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物理学领域的新兴课题与前沿研究探索近年来，随着科技的不断进步，物理学领域涌现出了许多新兴课题和前沿研究，这些研究不仅深化了我们对世界的认识，还为技术创新和社会发展做出了巨大贡献。
在本文中，我们将探讨其中少数有代表性的课题和研究方向。
一、量子计算与量子通信量子计算和量子通信被认为是当前物理学领域的最具挑战性和前沿性课题之一。
与经典计算机使用的二进制位不同，量子计算机利用的是量子比特，即量子叠加态和纠缠态。
这使得量子计算机具备了处理大规模数据和解决复杂问题的潜力。
在量子通信方面，量子纠缠和量子密钥分发等技术成为研究热点。
这些技术利用了量子叠加态和纠缠态的特性，能够实现安全的信息传输和即时通讯。
量子通信在保密性和安全性方面具有巨大潜力，对于信息安全和网络保护有着重要意义。
二、复杂系统与非线性现象复杂系统研究是物理学领域的另一个研究热点，它涉及生物学、社会学、经济学等多个学科。
复杂系统的研究目的是理解和解释真实世界中出现的自组织现象和非线性行为。
例如，城市交通网络、生态系统和金融市场等都是复杂系统的典型例子。
研究人员通过建立数学模型和计算模拟，探索这些系统的特性和行为规律。
这些研究对于优化城市规划、环境保护和金融风险控制等有着重要意义。
三、高能物理与粒子探测高能物理是物理学中的重要分支，它研究微观世界中的基本粒子和宇宙起源等问题。
在高能物理实验中，粒子探测技术是不可或缺的工具，它能够探测并测量微观粒子的性质和行为。
近年来，随着大型强子对撞机的建成，人类对粒子物理学的认识得到了飞跃性的进展。
粒子物理学家们发现了希格斯玻色子，并确定了它对物质质量的起源起到了关键作用。
此外，粒子物理学研究还引发了对暗物质和宇宙加速膨胀等问题的深入思考。
四、凝聚态物理与新型材料凝聚态物理是物理学中的一个重要分支，研究物质在低温、高压和强场条件下的性质和行为。
随着纳米科技的兴起，凝聚态物理的研究进入了一个全新的阶段。
研究人员通过调控材料的结构和性质，开发出一系列新型材料，如二维材料和拓扑绝缘体等。
物理学领域的前沿研究和应用物理学是自然科学中最古老、最基本、最深奥、最具有前沿性的一门学科，它的研究范围包括物质的结构、性质、运动、相互作用等方面。
在现代科学技术的发展中，物理学在各个领域都起着至关重要的作用。
本文将着重介绍物理学领域的前沿研究和应用。
一、量子计算量子计算是近年来物理学领域的一个热门研究方向。
传统的计算机使用的是经典比特，量子计算则使用量子比特，可以通过量子纠缠等量子现象进行快速计算，解决经典计算机不能解决的复杂问题。
目前，各国政府和科学机构已经投入大量人力、物力和财力来研究量子计算的理论和实践问题，并取得了一些重要进展。
在量子计算的研究中，制备和操控量子比特是一个关键问题。
利用超导材料制备的固态量子比特有望在量子计算领域发挥重要作用。
此外，利用光学和原子物理技术制备的离子量子比特以及超冷原子间的量子纠缠也是研究的热点之一。
量子计算将会在安全通信、密码学、化学计算等领域产生重要的影响。
例如，在高效模拟微观粒子的动力学过程、分子合成反应的机制、制药过程等方面，量子计算都将能够得到广泛应用。
二、宇宙学宇宙学是研究宇宙的起源、演化及其性质的一门学科。
随着现代天文观测技术的发展，宇宙学已成为物理学领域的前沿研究方向之一。
宇宙学的研究将帮助我们更深入地了解宇宙，并为宇宙中各种现象的出现和演化提供科学依据。
宇宙学的研究涉及到宇宙的大尺度结构、宇宙演化史、宇宙中的物质和能量分布等方面。
其中，暗物质和暗能量的研究备受关注。
暗物质是指在宇宙中占主导地位的物质，它不发光也不通过电磁波与普通物质相互作用，但通过引力影响着宇宙的演化。
暗能量是指在宇宙中占据主导地位的一种物质，它的存在是为了解释宇宙膨胀加速的现象。
随着大型科学项目的推进，珂朵莉天空巡天、天琴计划等将会有更多重大发现。
这些项目将为我们提供更全面和深刻的宇宙观测数据，有助于推动宇宙学研究向更深入的方向发展。
三、新材料新材料研究是物理学领域的常青课题。
一、修正引力理论。
引力是我们都很熟悉的一个概念，广义相对论是已知最精确的一个引力理论，而在弱在太阳系的范围内，以及黑洞合并辐射出的引力波中，广义相对论都有着非常出色的表现。
但是在宇宙尺度下，广义相对论依然适用吗？如果我们选择相信它，那么为了解释星系和星系团的高速自转，就必须发明一种全新的物质形态：暗物质。
同样地，为了解释宇宙正在加速膨胀，我们也必须提出另一种神秘的力量——暗能量。
（注：物理学家为了维护广义相对论成立建立了 暗物质和暗能量假说 ）但我们真的需要暗物质和暗能量吗？或许它们根本就不存在？只是我们需要重新思考什么是引力。
其实在爱因斯坦发表广义相对论不久后，爱丁顿、外尔、克鲁扎和克莱因等人就已经开始寻找其它的替代理论。
广义相对论的替代理论被统称为“修正引力理论”（ModifiedGravity）。
近一个世纪以来，物理学家已经提出了许多相关理论，下面这张图表列出了大部分的修正引力理论：修正引力理论的一些途径编后言：暗物质、暗能量假说，修正引力理论假说都是为了合理解释观测现象与当前理论不符而引进的“新思想”、“新假设”。
虽然，它们在一定程度上弥补原来理论的缺陷，看似合理解释了观测现象。
然而，在没有确切实验观测证实之前它仍然是一个“假说”理论。
或许，用来解释宇宙的物理理论从根本上就存在缺陷（需要彻底改变原来思路，从根本建立一套新理论），这种修正、弥补思想只是对现有问题的表面缝合，难以解决根本问题。
二、超对称理论。
基本粒子按照自旋的不同可以分为两大类： 自旋为整数的粒子被称为玻色子， 自旋为半整数的粒子被称为费米子，超对称理论认为费米子和玻色子之间存在一种对称性，该对称性至今在自然界中尚未被观测到。
物理学家认为这种对称性是自发破缺的。
超对称理论便是将这两类粒子联系起来的唯一的对称性的一种理论。
左边为标准模型粒子，右边为超对称粒子在超对称理论中，所有已知的费米子（比如夸克和轻子）都有个未知的玻色子超对称伙伴（比如超夸克和超轻子），以及所有已知的玻色子（比如光子和胶子）都有个未知超对称理论可以解决三个当代物理难题：1、微调问题：解释了为什么希格斯玻色子的质量这么低；2、力的统一：计算表明，当能量越来越高的时候，电磁力、弱核力、强核力会在高能下统一；3、暗物质：最轻的超对称粒子——中性微子，是暗物质的天然候选者。
探索物理学的前沿科技与应用领域物理学是一门研究自然界基本规律的学科，它不仅深刻影响着我们对世界的认识，而且在科技和应用领域也起着关键的作用。
随着科技的不断发展，物理学的前沿领域也在不断变革和拓展。
本文将探索物理学的前沿科技与应用领域，了解其最新进展和应用前景。
一、量子计算与通信量子计算是物理学的前沿领域之一。
相对于传统的二进制计算机，量子计算机利用量子力学中的超导体、量子叠加和纠缠等现象，具有更高的计算速度和处理能力。
目前，量子计算机正逐渐应用于密码学研究、药物研发、优化问题等领域，并在解决复杂问题上显示出巨大的潜力。
量子通信是利用量子力学原理实现信息传输的新型通信方式。
量子通信具有信息安全性高、传输距离远、抗干扰性强等优势，被认为是未来通信领域的重要发展方向。
研究人员正在努力突破难题，进一步提高量子通信的可靠性和传输速率，以满足日益增长的通信需求。
二、纳米科技与材料研究纳米科技是一门研究纳米级材料和纳米结构的学科。
纳米级材料具有与物质的基本特性相比，表现出新颖、独特的物理和化学特性。
通过控制和调整纳米材料的结构和性能，研究人员已经在能源存储、生物医药、光电子等领域取得了重要突破。
材料研究在提高设备性能、开发新材料等方面起着关键作用。
物理学的理论和实验手段为我们深入研究材料的性能和行为提供了基础。
通过深入研究材料的电子结构、晶体缺陷和相变行为，研究人员能够开发出更先进的材料，如高温超导材料、碳纳米管等，广泛应用于能源、电子器件等领域。
三、太阳能与核能研究随着能源需求的不断增加和环境污染问题的日益严重，太阳能和核能被认为是未来的主要能源源。
太阳能是一种清洁、可再生的能源来源，光伏技术作为太阳能的主要利用方式，已经得到了广泛研究和应用。
物理学在太阳能电池的材料研究、效率提升和稳定性改善等方面发挥着重要作用。
核能作为一种高效、大规模的能源，对于满足人类能源需求具有巨大潜力。
核聚变是一项前沿的能源研究领域，目前正在积极探索可控核聚变的实现方式。
物理学前沿研究与应用作为自然科学的基础学科之一，物理学一直是人类认识世界和探究宇宙本质的不可或缺的工具。
随着科学技术的不断发展，物理学的研究范围也不断扩大和深入，从传统的经典物理学，发展到量子物理学、相对论物理学、统计物理学等多个方向。
本文将对物理学前沿研究和应用进行介绍和探讨。
一、量子力学量子力学是指描述原子和分子等微观粒子行为的物理学理论。
量子力学的核心思想是“波粒二象性”，即微观粒子既表现出粒子性质又表现出波动性质。
量子力学的发展奠定了现代物理学的基础，不仅引领了微观粒子行为的研究，而且对现代信息技术的发展也起到了至关重要的作用。
量子力学应用于信息技术领域的突破包括量子密码学、量子计算机、量子通讯等技术。
量子密码学是一种基于量子力学原理的加密通讯技术。
在传统的加密通讯中，信息发送方和接收方需要交换密钥，这可能会被黑客窃听或攻击。
而在量子密码学中，信息的传输是基于量子态的非测量性和波函数塌缩现象，无法被黑客窃取。
因此，量子密码学被认为是保密通讯的未来发展方向。
量子计算机是一种基于量子比特的计算机，它具有在同等条件下比传统计算机更高的计算速度和能力。
量子计算机的研究和发展涵盖了量子信息理论、实验物理学、量子算法等多个方面。
目前，量子计算机已经被应用于某些领域，包括量子模拟、化学计算、量子优化等，但面临着诸多技术难题和挑战。
量子通讯是一种基于量子态传输的信息交流方式，它通过量子态的非测量性实现信息的传输，可以保证信息的机密性和安全性。
量子通讯的原理和实现技术都十分复杂，研究领域包括量子密钥分发、量子隐形传态、量子重复器等，量子通讯被认为是保密通讯的有力武器之一。
二、高能物理学高能物理学是指研究各种粒子之间相互作用的物理学领域。
随着各种粒子加速器和探测器技术的不断发展，高能物理学实验逐步深入到了宇宙学、暗物质等领域，研究成果不断涌现。
高能物理学在人类探索宇宙本质和解开物质本质之谜上发挥着举足轻重的作用。
物理学前沿学习心得物理学前沿是指目前物理学研究的最新进展和思考的方向。
学习物理学前沿对于拓宽视野、深化对自然界的认识具有重要意义。
在过去的几个月中，我投入了大量时间和精力来学习物理学前沿的相关内容，下面是我的学习心得。
首先，学习物理学前沿需要具备良好的数学基础。
物理学是一门以数学为工具的科学，深入学习物理学前沿离不开数学的支撑。
在学习物理学前沿的过程中，我发现很多内容需要运用到高等数学、微积分、线性代数等数学知识。
例如，学习量子力学需要掌握波函数、Hilbert空间、算符等概念，这些都是用数学语言来表达的。
因此，在学习物理学前沿之前，要先加强数学基础的学习。
其次，学习物理学前沿需要广泛阅读相关文献。
物理学前沿的研究主要体现在学术论文、研究报告等文献中。
通过阅读相关文献，可以了解到最新的研究成果、研究方法以及思考的方向等。
在学习物理学前沿的过程中，我每天都会花一些时间阅读相关文献。
通过阅读，我不仅扩展了知识面，还学到了很多研究的方法和思维方式。
另外，学习物理学前沿还需要进行自主思考和讨论。
在学习物理学前沿的过程中，我发现很多问题并不是一成不变的，而是在不断演变和发展的。
因此，我会主动思考和讨论学习中遇到的问题和疑惑。
有时候，我会主动寻找一些学习小组或论坛，和其他物理爱好者进行交流和探讨。
通过思考和讨论，我不仅加深了对物理学前沿的理解，还获得了其他人的不同观点和思路。
此外，学习物理学前沿还需要进行实践和实验。
物理学是一门实验科学，实践和实验对于理论的验证和发展起着重要的作用。
我会利用自己的实验室条件和设备，尝试一些简单的物理实验。
通过实践和实验，我可以加深对物理学前沿理论的理解，并且提高自己的实验能力。
实践和实验也是学习中的一种乐趣，它可以让我更加亲身地感受到物理学的魅力和神奇之处。
最后，学习物理学前沿需要坚持不懈的个人努力。
学习物理学前沿并不是一件容易的事情，需要花费大量的时间和精力。
在学习的过程中，我会遇到各种问题和困难，有时候甚至会感到挫折和困惑。
物理学领域的前沿研究与应用在物理学领域，前沿研究和应用涉及到许多不同的领域和概念。
以下是一些当前物理学领域的前沿研究和应用的例子。
1.量子计算和量子信息。
量子力学的概念和方法已经被应用于开发更强大和更快速的计算机。
量子比特的使用可以引入并行计算和量子纠缠等概念，进而提升计算机处理信息的能力。
这一领域的发展潜力巨大，可以应用于加密、优化问题和物质设计等许多领域。
2.多功能材料。
多功能材料是通过改变材料结构和性质来实现多种功能的材料。
这些材料在电子学、光学和磁学等领域具有广泛的应用，例如在太阳能电池、光学传感器和计算机器件等领域。
3.强关联体系和量子材料。
强关联体系和量子材料是指由量子力学效应主导的材料和体系。
这些材料在超导、拓扑绝缘体和量子比特等领域中具有重要应用。
了解和控制这些材料中的量子效应将有助于开发更高性能的计算机和电子器件。
4.粒子物理学和基本粒子。
粒子物理学研究宇宙中的最基本粒子以及它们之间相互作用的规律。
当前的前沿研究包括对希格斯玻色子的性质的更深入理解，寻找新的基本粒子和理论的验证。
这些研究有助于解答宇宙起源、能量起源和宇宙学中其他基本问题。
5.太空探索和技术。
太空探索和技术的发展是当今物理学领域的一个重要前沿。
该领域涉及设计和开发新的太空探测器、太阳能帆推进系统和新的太空材料等。
这些技术的研究和应用有助于推动人类对外层空间的探索和发展。
总体而言，物理学的前沿研究和应用范围广泛，涉及很多不同的领域和概念。
这些研究和应用有助于增进对自然界行为的理解，并为解决当前和未来的科学、技术和社会挑战提供了新的基础。
随着技术的进步和科学方法的改进，我们可以期待更多前沿研究和应用的发展。
高三物理学习中的物理学科前沿研究高三是学生们的最后一年，也是他们为未来的大学学习和职业选择做准备的关键时期。
对于物理学科的学习，了解和掌握物理学科前沿研究的最新动态是非常重要的。
本文将介绍一些高三物理学习中的物理学科前沿研究，希望能够帮助广大学生对物理学科有更深刻的了解。
一、量子力学研究量子力学是现代物理学的重要分支，涉及微观世界的规律和量子效应。
在高三物理学习中，了解量子力学的前沿研究可以帮助学生更好地理解基本的物理学原理。
目前，量子计算、量子通信和量子隐形等领域的研究正处于前沿，学生可以通过阅读相关的学术论文或参加研讨会了解这些新领域的进展。
二、宇宙学研究宇宙学是关于宇宙起源、演化以及宇宙结构和性质等方面的研究。
随着科技的进步和观测手段的改进，宇宙学研究正变得更加深入和精确。
高三学生可以关注宇宙微波背景辐射探测、暗能量和暗物质的研究等领域，了解宇宙学前沿研究的最新成果。
三、凝聚态物理研究凝聚态物理是研究固体和液体物质性质的学科。
在高三物理学习中，学生可以关注凝聚态物理的前沿研究，如超导、拓扑绝缘体和量子自旋液体等。
这些新兴领域的研究取得了一系列重大突破，对科技和材料学有重要意义。
四、粒子物理学研究粒子物理学研究微观世界的基本粒子和相互作用规律。
学生可以关注粒子物理学的前沿研究，如大型强子对撞机的实验、希格斯玻色子的发现和暴露等。
这些研究对于揭示宇宙的基本结构和物质的本质有着重要的贡献。
五、光子学研究光子学是研究光和光学现象的学科，是现代科技的基础。
在高三物理学习中，学生可以了解光子学的前沿研究，如量子光学、光子计算和光电子器件等。
这些研究对于提高光学设备的性能和开发新型光电子技术具有重要意义。
综上所述，高三物理学习中的物理学科前沿研究包括了量子力学、宇宙学、凝聚态物理、粒子物理和光子学等领域。
学生们可以通过阅读相关的学术论文和参加学术活动来了解这些前沿研究的最新进展。
同时，学生还应该根据自己的兴趣和理解能力选择适合自己的研究方向，开展小型科研项目，提高自己的科学素养和解决问题的能力。
物理学的未来发展与前沿领域随着科技的不断进步，物理学作为自然科学的重要分支，一直在不断发展和探索新的前沿领域。
本文将探讨物理学的未来发展趋势以及涉及的前沿领域。
一、量子技术量子技术是当前物理学中最热门的领域之一。
量子力学的发展为我们提供了一种全新的思维模式和工具，可以应用于计算机科学、通信、加密等各个领域。
量子计算机的研究正逐渐取得突破，其潜在的计算速度远超传统计算机。
而量子通信则可以实现绝对安全的信息传输。
加密技术中的量子密钥分发可以有效抵御破解攻击。
因此，量子技术被普遍认为是物理学的未来发展方向，并在科技领域引起了巨大的兴趣和投入。
二、宇宙学宇宙学是物理学研究中的又一个重要前沿领域。
通过观测和研究宇宙中的恒星、行星、银河系和其他天体，我们可以了解宇宙的起源、演化以及宇宙尺度的结构和特性。
随着科学仪器和技术的不断进步，我们对宇宙的认识正不断拓展。
例如，大型宇宙望远镜的使用使我们能够观测到更遥远的天体，并了解宇宙诞生的过程。
另外，黑洞、暗能量和暗物质等未解之谜也是宇宙学研究的热点问题，这些问题的解答将推动物理学的发展。
三、纳米技术随着科技的进步，纳米技术已经成为物理学与工程学的交叉领域。
纳米技术主要研究和应用在纳米尺度下的材料和器件。
在纳米尺度下，物质的性质具有许多独特的特性，如量子效应、表面效应等。
纳米技术已经应用于电子学、医学、能源等领域，具有巨大的潜力和广阔的应用前景。
未来，随着纳米技术研究的深入，我们将能够制造更小、更强、更高效的纳米材料和纳米器件，从而推动各个领域的发展。
四、核能技术核能技术一直是物理学的重要研究领域。
随着能源需求的不断增长和环境保护的重视，核能技术在可持续能源领域具有巨大的潜力。
核能技术可以提供巨大的能量输出，同时又不会产生大量的温室气体和污染物。
然而，核能技术的安全性和核废料管理等问题也一直是人们关注的焦点。
未来，物理学家将继续研究改进核能技术，提高其安全性，并探索更有效的核废料处理和利用方法。
发掘物理学科的前沿热点与应用在物理学科中，前沿热点的发掘和应用都扮演着重要的角色。
通过深入研究和探索，我们能够不断拓展我们对于物理学的理解，并将这些理论应用于实际生活中。
本文将介绍几个物理学科的前沿热点，并展示它们在实际应用中的价值。
一、量子计算量子计算作为物理学科中的一个前沿热点，引起了广泛的关注。
传统计算机系统使用的是二进制编码，而量子计算则使用量子比特（Qubits）进行信息储存。
与传统计算机相比，量子计算机具有更高的计算速度和更好的数据储存能力。
目前，研究人员正在努力解决量子纠缠、量子态储存等关键问题，以实现可靠的量子计算。
量子计算的应用将有助于解决大规模数据处理、优化问题和密码学等领域的挑战。
二、量子通信量子通信是物理学领域的又一个前沿热点。
通过利用量子非局域性和量子纠缠等现象，量子通信可以实现安全的信息传输。
传统加密系统存在被破解的风险，而量子通信则可以通过独特的方式保证信息的安全性。
研究人员目前正在探索量子密钥分发、量子远程传态等技术，以便将量子通信应用于实际的通信网络中。
三、脑机接口技术脑机接口技术是物理学领域的又一个具有潜力的研究方向。
通过将人脑与计算机等外部设备进行连接，脑机接口技术可以实现人脑与计算机之间的高效信息传输。
目前，已有研究使用脑机接口技术来帮助运动受限者恢复运动功能，并探索将脑机接口应用于游戏、教育和辅助医疗等领域的潜力。
四、新能源技术新能源技术是物理学中一个备受关注的前沿热点。
随着全球能源需求的增加和环境问题的日益严峻，研究人员积极寻求替代传统能源的新技术。
太阳能、风能、生物质能等可再生能源成为热门的研究方向。
通过发展新能源技术，我们可以减少对传统能源的依赖，减少温室气体的排放，并为可持续发展做出贡献。
五、材料科学的发展材料科学是与物理学紧密相关的研究领域，也是当前物理学前沿热点之一。
研究人员通过探索新材料的结构和性质，以开发出具有更好性能和更广泛应用的材料。
陕西师范大学2014～2015学年第一学期期末考试物理学院2012级教育硕士物理学前沿试题答卷注意事项：1、学生必须用蓝色（或黑色）钢笔、圆珠笔或签字笔直接在答题纸上答题。
2、答卷前请将密封线内的项目填写清楚。
3、字迹要清楚、工整，不宜过大，以防试卷不够使用。
4、本卷共4大题，总分为100分。
1.理论物理部分 ( 共5题，每题5分，共25分)1.混沌现象的主要特征是什么对于什么是混沌，目前科学上还没有确切的定义，但随着研究的深入，混沌的一系列特点和本质的被揭示，对混沌完整的、具有实质性意义的确切定义将会产生。
目前人们把混沌看成是一种无周期的有序。
它包括如下特征：（1）内在随机性。
它虽然貌似噪声，但不同于噪声，系统是由完全确定的方程描述的，无需附加任何随机因数，但系统仍会表现出类似随机性的行为； （2）分形性质。
前面提到的lorenz 吸引子，Henon 吸引子都具有分形的结构；（3）标度不变性。
是一种无周期的有序。
在由分岔导致混沌的过程中，还遵从Feigenbaum常数系。
（4）敏感依赖性。
只要初始条件稍有偏差或微小的扰动，则会使得系统的最终状态出现巨大的差异。
因此混沌系统的长期演化行为是不可预测的2.分形结构的特点是什么请举例说明。
特点是无定形，不光滑，具有自相似性。
如弯弯曲曲的海岸线、起伏不平的山脉，粗糙不堪的断面，变幻无常的浮云，九曲回肠的河流，纵横交错的血管，令人眼花缭乱的满天繁星等。
它们的特点都是，极不规则或极不光滑。
即每一元素都反映和含有整个系统的性质和信息，从而可以通过部分来印象整体。
3.分析小世界网络、无标度网络和随机网络三者之间的相同点和不同点。
共同点：都是用特征路径长度和聚合系数来衡量网络特征。
不同点：在网络理论中，小世界网络是一类特殊的复杂网络结构，在这种网络中大部份的节点彼此并不相连，但绝大部份节点之间经过少数几步就可到达。
规则网络具有很高的聚合系数，大世界（largeworld，意思是特征路径长度很大），其特征路径长度随着n(网络中节点的数量)线性增长，而随机网络聚合系数很小，小世界（smallworld，意思是特征路径长度小），其特征路径长度随着log(n)增长中说明，在从规则网络向随机网络转换的过程中，实际上特征路径长度和聚合系数都会下降，到变成随机网络的时候，减少到最少。
无标度网络具有严重的异质性，其各节点之间的连接状况（度数）具有严重的不均匀分布性：网络中少数称之为Hub点的节点拥有极其多的连接，而大多数节点只有很少量的连接。
少数Hub点对无标度网络的运行起着主导的作用。
从广义上说，无标度网络的无标度性是描述大量复杂系统整体上严重不均匀分布的一种内在性质。
随机网络，任意两个点之间的特征路径长度短，但聚合系数低。
而小世界网络，点之间特征路径长度小，接近随机网络，而聚合系数依旧相当高，接近规则网络。
发现规则网络具有很高的聚合系数，大世界（large world，意思是特征路径长度很大），其特征路径长度随着n(网络中节点的数量)线性增长，而随机网络聚合系数很小，小世界（small world，意思是特征路径长度小），其特征路径长度随着log(n)增长中说明，在从规则网络向随机网络转换的过程中，实际上特征路径长度和聚合系数都会下降，到变成随机网络的时候，减少到最少。
4.从自组织临界态的角度来看，地震的物理原理是什么所谓“自组织”是指该状态的形成主要是由系统内部组织间的相互作用产生，而不是由任何外界因素控制或主导所致。
所谓“临界态”是指系统处于一种特殊敏感状态，微小的局部变化可以不断放大、扩延至整个系统。
也就是说，系统在临界态时，其所有组份的行为都相互关联。
地震有很多种类，而根据自组织临界态的定义来看，构造地震是可以用自组织临界态来解释的，构造地震是由于岩层断裂，慢慢的发生变位错动，从而在地质构造上发生巨大变化而产生的地震，也叫断裂地震。
由于断层带的地壳是有规则的移动，地壳外部是硬的，而内部是一个流动的层，内部流动的层会推挤外部并使其变形，导致能量积累，当地下的能量积累到必须使地壳发生移动时，就会导致板块断裂，从而释放出能量，然而这种地震是有周期的。
而绝不是所有的运动都是有规则的，规则之外的运动，就促生偶然的地震，偶然的地震往往能量巨大，瞬时引发，并不是周期内。
5.讨论存在外磁场时的铁磁相变过程，Gibbs 自由能为240011(,)()()24C G T M G T a T T M bM HM =+-+-。
Landau 引入序参量，G=G(T,p,η),通过η的取值，使得G-T 图像在,0c T T η>=，表示无序；,0c T T η<≠，表示一种有序态。
无序到有序，称为对称性破缺，或对称性降低。
G 在η=0附近展开24011(T,)G (T)(T,p)(T,p)24G a b ηηη=+++……，平衡时G 取极值3(T,p)b(T,p)0G a ηηη∂=+=∂，两个根0,ηη==定，需要判断二阶导数222a(T,p)2b(T,p)G ηη∂=+∂，如果a>0则2020G ηη=∂>∂,G 对应极小值，相稳定，如果,a<0，则2020Gηη=∂<∂，G 对应极大值，相不稳定。
a=0，对应相变，一般设a(T,p)a(T T )C =-，应用于铁磁相变，序参量选M ，Gibbs 自由能为'2400,,11(T,M)G (T )(T )M b 24m c m m G a T M =+-+，铁磁属于二级相变，一阶偏导数连续，得自发磁化强度随温度变化0,2c,(T T )m s m ma Mb =--，磁场：30,m ,a (T T )M c m m GH b M M∂==-+∂，磁导率20,m ,0,m 1(T T )3b c m m H a M M χ∂==-+∂，,c m T 为居里温度2.光学部分( 共5题，每题5分，共25分)6.请阐述全息学的基本原理以及 x射线全息学具有哪些诱人的前景全息，又称全息投影，是一种记录被摄物体反射（或透射）光波中全部信息（振幅、相位）的照相技术，而物体反射或者透射的光线可以通过记录胶片完全重建，其位置和大小同之前一模一样。
通过不同的方位和角度观察照片，可以看到被拍摄的物体的不同角度，因此记录得到的像可以使人产生立体视觉。
基本原理：其第一步是利用干涉原理记录物体光波信息，此即拍摄过程：被摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束（图A）；另一部分激光作为参考光束射到全息底片上，和物光束叠加产生干涉，把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度，从而利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息记录下来。
记录着干涉条纹的底片经过显影、定影等处理程序后，便成为一张全息图，或称全息照片；其第二步是利用衍射原理再现物体光波信息，这是成象过程：全息图犹如一个复杂的光全息术栅，在相干激光照射下，一张线性记录的正弦全息图的衍射光波一般可给出两个象，即原始象（又称初始象）和共轭象。
再现的图像立体感强，具有真实的视觉效应。
全息图的每一部分都记录了物体上各点的光信息，故原则上它的每一部分都能再现原物的整个图像，通过多次曝光还可以在同一张底片上记录多个不同的图像，而且能互不干扰地分别显示出来。
x射线全息学的前景：可以被应用于医学领域进行诊断，治疗和防护，放射医学是医学的一个专门领域，它使用放射线照相术和其他技术产生诊断图像，这可能是X射线技术应用最广泛的地方。
X射线的用途主要是探测骨骼的病变，但对于探测软组织的病变也相当有用。
工业领域：X射线可激发荧光、使气体电离、使感光乳胶感光，故X射线可用电离计、闪烁计数器和感光乳胶片等检测。
研究领域：晶体的点阵结构对X射线可产生显着的衍射作用，X射线衍射法已成为研究晶体结构、形貌和各种缺陷的重要手段。
全息学以波动光学为基础，利用光的干涉和衍射原理，将物体发出的特定的波以干涉条纹的形式记录下来，并在一定的条件下使其重现。
全息学分为两步，波前记录和波前重现，波前记录是将物体光波与另一相干光波——参考光波干涉，用照相的方法将干涉条纹记录下来，获得全息图或者全息照片；波前重现是利用原纪录的参考光波或其他合适的光波照射全息图，光通过全息图发生衍射，甚至衍射光波会形成原物体逼真的立体像。
与普通照相技术相比它有如下几点基本特征，1）可以形成三维图像；2）全息照相可以进行多重记录，信息容量大；3）光学系统简单——原理上无需透镜成像，是一种无透镜成像方法；4）全息照片的重现可放大或者缩小。
全息图有多种类型，从记录时物体与全息图的相对位置来分类，可分为菲涅耳全息图和夫琅禾费全息图。
1971年诺贝尔物理学奖授予了伽博，以表彰他发明和发展了全息学——x射线全息学，尽管x射线无法利用透镜成像，但是原子的间距与x射线的波长同数量级，周期性排列的原子对入射的x射线散射的相互干涉，会产生衍射点阵；用相干光对这种衍射图样作第二次衍射，便可恢复晶格的像，这就是伽博x射线全息学两步成像法的由来。
未来世界，x射线全息学将在医学成像、生物、科研、统计计量、信息科技、文字图像、装饰、防伪、海洋科学、军事领域等有不可或缺的地位。
现在全息学技术已经逐步走向市场，如高聚物全息防伪标志、透明激光全息防伪膜等，其发展前景无限美好。
7.表面等离极化激元分哪两类，各有什么特点答：表面等离极化激元在传播方向上具有比光波大的传播波矢（更短的波长）；与光的传播方向垂直的方向上是消逝场（限制光场）。
在分类上包括金属纳米线波导和金属—介质—金属波导。
金属纳米微粒链状结构所支持的SPP特性与计算得出的金属纳米圆柱体波导中的情况非常相似，对SPP场具有亚波长尺寸的强束缚性，传播距离仅仅为数百纳米。
SPP利用金属缝隙结构来实现波导，即（金属—介质—金属），利用两个界面的耦合，形成被限制在介质核心层中的缝隙SPP模式。
在缝隙宽度为50nm，激发光波长1550nm时，其典型传播距离约为10微米。
8.简要概述电磁诱导透明技术。
电磁诱导透明技术是指通过外加控制场与吸收介质相互作用，使得介质对探测场的吸收发生改变，透射率增加甚至完全透明，即某种介质强烈地吸收某一频率的探测场，而当再加一束能被介质吸收的控制场时，介质对探测场就不再吸收了。
这种现象就是电磁诱导透明技术。
起源于跃迁通道之间的干涉作用，当探测光与控制光满足双光子共振时，由于两条通道的跃迁几率反号而产生干涉相消。
电磁诱导透明技术在光速减慢，信息存储以及高效非线性相互作用过程等方面存在重要应用。
9.利用高次谐波辐射实现分子轨道成像的条件是什么高次谐波通常是逐次利用低阶的非线性电极化项而产生的。
利用高次谐波辐射实现分子轨道成像的条件：一是存在一个和待成像分子的电离能相近的参考原子；二是这个参考原子的再碰撞电子波包的谐振幅总是相似的，不依赖于这个分子的取向例如μ的基频波先由磷酸二氢钾倍频；再用磷酸二氘钾倍频而获得四次谐波——2661Å的紫外光；最后再以高压气体氖进行五倍频得到532Å的相干辐射，这相当于μ的基频波的20次高次谐波。
