温度的系统，利用均分定理，可以计算出系统的总平均动能及势能，从而得出系统的热容。尽管均分定理在一定条件下能够对物理现象提供非常准确的预测，但是当量子效应变得显著时，基于这一定理的预测就变得不准确。均分定理在预测电磁波的失败导致爱因斯坦提出了光本身被量子化而成为光子，而这一革命性的理论对刺激量子力学及量子场论的发展起到了重要作用。	2009年9月24日[编辑] 电磁波是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，有效的传递能量和动量。电磁波首先由詹姆斯·马克士威于1865年预测出来，而后于1887年至1888年间在实验中证实存在。电磁辐射可以按照频率分类，从低频率到高频率，包括有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、X-射线和伽马射线等等。人眼可接收到的电磁辐射，波长大约在400至780奈米之间，称为可见光。只要是本身温度大于绝对零度的物体，都可以发射电磁辐射。虽然大部分频域的电磁波不能被人看见，但就像人们生活在空气中，却看不见空气一样，人们也看不见可见光以外的电磁波。电磁波不需要依靠介质传播，各种电磁波在真空中速率固定，速度为光速。
2010年10月2日[编辑] 在经典力学里，牛顿旋转轨道定理（Newton's theorem of revolving orbits）辨明哪种连心力能够改变移动粒子的角速度，同时不影响其径向运动（图1和图2）。艾萨克·牛顿应用这理论于分析轨道的整体旋转运动（称为拱点进动，图3）。月球和其他行星的轨道都会展现出这种很容易观测到的旋转运动。连心力的方向永远指向一个固定点；称此点为“力中心点”。“径向运动”表示朝向或背向力中心点的运动，“角运动”表示垂直于径向方向的运动。牛顿于1687年发表《自然哲学的数学原理》，第一册命题43至45里，推导出这定理。在命题43里，他表明只有连心力才能达成此目标，这是因为感受连心力作用的粒子，其运动遵守角动量守恒定律。在命题44里，他推导出这连心力的特征方程式，证明这连心力是立方反比作用力，与粒子位置离力中心点的径向距离 $r\,\!$ 的三次方成反比。在命题45里，牛顿假定粒子移动于近圆形轨道，将这定理延伸至任意连心力状况，并提出牛顿拱点进动定理。天文物理学家苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡在他的1995年关于《自然哲学的数学原理》的评论中指出，虽然已经过了三个世纪，但这理论仍然鲜为人知，有待发展。自1997年以来，唐纳德·凌澄-贝尔（Donald Lynden-Bell）与合作者曾经研究过这理论。2000年，费绍·玛侯嵋（Fazal Mahomed）与F·娃达（F. Vawda）共同贡献出这理论的延伸的精确解。	2011年2月21日[编辑] 钛是一种化学元素，化学符号Ti，原子序数22，是一种银白色的过渡金属，其特征为重量轻、强度高、具金属光泽，亦有良好的抗腐蚀能力。由于其稳定的化学性质，良好的耐高温、耐低温、抗强酸、抗强碱，以及高强度、低密度，被美誉为“太空金属”。钛于1791年由格雷戈尔于英国康沃尔郡发现，并由克拉普罗特用希腊神话的泰坦为其命名。钛被认为是一种稀有金属，这是由于在自然界中其存在分散并难于提取。但其相对丰度在所有元素中居第十位。钛的矿石主要有钛铁矿及金红石，广布于地壳及岩石圈之中。从主要矿石中萃取出钛需要用到克罗尔法或亨特法。钛最常见的化合物，二氧化钛可用于制造白色颜料。
2010年6月28日[编辑] 小儿经是运用阿拉伯字母书写汉语的一种非正规的书写文字。主要是被中国境内信奉伊斯兰教的回族、东乡族与撒拉族，为了教导启蒙儿童学习《古兰经》而所运用的。小儿经是用来拼写汉语的拼音文字中历史比较悠久的一套。小儿经文字与其他阿拉伯字母文字系统一样，从右向左读写。与维吾尔语文字的写作方式相同的是在运用阿拉伯字母时，要求标出所有的元音。小儿经在为汉字标音时采取《古兰经》中赘余地标示短元音的方式来为汉字标出准确的读音，而不是像维吾尔语仅用长元音来代替短元音。小儿经文字却并不标出声调。这并没有导致日常使用中出现较大的混淆。	2011年6月30日[编辑] 馬克士威方程組是英国物理学家詹姆斯·马克士威在19世纪建立的一组描述电场、磁场与电荷密度、电流密度之间关系的偏微分方程。它由四个方程式组成：描述电荷如何产生电场的高斯定律、论述磁单极子不存在的高斯磁定律、描述电流和时变电场怎样产生磁场的马克士威-安培定律、描述时变磁场如何产生电场的法拉第电磁感应定律。从马克士威方程组，可以推论出光波是电磁波。马克士威方程组和劳仑兹力方程式是经典电磁学的基础方程式。从这些基础方程式的相关理论，发展出现代的电力科技与电子科技。现在所使用的数学形式是奥利弗·黑维塞和约西亚·吉布斯于1884年以向量分析的形式重新表达的。
2010年7月25日[编辑] 台北市为中华民国的直辖市，也是中华民国中央政府所在地，具有首都地位。其位于台湾本岛北部的台北盆地，四周均与台北县接壤；是台湾人口最多的城市，也是大台北都会区的核心区域，亦是台湾政治、文化、商业、娱乐与传播等的中心。台北市是台湾近代历史的发展舞台，集许多台湾文化与人文地景之大成。除了举办第21届夏季听障奥林匹克运动会外，2010年的国际花卉博览会与2011年的世界设计大会也即将在台北市揭幕。台北市是台湾对世界的经贸窗口，在台湾经济体系中扮演金融、媒体、电信营运中心的关键性的角色。产业方面，随着经济快速发展、随着高所得而来的高消费能力及产业结构变迁，统称为服务业的第三级产业占台北市整体产业比重近达九成。	2011年8月17日[编辑] 电子的相对论质量与速度的函数关系。低速时， $m_{rel}$ 与 $m_{0}$ 近似相等，但是 $v_{e}\to c$ 时 $m_{rel}$ 趋向于无穷大。相对论量子化学是指同时使用量子化学和相对论力学方法来解释元素的性质与结构，特别是对于元素周期表中的重元素。早期量子力学的发展并不考虑相对论的影响，因此人们通常认为“相对论效应”是指由于计算没有考虑相对论而与真实值产生差异或甚至矛盾。由于质量较大的缘故，相对论对它们的影响是不可忽略的。在化学中，相对论效应可以视为非相对论理论的微扰或微小修正，这可以从薛定谔方程推导获得。这些修正对原子中不同原子轨道上的电子具有不同的影响，这取决于这些电子的速度与光速的相对差别。相对论效应在重元素更加显著，这是由于只有这些元素中的电子速度能与光速相比拟。
2011年8月21日[编辑] 夸克是一种基本粒子，也是构成物质的基本单元。夸克互相结合，形成一种复合粒子，叫强子，强子中最稳定的是质子和中子，它们是构成原子核的单元。由于一种叫“夸克禁闭”的现象，夸克不能够直接被观测到，或是被分离出来；只能够在强子里面找到夸克。就是因为这个原因，我们对夸克的所知大都是来自对强子的观测。夸克的种类被称为“味”，它们是上、下、魅、奇、底及顶。上及下夸克的质量是所有夸克中最低的。较重的夸克会通过一个叫粒子衰变的过程，来迅速地变成上或下夸克。粒子衰变是一个从高质量态变成低质量态的过程。就是因为这个原因，上及下夸克一般来说很稳定，所以它们在宇宙中很常见，而奇、魅、顶及底则只能经由高能粒子的碰撞产生）。	2011年9月2日[编辑] 在物理学和化学中，阿伏伽德罗常数的定义是一个比值，是一个样本中所含的基本单元数（一般为原子或分子）N，与它所含的物质量n（单位为摩尔）间的比值，公式为N_A = N/n。因此，它是联系一种粒子的摩尔质量（即一摩尔时的质量），及其质量间的比例常数。阿伏伽德罗常数用于代表一摩尔物质所含的基本单元（如分子或原子）之数量，而它的数值为： $N_{A}=(6.022\,140\,857\pm 0.000\,000\,074)\,\times \,10^{23}{\mbox{ mol}}^{-1}$ ，在一般计算时，常取6.02×10²³或6.022×10²³为近似值。较早的定义中所订的另一个数值为阿伏伽德罗数，历史上这个词与阿伏伽德罗常数有着密切的关系。当国际单位制（SI）修订了基本单位后，所有化学数量的概念都必需被重定义。阿伏伽德罗数的新定义由让·佩兰所下，定为一克分子氢所含的分子数。跟它一样的是，12克同位素碳-12所含的原子数量。因此，阿伏伽德罗数是一个无量纲的数量，与用基本单位表示的阿伏伽德罗常数数值一致。科学家还在不断精确化阿伏伽德罗常数，最新的研究论文发现其数值为6.022140857(74)×10²³，括号中的数字表示最后两位估值数字的不确定性。
2011年9月3日[编辑] 弱相互作用（又称弱力或弱核力）是自然的四种基本力中的一种，其余三种为强核力、电磁力及万有引力。次原子粒子的放射性衰变就是由它引起的，恒星中一种叫氢聚变的过程也是由它启动的。弱相互作用会影响所有费米子，即所有自旋为半奇数的粒子。在粒子物理学的标准模型中，弱相互作用的理论指出，它是由W及Z玻色子的交换（即发射及吸收）所引起的，由于弱力是由玻色子的发射（或吸收）所造成的，所以它是一种非接触力。这种发射中最有名的是β衰变，它是放射性的一种表现。重的粒子性质不稳定，由于Z及W玻色子比质子或中子重得多，所以弱相互作用的作用距离非常短。这种相互作用叫做“弱”，是因为它的一般强度，比电磁及强核力弱好几个数量级。大部分粒子在一段时间后，都会通过弱相互作用衰变。弱相互作用有一种独一无二的特性——那就是夸克味变——其他相互作用做不到这一点。另外，它还会破坏宇称对称及CP对称。夸克的味变使得夸克能够在六种“味”之间互换。弱力最早的描述是在1930年代，是四费米子接触相互作用的费米理论：接触指的是没有作用距离（即完全靠物理接触）。但是现在最好是用有作用距离的场来描述它，尽管那个距离很短。在1968年，电磁与弱相互作用统一了，它们是同一种力的两个方面，现在叫电弱相互作用。弱相互作用在粒子的β衰变中最为明显，在由氢生产重氢和氦的过程中（恒星热核反应的能量来源）也很明显。放射性碳定年法用的就是这样的衰变，此时碳-14通过弱相互作用衰变成氮-14。它也可以造出辐射冷光，常见于超重氢照明；也造就了β伏这一应用领域（把β射线的电子当电流用）。	2011年9月25日[编辑] 榭赫伦实验是十八世纪中，一次测量地球平均密度的实验。是次实验的资金由皇家学会提供，而主实验是在1774年夏季，于苏格兰珀斯郡（今珀斯-金罗斯）的榭赫伦山附近进行。这项实验的主要用具是摆，借由附近的山会对摆产生重力吸引的现象，于是当摆运动时，靠近山的一边会有微小的偏角，也正为实验所求。实验中摆角偏移的大小，取决于地球与山的相对密度和体积；因此，若可以确定榭赫伦山的密度，那么，其结果便能确定地球的密度。由于当时已经确定太阳系中各天体（行星、它们的卫星和太阳）的密度相对比值，所以只要知道地球的密度，科学家们就能估计出太阳系内各天体的密度近似值。于是，这项实验产生了第一组天体密度数值。
2011年11月22日[编辑] 哈勃空间望远镜是以天文学家爱德温·哈柏为名，在轨道上环绕着地球的望远镜。它的位置在地球的大气层之上，因此获得了地基望远镜所没有的好处-影像不会受到大气湍流的扰动，视相度绝佳又没有大气散射造成的背景光，还能观测会被臭氧层吸收的紫外线。于1990年发射之后，已经成为天文史上最重要的仪器。它已经填补了地面观测的缺口，帮助天文学家解决了许多根本上的问题，对天文物理有更多的认识。哈柏的哈柏超深空视场是天文学家曾获得的最深入的光学影像。在1993年的维修任务之后，望远镜恢复了计划中的品质，并且成为天文学研究和推展公共关系最重要的工具。哈勃空间望远镜由NASA和ESO合作共同管理。	2011年11月23日[编辑] 红移在物理学和天文学领域，指物体的电磁辐射由于某种原因波长增加的现象，在可见光波段，表现为光谱的谱线朝红端移动了一段距离，即波长变长、频率降低。相反的，波长变短、频率升高的现象则被称为蓝移。红移最初是在人们熟悉的可见光波段发现的，随着对电磁波谱各个波段的了解逐步深入，任何电磁辐射的波长增加都可以称为红移。对于波长较短的γ射线、X-射线和紫外线等波段，波长变长确实是波谱向红光移动，“红移”的命名并无问题；而对于波长较长的红外线、微波和无线电波等波段，尽管波长增加实际上是远离红光波段，这种现象还是被称为“红移”。红移机制被用于解释在遥远的星系、类星体，星系间的气体云的光谱中观察到的红移想象。红移增加的比例与距离成正比。
2012年4月10日[编辑] 衍射，是指波遇到障碍物时偏离原来直线传播的物理现象。在古典物理学中，波在穿过狭缝、小孔或圆盘之类的障碍物后会发生不同程度的弯散传播。假设将一个障碍物置放在光源和观察屏之间，则会有光亮区域与阴暗区域出现于观察屏，而且这些区域的边界并不锐利，是一种明暗相间的复杂图样。这现象称为衍射，当波在其传播路径上遇到障碍物时，都有可能发生这种现象。除此之外，当光波穿过折射率不均匀的介质时，或当声波穿过声阻抗不均匀的介质时，也会发生类似的效应。在一定条件下，不仅水波、光波能够产生肉眼可见的衍射现象，其他类型的电磁波（例如X射线和无线电波等）也能够发生衍射。由于原子尺度的实际物体具有类似波的性质，它们也会表现出衍射现象，可以通过量子力学进行研究其性质。在适当情况下，任何波都具有衍射的固有性质。然而，不同情况中波发生衍射的程度有所不同。如果障碍物具有多个密集分布的孔隙，就会造成较为复杂的衍射强度分布图样。这是因为波的不同部分以不同的路径传播到观察者的位置，发生波叠加而形成的现象。衍射的形式论还可以用来描述有限波（量度为有限尺寸的波）在自由空间的传播情况。例如，激光束的发散性质、雷达天线的波束形状以及超声波传感器的视野范围都可以利用衍射方程来加以分析。	2012年4月27日[编辑] 双极性晶体管，俗称“三极管”，是一种具有三个终端的电子器件。双极性晶体管是电子学历史上具有革命意义的一项发明，其发明者威廉·肖克利、约翰·巴丁和沃尔特·布喇顿被授予了1956年的诺贝尔物理学奖。这种晶体管的工作，同时涉及电子和空穴两种载流子的流动。双极性晶体管由三部分掺杂程度不同的半导体制成，晶体管中的电荷流动主要是由于载流子在PN结处的扩散作用和漂移运动。双极性晶体管能够放大信号，并且具有较好的功率控制、高速工作以及耐久能力，因此常被用来构成放大器电路，或驱动扬声器、电动机等设备，并被广泛地应用于航空航天工程、医疗器械和机器人等应用产品中。
2012年9月28日[编辑] 希格斯玻色子是标准模型里的一种基本粒子，是一种玻色子，自旋为零，宇称为正值，不带电荷、色荷，极不稳定，生成后会立刻衰变。希格斯玻色子是希格斯场的量子激发。根据希格斯机制，基本粒子因与希格斯场耦合而获得质量。假若希格斯玻色子被证实存在，则希格斯场应该也存在，而希格斯机制也可被确认为基本无误。物理学者用了四十多年时间寻找希格斯玻色子的踪迹。大型强子对撞机（LHC）是全世界至今为止最昂贵、最复杂的实验设施之一，其建成的一个主要任务就是寻找与观察希格斯玻色子与其它种粒子。2012年7月4日，欧洲核子研究中心（CERN）宣布，LHC的紧凑缈子线圈（CMS）探测到质量为125.3±0.6GeV的新玻色子（超过背景期望值4.9个标准差），超环面仪器（ATLAS）测量到质量为126.5GeV的新玻色子（5个标准差），这两种粒子极像希格斯玻色子。2013年3月14日，欧洲核子研究中心发表新闻稿正式宣布，先前探测到的新粒子暂时被确认是希格斯玻色子，具有零自旋与偶宇称，这是希格斯玻色子应该具有的两种基本性质，但有一部分实验结果不尽符合理论预测，更多数据仍在等待处理与分析。希格斯玻色子是因物理学者彼得·希格斯而命名。他是于1964年提出希格斯机制的六位物理学者中的一位。2013年10月8日，因为“次原子粒子质量的生成机制理论，促进了人类对这方面的理解，并且最近由欧洲核子研究中心属下大型强子对撞机的超环面仪器及紧凑缈子线圈探测器发现的基本粒子证实”，弗朗索瓦·恩格勒、彼得·希格斯荣获2013年诺贝尔物理学奖。

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牛顿运动定律描述物体与力之间的关系，被誉为是经典力学的基础。这定律是英国物理泰斗艾萨克·牛顿所提出的三条运动定律的总称，其现代版本通常这样表述：

第一定律：存在某些参考系，在其中，不受外力的物体都保持静止或匀速直线运动。
第二定律：施加于物体的净外力等于此物体的质量与加速度的乘积。
第三定律：当两个物体互相作用时，彼此施加于对方的力，其大小相等、方向相反。

牛顿在发表于1687年7月5日的钜著《自然哲学的数学原理》里首先整理出这三条定律。应用这些定律，牛顿可以分析各种各样动力运动。例如，在此书籍第三卷，牛顿应用这些定律与牛顿万有引力定律来解释开普勒行星运动定律。

开普勒定律是德国天文学家约翰内斯·开普勒所发现、关于行星运动的定律。他于1609年在他出版的《新天文学》科学杂志上发表了关于行星运动的两条定律，又于1618年，发现了第三条定律。这三条定律分别为

行星轨道是椭圆轨道。第一个行星的轨道焦点是 $f1$ 与 $f2$ ，第二个行星的轨道焦点是 $f1$ 与 $f3$ 。太阳的位置是在点 $f1$ 。
A1与A2是两个面积相等的阴影区域。太阳与第一个行星的连线，扫过这两个阴影区域，所需的时间相等。
各个行星绕太阳公转周期的比率为 $a1^{3/2}:a2^{3/2}$ ；这里， $a1$ 与 $a2$ 分别为第一个行星与第二个行星的半长轴长度。

势能是储存于一物理系统内的一种能量，是一个用来描述物体在保守力场中做功能力大小的物理量。保守力作功与路径无关，故可定义一个仅与位置有关的函数，使得保守力沿任意路径所做的功，可表达为这两点对应函数值的差，这个函数便是势能。

从物理意义上来说，势能表示了物体在特定位置上所储存的能量，描述了作功能力的大小。在适当的情况下，势能可以转化为诸如动能、内能等其他能量。

经典力学是力学的分支，是以牛顿运动定律为基础，在宏观世界和低速状态下，研究物体运动的基要学术。在物理学里，经典力学是最早被接受为力学的一个基本纲领。经典力学又分为静力学（描述静止物体）、运动学（描述物体运动）和动力学（描述物体受力作用下的运动）。在十六世纪，伽利略·伽利莱就已采用科学实验和数学分析的方法研究力学。他为后来的科学家提供了许多豁然开朗的启示。艾萨克·牛顿则是最早使用数学语言描述力学定律的科学家。

在量子力学里，量子态描述量子系统的状态。量子态可以用向量空间的态向量设定。例如，在计算氢原子能谱问题时，相关的态向量是由主量子数 $\{n\}$ 给出。采用狄拉克标记，态向量表示为右向量 $|\psi \rangle$ ；其中，在符号内部的希腊字母 $\psi$ 可以是任何符号，字母，数字，或单字。例如， $|n\rangle$ 。对于量子态的概念诠释，主要分为两派。第一派主张统计诠释，量子态可以描述量子系统的统计性质，但不能完备地描述量子系统。这一派主要是以阿尔伯特·爱因斯坦的论述为代表。另一派是以尼尔斯·波耳主张的哥本哈根诠释为范本，认为量子态可以完备地、详尽地描述单独量子系统。

氢原子拥有一个质子和一个电子，是一个的简单的二体系统。系统内的作用力只相依于二体之间的距离，是反平方连心力。我们不需要将这反平方连心力二体系统再加理想化，简单化。描述这系统的（非相对论性的）薛定谔方程式有解析解，也就是说，解答能以有限数量的常见函数来表达。满足这薛定谔方程式的波函数可以完全地描述电子的量子行为。我们可以这样说，在量子力学里，没有比氢原子问题更简单，更实用，而又有解析解的问题了。所推演出来的基本物理理论，又可以用简单的实验来核对。所以，氢原子问题是个很重要的问题。

薛定谔的猫是奥地利物理学家埃尔温·薛定谔试图证明量子力学在宏观条件下的不完备性而提出的一个思想实验。实验内容如下：“把一只猫放进一个封闭的盒子里，然后把这个盒子连接到一个包含一个放射性原子核和一个装有有毒气体的容器的实验装置。设想这个放射性原子核在一个小时内有50％的可能性发生衰变。如果发生衰变，它将会发射出一个粒子，而发射出的这个粒子将会触发这个实验装置，打开装有毒气的容器，从而杀死这只猫。根据量子力学，未进行观察时，这个原子核处于已衰变和未衰变的叠加态，但是，如果在一个小时后把盒子打开，实验者只能看到“衰变的原子核和死猫”或者“未衰变的原子核和活猫”两种情况。现在的问题是：这个系统从什么时候开始不再处于两种不同状态的叠加态而成为其中的一种？在打开盒子观察以前，这只猫是死了还是活着抑或半死半活？这个实验的原意是想说明，如果不能对波函数塌缩以及对这只猫所处的状态给出一个合理解释的话，量子力学本身是不完备的。”

1923年由美国华盛顿大学物理学家康普顿首先观察到康普顿效应。这个效应反映出光不仅仅具有波动性，在某种情况下，它还会表现出粒子性。光束类似一串粒子流，而该粒子流的能量与光频率成正比。康普顿因发现此效应而获得1927年的诺贝尔物理学奖。

在引入光子概念之后，康普顿散射可以得到如下解释：电子与光子发生弹性碰撞，电子获得光子的一部分能量而反弹，失去部分能量的光子则从另一方向飞出，整个过程中总动量守恒，如果光子的剩余能量足够多的话，还会发生第二次甚至第三次弹性碰撞。

康普顿散射可以在任何物质中发生。当光子从光子源发出，射入散射物质（一般指金属）时，主要是与电子发生作用。如果光子的能量相当低，但仍具有足够能量，它可能会逐出原子的束缚电子（与电子束缚能同数量级），这过程称为光电效应。如果光子的能量相当大（远超过电子的束缚能）时，则光子可能会对自由电子发生散射，而产生康普顿效应。如果光子能量极其大（>1.022兆电子伏特）则足以轰击原子核而生成一对粒子：电子和正电子，这个现象被称为成对产生。

电子俘获是一个富质子的原子核吸收一个核外电子（使一个质子转变为中子）、并同时发射出一个中微子的过程。伴随发生的过程还包括光子的辐射（伽马射线），使新产生原子核的能级降至基态。由于质子在电子俘获过程之中“变成”了中子，核素的质子数减少1，中子数增加1，而原子量保持不变。通过改变质子数，电子俘获可以改变元素的种类。新产生的这个原子，虽然仍然保持电中性，但是由于缺失了一个内层电子，故在能级上处于激发态。在这个原子跃迁到基态的过程之中，会通过释放X射线（电磁辐射的一种或产生俄歇效应，也有两种过程都发生的情况。除此之外，激发态的原子还经常发射出伽马射线使自身跃迁到基态。

中子俘获是一种原子核与一个或者多个中子撞击，形成重核的核反应。由于中子不带电荷，它们能够比带一个正电荷的质子更加容易地进入原子核。在宇宙形成过程中，中子俘获在一些质量数较大元素的核合成过程中起到了重要的作用。中子俘获在恒星里以快（R-过程）、慢（S-过程）两种形式发生。质量数大于56的核素不能够通过热核反应（即核聚变）产生，但是可以通过中子俘获产生。

中子活化分析（Neutron activation analysis）可以用于远程探测材料的化学组分。这是因为不同的化学元素在吸收种子后会释放不同特性的放射物质。这一特性使这一方法在矿业勘探和安全方面十分有用。

费米–狄拉克统计，有时也简称费米统计，在统计力学中用来描述由大量满足泡利不相容原理的费米子组成的系统中，粒子处在不同量子态上的统计规律。这个统计规律的命名来源于恩里科·费米和保罗·狄拉克，他们分别独立地发现了这一统计规律。不过费米在数据定义比狄拉克稍早。

费米–狄拉克统计的适用对象是，热平衡时自旋量子数为半奇数的粒子。除此之外，应用此统计规律的前提是，系统中各粒子之间的相互作用可以忽略不计。这样，就可以用粒子在不同定态的分布状况来描述大量微观粒子组成的宏观系统。不同的粒子分处于不同的能态上，这一特点对系统许多性质会产生影响。费米–狄拉克统计适用于自旋量子数为半奇数的粒子，这些粒子也被称为费米子。由于电子的自旋量子数为1/2，因此它是费米–狄拉克统计最普遍的应用对象。费米–狄拉克统计是统计力学的重要组成部分，它利用了量子力学的一些原理。

普朗克黑体辐射定律（也简称作普朗克定律或黑体辐射定律）是用于描述在任意温度 $T\,$ 下，从一个黑体中发射的电磁辐射的辐射率与电磁辐射的频率的关系公式。这里辐射率是频率 $\nu$ 的函数

I(\nu ,T)={\frac {2h\nu ^{3}}{c^{2}}}{\frac {1}{e^{\frac {h\nu }{kT}}-1}}

。

马克斯·普朗克于1900年建立了黑体辐射定律的公式，并于1901年发表。其目的是改进由威廉·维恩提出的维恩近似。维恩近似在短波范围内和实验数据相当符合，但在长波范围内偏差较大；而瑞利-金斯公式则正好相反。普朗克得到的公式则在全波段范围内都和实验结果符合得相当好。

费曼图是美国物理学家理查德·费曼在处理量子场论时提出的一种形象化的方法，描述粒子之间的相互作用、直观地表示粒子散射、反应和转化等过程。使用费曼图可以方便地计算出一个反应过程的跃迁概率。在费曼图中，粒子用线表示，费米子一般用实线，光子用波浪线，玻色子用虚线，胶子用圈线。一线与另一线的连接点称为顶点。费曼图的横轴一般为时间轴，向右为正，向左代表初态，向右代表末态。与时间方向相同的箭头代表正费米子，与时间方向相反的箭头表示反费米子。

图为一K介子（
K+
）变成三个π介子（2
π+
， 1
π−
）的衰变，这过程涉及了弱与强相互作用。

K介子（标记为
K
）是带有奇异数这一量子数的四种介子的任一种。在夸克模型中，我们知道它们含有一个奇夸克（或其反夸克），及一个上或下夸克的反夸克（或其夸克）。自从K介子在1947年被发现之后，它们为基础相互作用的性质提供了大量的资料。在建立粒子物理学标准模型基础的过程中，它们有着不可或缺的角色，例如强子的夸克模型及夸克混合的理论（后者于2008年被诺贝尔物理学奖肯定）。在人类对基础守恒定律的了解中，K介子也有着杰出的贡献：CP破坏（一种造成大家所见的宇宙物质－反物质失衡的现象）的发现在1980年被诺贝尔物理学奖肯定，这种现象就是在K介子系统被发现的。

物质的代
种类	第一代	第二代	第三代
夸克
上型	上夸克	魅夸克	顶夸克
下型	下夸克	奇夸克	底夸克
轻子
带电	电子	μ子	τ子
中性	电中微子	μ中微子	τ中微子

在粒子物理学中，代或世代是基本粒子的一种分类。各代粒子之间的相异之处仅为味量子数及质量，但它们所涉及到的相互作用种类都是一样的。根据标准模型，基本费米子共有三代。每一代有两种轻子及两种夸克。两种轻子可分成带电荷-1的（像电子）及中性的（中微子）；而两种夸克则可分成带电荷−¹⁄₃的（下型）及带电荷+²⁄₃ 的（上型）...

巴巴散射的费曼图
湮灭
散射

量子电动力学中，巴巴散射是指电子-反电子的散射过程，其中伴随有交换虚光子：

e^{+}e^{-}\rightarrow e^{+}e^{-}

。

巴巴散射包含有两个费曼图表示的领导项：一个是湮灭过程，一个是散射过程。巴巴散射的散射率在正负电子对撞机中被用来当作光度的监视指标。在经典电动力学中，巴巴散射实际就是正负电子通过库仑力相互吸引的过程。

巴巴散射的名称来源于印度物理学家霍米·杰汉吉尔·巴巴（Homi Jehangir Bhbha）。

激光干涉空间天线（LISA）是一个由美国国家航空航天局和欧洲空间局合作的引力波探测计划，目前仍在设计阶段，计划于2015年投入运行，这将是人类第一座太空中的引力波天文台。LISA也是美国国家航空航天局的“超越爱因斯坦”（Beyond Einstein program）项目的一部分。“超越爱因斯坦”是一组检验爱因斯坦广义相对论理论的实验计划，其中包含两个空间天文台（HTXS——X射线天文台和LISA）和数个以宇宙学相关观测为目的的探测器。LISA将利用激光干涉的方法精确测量信号相位，从而对于来自宇宙间遥远的引力波源的低频且微弱的引力波进行探测。这将对引力波天文学的理论和实验研究，广义相对论的一些实验观测以及早期宇宙的天体物理学和宇宙学研究有重要意义。

迈克耳孙干涉仪是光学干涉仪中最常见的一种，其发明者是美国物理学家阿尔伯特·迈克耳孙。迈克耳孙干涉仪的原理是一束入射光分为两束后各自被对应的平面镜反射回来，这两束光从而能够发生干涉。干涉中两束光的不同光程可以通过调节干涉臂长度以及改变介质的折射率来实现，从而能够形成不同的干涉图样。迈克耳孙和爱德华·莫雷使用这种干涉仪于1887年进行了著名的迈克耳孙-莫雷实验，并证实了以太的不存在。

相对论性喷流是来自某些活动星系、射电星系或类星体中心的强度非常强的等离子体喷流。这种喷流的长度可达几千甚至数十万光年。现在一般认为相对论性喷流的直接成因是中心星体吸积盘表面的磁场沿着星体自转轴的方向扭曲并向外发射，因而当条件允许时在吸积盘的两个表面都会形成向外发射的喷流。如果喷流的方向恰巧和星体与地球的连线一致，由于是相对论性粒子束，喷流的亮度会因而发生改变。目前在科学界相对论性喷流的形成机制仍然是个有争议的话题，不过一般认为喷流是电中性的，其由电子、正电子和质子按一定比例组成。一般还认为相对论性喷流的形成是解释伽玛射线暴成因的关键。这些喷流具有的洛伦兹因子可达大约100，是已知的速度最快的天体之一。

宇宙的年龄可以通过对哈勃常数以及所含成分的密度参数 $\Omega$ 的测量决定。在暗能量概念提出之前，人们普遍认为宇宙是物质主导的，因而此图中密度参数 $\Omega$ 近似为 $\Omega _{m}$ 。加速膨胀的宇宙具有最长的年龄，而具有大挤压的宇宙具有最短的年龄。

宇宙的年龄是指自大爆炸开始至今所流逝的时间，当今理论和观测认为这个年龄在一百三十六亿年到一百三十八亿年之间。这个不确定的区间是从多个科研项目的研究结果的共识中取得的，其中使用的先进的科研仪器和方法已经能够将这个测量精度提升到相当高的量级。这些科研项目包括对宇宙微波背景辐射的测量以及对宇宙膨胀的多种测量手段。对宇宙微波背景辐射的测量给出了宇宙自大爆炸以来的冷却时间，而对宇宙膨胀的测量则给出了能够计算宇宙年龄的精确数据。

引力坍缩是天体物理学上恒星或星际物质在自身物质的引力作用下向内塌陷的过程，产生这种情况的原因是恒星本身不能提供足够的压力以平衡自身的引力，从而无法继续维持原有的流体静力学平衡，引力使恒星物质彼此拉近而产生坍缩。在天文学中，恒星形成或衰亡的过程都会经历相应的引力坍缩。特别地，引力坍缩被认为是Ib和Ic型超新星以及II型超新星形成的机制，大质量恒星坍缩成黑洞时的引力坍缩也有可能是伽玛射线暴的形成机制之一。至今人们对引力坍缩在理论基础上还不十分了解，很多细节仍然没有得到理论上的完善阐释。由于在引力坍缩中很有可能伴随着引力波的释放，通过对引力坍缩进行计算机数值模拟以预测其释放的引力波波形是当前引力波天文学界研究的课题之一。

磁石、磁铁、电流、含时电场，都会产生磁场。处于磁场中的磁性物质或电流，会因为磁场的作用而感受到磁力，因而显示出磁场的存在。磁场是一种向量场；磁场在空间里的任意位置都具有方向和数值大小。

磁铁与磁铁之间，通过各自产生的磁场，互相施加作用力和力矩于对方。运动中的电荷会产生磁场。磁性物质产生的磁场可以用电荷运动模型来解释。当施加外磁场于物质时，磁性物质的内部会被磁化，会出现很多微小的磁偶极子。磁化强度估量物质被磁化的程度。知道磁性物质的磁化强度，就可以计算出磁性物质本身产生的磁场。

电场与磁场有密切的关系；含时磁场会生成电场，含时电场会生成磁场。马克士威方程组可以描述电场、磁场、产生这些向量场的电流和电荷，这些物理量之间的详细关系。根据狭义相对论，电场和磁场是电磁场的两面。设定两个参考系A和B，相对于参考系A，参考系B以有限速度移动。从参考系Ａ观察为静止电荷产生的纯电场，在参考系B观察则成为移动中的电荷所产生的电场和磁场。

迈斯纳效应是超导体相变至超导态的过程中对磁场的排斥现象。瓦尔特·迈斯纳与罗伯特·奥克森菲尔德于1933年在量度超导锡及铅样品外的磁场时发现这个现象。在有磁场的情况下，样品被冷却至它们的超导相变温度以下。在相变温度以下时，样品几乎抵消掉所有里面的磁场。他们只是间接地探测到这个效应；因为超导体的磁通量守恒，当里面的场减少时，外面的场就会增加。这实验最早证明了超导体不只是完美的导电体，并为超导态提供了一个独特的定义性质。

磁通量，符号为 $\Phi _{m}$ ，是通过某给定曲面的磁场（亦称为磁通量密度）的大小的度量。磁通量的国际单位制单位是韦伯。

给定曲面上的磁通量大小与通过曲面的磁场线的个数成正比。此处磁场线的个数是个“净”数量，即从一个方向上通过的个数减去另一个方向上通过的个数。当一个均匀磁场垂直通过一个平面，磁通量即是磁场与该平面面积的乘积。当均匀磁场 $\mathbf {B}$ 以任意角度通过一个平面，磁通量即是磁场与该平面面积 $\mathbf {a}$ 的点积。

\displaystyle \Phi _{m}=\mathbf {B} \cdot \mathbf {a} =Ba\cos \theta

其中， $\theta$ 是磁场 $\mathbf {B}$ 和平面面积法向量 $\mathbf {a}$ 的夹角。

安培定律，又称安培环路定律，是由安德烈-玛丽·安培于1826年提出的一条静磁学基本定律。安培定律表明，载流导线所载有的电流，与磁场沿着环绕导线的闭合回路的路径积分，两者之间的关系为

\oint _{\mathbb {C} }\mathbf {B} \cdot d{\boldsymbol {\ell }}=\mu _{0}I_{enc}

；

其中， $\mathbb {C}$ 是环绕着导线的闭合回路， $\mathbf {B}$ 是磁场， $d{\boldsymbol {\ell }}$ 是微小线元素向量， $\mu _{0}$ 是磁常数， $\mu$ 是此处磁介质的磁导率（如果是真空的话，其值为1）， $I_{enc}$ 是闭合回路 $\mathbb {C}$ 所围住的电流。

原子谱线是指原子内部电子跃迁形成的谱线，可分为两类：

发射谱线：由电子从原子内部离散的特定能级发生跃迁至更低的能级而形成的，并释放出具有特定能量和波长的光子。这些对应着相应跃迁的大量光子所形成的能谱会在对应的波长处显示出发射峰。
吸收谱线：是由电子从原子内部离散的特定能级发生跃迁至更高的能级而形成的，这个过程需要吸收具有特定能量和波长的光子。通常情况下这些被吸收的光子会来自一个连续光谱，从而使这个连续光谱在对应被吸收光子的波长处显示出因吸收而凹陷的特征。

ΛCDM模型是所谓Λ-冷暗物质（Cold Dark Matter）模型的简称。它在大爆炸宇宙学中经常被称作索引模型，这是因为它尝试解释了对宇宙微波背景辐射、宇宙大尺度结构以及宇宙加速膨胀的超新星观测。它是当前能够对这些现象提供融洽合理解释的最简单模型。

Λ意为宇宙学常数，是解释当前宇宙观测到的加速膨胀的暗能量项。宇宙学常数经常用 $\Omega _{\Lambda }\,$ 表示，含义是当前宇宙中暗能量相对于一个平直时空的宇宙的能量所占的比例。现在认为这个数值约为0.74，即宇宙中有74%左右的能量是暗能量的形式。
冷暗物质是一种暗物质模型，即它认为在宇宙早期辐射与物质的能量分布相当时暗物质的速度是非相对论性的（远小于光速），因此暗物质是冷的；同时它们是非重子构成的；不会发生碰撞（指暗物质的粒子不会与其他物质粒子发生引力以外的基本相互作用）或能量损耗（指暗物质不会以光子的形式辐射能量）的。冷暗物质占了当前宇宙能量密度的22%。剩余的4%的能量构成了宇宙中所有的由重子（以及光子等规范玻色子）构成的物质：行星、恒星以及气体云等。

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，而证实它可以单独存在，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”为由，共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

宇宙加速膨胀是宇宙的膨胀速度越来越快的现象。以天文学术语来说，就是宇宙标度因子　 $a(t)$ 的二次导数是正值，这意味着星系远离地球的速度，随着时间演进，应该会持续地增快。这速度是哈勃定律里所提到的退行速度。于1998年观测Ia超新星得到的数据，提示宇宙的膨胀速度正在加快。物理学者索尔·珀尔马特、布莱恩·施密特与亚当·里斯“透过观测遥远超新星而发现了宇宙加速膨胀”，因此，共同荣获2006年邵逸夫天文学奖与2011年诺贝尔物理学奖。

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