线性介质中的
Maxwell方程对磁铁不适用
李淼：蓝光将照亮世界
2014年10月7日北京时间下午5:30，我打开电脑，进入诺贝尔奖网站，失望地发现他们的物理学奖发布会视频将通过youtube发布。我不是不能翻墙，问题是翻墙软件效率不好，于是放弃了观看即时视频。
诺贝尔物理学委员会本来预计北京时间下午5:45召开发布会，我耐心地等，5:45刚过，手机端腾讯新闻就跳出一个消息，日本三位物理学家获得今年的诺贝尔物理学奖。腾讯新闻弹出：“日本物理学家赤崎勇（Isamu Akasaki）、天野浩（Hiroshi Amano）和日裔美籍科学家中村修二（Shuji Nakamur）获奖。”
（2014年度诺贝尔物理学奖授予日本名古屋大学的赤崎勇，天野浩以及美国加州大学圣巴巴拉分校的中村修二，以表彰他们在发明一种新型高效节能光源方面的贡献，即蓝色发光二极管(LED)。）
看到这些名字，我知道今年的诺贝尔物理学奖颁给了与发明LED有关的科学家。
好吧，很多人会好奇，什么是LED？这个缩写词的原文是light-emitting diode，对应的中文是“发光二极管”。即使我们用中文，很多人照样不明白其意思。这样说也许大家都会明白：LED就是电视遥控器上那个发出红外信号的灯。这种灯既不是传统的白炽灯，也不是现在流行的荧光灯（所谓节能灯也是荧光灯），而是一种半导体做成的灯。
诸位会问，原来是这样的啊，可是电视遥控器我们也用了二十多年了，为什么这么重要的信号发射器现在才获奖？
原因很简单，你用的电视遥控器上的发光二极管，或LED，只发射红外光线，不发可见光，因此用处有限。所以，要弄明白这次诺奖为什么发给三位日本人，我们需要梳理一下LED的发展史。
在梳理LED发展史之前，我先梳理一下我自己的历史。
我与LED没有任何关联。我想说的是，在我小时候，那时我们家还用效率低下的白炽灯的时候，我就读过与LED多多少少有关的物理，这些物理藏在我妈读中专时的一本教科书中，其中提到了场致发光。可以说，LED的发光原理就是一种场致发光：你将电压加在某种半导体做成二极管上，它就发光了。二极管的材料不同发出的光就不同，有的发出红外光，有的发出红光，有的发出黄光，而三位日本人的功劳是发现发出蓝光的二极管。
那，什么是二极管？我们小时候听过半导体收音机的人都知道什么是二极管，经常用零花钱去买。现在的年轻人知道的可能不多了。简言之，就是用半导体制成的一种“结”，在结的两端加上电压，如果是正压就会出现电流，如果是负压就不会出现电流（当然你别加得太多，任何东西都会被足够高的电压击穿）。
二极管的单向导电性的原理很简单，就是因为一端有游离的电子，另一端有游离的电子空穴（这个名字有点儿学术，用离子可能更通俗些）。好了，如果你给二极管加上电压，那么电子向电压高的地方跑，空穴向电压低的地方跑，它们碰到一起就“湮灭”发光。事实是，电子填补了空穴，能量降低了，多余的能量变成光被抛出来了。能量越高，发出的光的波长就越短。也就是说，红外光的能量最小，现在的紫外LED的光能量最高。
物理原理很简单，所以，LED想要获奖，必须有应用，而且必须是重要应用。物理学奖向来如此，要么你发现新的物理学原理，要么你得有重要应用。LED的发光原理简简单单，以至于经过半个世纪的努力才最终获得诺贝尔奖的肯定。
为了做一名事前诸葛亮，我提前一天在微博上“预言”了今年的诺贝尔物理学奖：“明天是诺贝尔物理学奖发布会，我去年就预测今年的物理学奖，我的首选是负折射率材料，即超颖材料，如果这个领域获奖，获奖人当然该是 J. B. Pendry, D. R. Smith, D. Schurig。另一个可能是LED的发明，至于到底奖给谁就很难说了。”
我的预言重点，超颖材料，没有获奖，第二个选项获得了。让我们期待五年后超颖材料获奖吧，那是诺贝尔物理学奖在各领域的又一个循环。超颖材料的应用是一个非常科幻的话题，我期待五年后有机会谈。
现在可以谈谈LED的历史了。概要如下：
1927年，一向致力于研究半导体的俄国人奥列格·罗塞夫（Oleg Losev）发现第一个LED，但这个发现没有找到任何商业应用。
到了1955年，在美国无线电公司工作的鲁宾·布朗斯坦（Rubin Braunstein）发现砷化镓半导体会发射红外线，可惜他和同伴们玩玩就算了，没有去找商业应用。
又过了六年，1961年，美国人毕亚德和皮特曼（James R. Biard，Gary Pittman）发现，砷化镓在加上电流时会发射红外光，他们注册了专利，次年这项发现就投入应用。同样在次年，第一个可见光LED被发现，发出红光。从红外的波长900纳米到了红光的650纳米。再过十年，也就是1972年，第一个黄光LED被发现，同时，LED的亮度被提高了十倍。
但是，只有红光、黄光和绿光我们无法合成白光，我们还需要蓝光。蓝光的波长比较短，只有450纳米左右。直到上世纪末，具体是1994年，在日本日亚化工工作的中村修二用铟氮化镓制出了亮度很高的蓝光LED。中村修二的成就是建立在赤崎勇和天野浩的成就之上的。
赤崎勇是三位获奖人中年纪最大的，出生于1929年，今年85岁了。他23岁本科毕业于京都大学，35岁才在名古屋大学获得博士学位。上世纪六十年代末，快四十岁的时候，他开始研究基于氮化镓基础上的蓝光LED。80年代，高质量的氮化镓的出现帮助他研究出实用的蓝光LED，此时，他的学生天野浩加入了他的团队。在三人当中，天野浩最年轻，出生于1960年，而中村修二出生于1954年。
在中村修二之后，由于高亮度蓝光LED的出现，很快出现了白光LED。现在，最流行的白光LED并不是三原色LED的组合，而是在蓝光LED上覆盖一层淡黄色荧光粉涂层。
LED与白炽灯相比有几个优点，第一当然是发光效率高，一个白炽灯的电能转化为光能的转化率在10%左右，而LED的效率高达60%，比荧光灯还高。第二个优点是需要的电压很低，几个伏特就行了。第三个优点是寿命长，白炽灯的寿命是一千小时左右，LED寿命高达十万小时（十年以上）。不过，LED目前用在家庭照明上还不多，主要原因是成本太高。
据说，LED效率的提高速度也遵从摩尔定律，也就是说，每过三年就提高一倍。而成本呢？据说每过十年一个流明的成本就降低十倍，而每个LED封装的亮度提高20倍，这个定律叫海兹定律（Haitz’s law）。如果这个定律继续成立，到了2020年，LED光源将成为最便宜的光源，假如届时全世界都用上LED，全世界用于照明的耗电将减少一半。
仅仅为了节省一半照明用电，三位日本人也该获得诺贝尔物理学奖。
最后，我们引用诺贝尔物理委员会的颁奖理由：因为他们发明了蓝光LED，帮助了更亮和更节能的白光光源的出现。
来源：《大家》微信
波函数ψ必然是复数, 全部描述单色平面波，不能只要实部（或虚部），单纯的实部描述的不是单色平面波
诺贝尔物理学委员会本来预计北京时间下午5:45召开发布会，我耐心地等，5:45刚过，手机端腾讯新闻就跳出一个消息，日本三位物理学家获得今年的诺贝尔物理学奖。腾讯新闻弹出：“日本物理学家赤崎勇（Isamu Akasaki）、天野浩（Hiroshi Amano）和日裔美籍科学家中村修二（Shuji Nakamur）获奖。”
（2014年度诺贝尔物理学奖授予日本名古屋大学的赤崎勇，天野浩以及美国加州大学圣巴巴拉分校的中村修二，以表彰他们在发明一种新型高效节能光源方面的贡献，即蓝色发光二极管(LED)。）
看到这些名字，我知道今年的诺贝尔物理学奖颁给了与发明LED有关的科学家。
好吧，很多人会好奇，什么是LED？这个缩写词的原文是light-emitting diode，对应的中文是“发光二极管”。即使我们用中文，很多人照样不明白其意思。这样说也许大家都会明白：LED就是电视遥控器上那个发出红外信号的灯。这种灯既不是传统的白炽灯，也不是现在流行的荧光灯（所谓节能灯也是荧光灯），而是一种半导体做成的灯。
诸位会问，原来是这样的啊，可是电视遥控器我们也用了二十多年了，为什么这么重要的信号发射器现在才获奖？
原因很简单，你用的电视遥控器上的发光二极管，或LED，只发射红外光线，不发可见光，因此用处有限。所以，要弄明白这次诺奖为什么发给三位日本人，我们需要梳理一下LED的发展史。
在梳理LED发展史之前，我先梳理一下我自己的历史。
我与LED没有任何关联。我想说的是，在我小时候，那时我们家还用效率低下的白炽灯的时候，我就读过与LED多多少少有关的物理，这些物理藏在我妈读中专时的一本教科书中，其中提到了场致发光。可以说，LED的发光原理就是一种场致发光：你将电压加在某种半导体做成二极管上，它就发光了。二极管的材料不同发出的光就不同，有的发出红外光，有的发出红光，有的发出黄光，而三位日本人的功劳是发现发出蓝光的二极管。
那，什么是二极管？我们小时候听过半导体收音机的人都知道什么是二极管，经常用零花钱去买。现在的年轻人知道的可能不多了。简言之，就是用半导体制成的一种“结”，在结的两端加上电压，如果是正压就会出现电流，如果是负压就不会出现电流（当然你别加得太多，任何东西都会被足够高的电压击穿）。
二极管的单向导电性的原理很简单，就是因为一端有游离的电子，另一端有游离的电子空穴（这个名字有点儿学术，用离子可能更通俗些）。好了，如果你给二极管加上电压，那么电子向电压高的地方跑，空穴向电压低的地方跑，它们碰到一起就“湮灭”发光。事实是，电子填补了空穴，能量降低了，多余的能量变成光被抛出来了。能量越高，发出的光的波长就越短。也就是说，红外光的能量最小，现在的紫外LED的光能量最高。
物理原理很简单，所以，LED想要获奖，必须有应用，而且必须是重要应用。物理学奖向来如此，要么你发现新的物理学原理，要么你得有重要应用。LED的发光原理简简单单，以至于经过半个世纪的努力才最终获得诺贝尔奖的肯定。
为了做一名事前诸葛亮，我提前一天在微博上“预言”了今年的诺贝尔物理学奖：“明天是诺贝尔物理学奖发布会，我去年就预测今年的物理学奖，我的首选是负折射率材料，即超颖材料，如果这个领域获奖，获奖人当然该是 J. B. Pendry, D. R. Smith, D. Schurig。另一个可能是LED的发明，至于到底奖给谁就很难说了。”
我的预言重点，超颖材料，没有获奖，第二个选项获得了。让我们期待五年后超颖材料获奖吧，那是诺贝尔物理学奖在各领域的又一个循环。超颖材料的应用是一个非常科幻的话题，我期待五年后有机会谈。
现在可以谈谈LED的历史了。概要如下：
1927年，一向致力于研究半导体的俄国人奥列格·罗塞夫（Oleg Losev）发现第一个LED，但这个发现没有找到任何商业应用。
到了1955年，在美国无线电公司工作的鲁宾·布朗斯坦（Rubin Braunstein）发现砷化镓半导体会发射红外线，可惜他和同伴们玩玩就算了，没有去找商业应用。
又过了六年，1961年，美国人毕亚德和皮特曼（James R. Biard，Gary Pittman）发现，砷化镓在加上电流时会发射红外光，他们注册了专利，次年这项发现就投入应用。同样在次年，第一个可见光LED被发现，发出红光。从红外的波长900纳米到了红光的650纳米。再过十年，也就是1972年，第一个黄光LED被发现，同时，LED的亮度被提高了十倍。
但是，只有红光、黄光和绿光我们无法合成白光，我们还需要蓝光。蓝光的波长比较短，只有450纳米左右。直到上世纪末，具体是1994年，在日本日亚化工工作的中村修二用铟氮化镓制出了亮度很高的蓝光LED。中村修二的成就是建立在赤崎勇和天野浩的成就之上的。
赤崎勇是三位获奖人中年纪最大的，出生于1929年，今年85岁了。他23岁本科毕业于京都大学，35岁才在名古屋大学获得博士学位。上世纪六十年代末，快四十岁的时候，他开始研究基于氮化镓基础上的蓝光LED。80年代，高质量的氮化镓的出现帮助他研究出实用的蓝光LED，此时，他的学生天野浩加入了他的团队。在三人当中，天野浩最年轻，出生于1960年，而中村修二出生于1954年。
在中村修二之后，由于高亮度蓝光LED的出现，很快出现了白光LED。现在，最流行的白光LED并不是三原色LED的组合，而是在蓝光LED上覆盖一层淡黄色荧光粉涂层。
LED与白炽灯相比有几个优点，第一当然是发光效率高，一个白炽灯的电能转化为光能的转化率在10%左右，而LED的效率高达60%，比荧光灯还高。第二个优点是需要的电压很低，几个伏特就行了。第三个优点是寿命长，白炽灯的寿命是一千小时左右，LED寿命高达十万小时（十年以上）。不过，LED目前用在家庭照明上还不多，主要原因是成本太高。
据说，LED效率的提高速度也遵从摩尔定律，也就是说，每过三年就提高一倍。而成本呢？据说每过十年一个流明的成本就降低十倍，而每个LED封装的亮度提高20倍，这个定律叫海兹定律（Haitz’s law）。如果这个定律继续成立，到了2020年，LED光源将成为最便宜的光源，假如届时全世界都用上LED，全世界用于照明的耗电将减少一半。
仅仅为了节省一半照明用电，三位日本人也该获得诺贝尔物理学奖。
最后，我们引用诺贝尔物理委员会的颁奖理由：因为他们发明了蓝光LED，帮助了更亮和更节能的白光光源的出现。
来源：《大家》微信
波函数ψ必然是复数, 全部描述单色平面波，不能只要实部（或虚部），单纯的实部描述的不是单色平面波
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杂谈 |
http://tieba.baidu.com/p/1417261460?pn=2
对相对论负能量态的理解
http://vega.bac.pku.edu.cn/rxxu/teach/atom/reports/�����.pdf
经典力学或经典电磁学涉及到的波动方程，一定含时间的二阶偏导数，其最简单的形式是
(∂²ψ/∂t²)=a∇²ψ （1）
其中a是实常数。由于 a是实数，状态函数ψ无论你表示电场强度E，磁感应强度B，还是矢势A，这些都是可测量，实验测量到的必然是实数。这是这个原因，
1）在经典物理部分，完全可以不引入复数。
2）在经典物理部分，为了方便人们使用复数，甚至引入了复电流，复电压，等物理量，但在引入这些物理量时都声明：最后结果仅取实数（或虚数）部分。
还要注意，由于波动方程中含有时间的二阶偏导数，因此我们不能说：在时刻t，体系的状态用函数ψ(x,y,z,t)描述，只能说t时刻的状态用ψ(x,y,z,t)及∂ψ/∂t一起描述。
对相对论负能量态的理解
http://vega.bac.pku.edu.cn/rxxu/teach/atom/reports/�����.pdf
经典力学或经典电磁学涉及到的波动方程，一定含时间的二阶偏导数，其最简单的形式是
(∂²ψ/∂t²)=a∇²ψ （1）
其中a是实常数。由于 a是实数，状态函数ψ无论你表示电场强度E，磁感应强度B，还是矢势A，这些都是可测量，实验测量到的必然是实数。这是这个原因，
1）在经典物理部分，完全可以不引入复数。
2）在经典物理部分，为了方便人们使用复数，甚至引入了复电流，复电压，等物理量，但在引入这些物理量时都声明：最后结果仅取实数（或虚数）部分。
还要注意，由于波动方程中含有时间的二阶偏导数，因此我们不能说：在时刻t，体系的状态用函数ψ(x,y,z,t)描述，只能说t时刻的状态用ψ(x,y,z,t)及∂ψ/∂t一起描述。
你自己看看那人回复的和问题有关系吗？？？？
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- mel0801
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磁矩量化5
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- 南澳洲
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测不准9
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测不准9
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测不准9
经典力学或经典电磁学涉及到的波动方程，一定含时间的二阶偏导数，其最简单的形式是
(∂²ψ/∂t²)=a∇²ψ （1）
其中a是实常数。由于 a是实数，状态函数ψ无论你表示电场强度E，磁感应强度B，还是矢势A，这些都是可测量，实验测量到的必然是实数。这是这个原因，
1）在经典物理部分，完全可以不引入复数。
2）在经典物理部分，为了方便人们使用复数，甚至引入了复电流，复电压，等物理量，但在引入这些物理量时都声明：最后结果仅取实数（或虚数）部分。
还要注意，由于波动方程中含有时间的二阶偏导数，因此我们不能说：在时刻t，体系的状态用函数ψ(x,y,z,t)描述，只能说t时刻的状态用ψ(x,y,z,t)及∂ψ/∂t一起描述。
(∂²ψ/∂t²)=a∇²ψ （1）
其中a是实常数。由于 a是实数，状态函数ψ无论你表示电场强度E，磁感应强度B，还是矢势A，这些都是可测量，实验测量到的必然是实数。这是这个原因，
1）在经典物理部分，完全可以不引入复数。
2）在经典物理部分，为了方便人们使用复数，甚至引入了复电流，复电压，等物理量，但在引入这些物理量时都声明：最后结果仅取实数（或虚数）部分。
还要注意，由于波动方程中含有时间的二阶偏导数，因此我们不能说：在时刻t，体系的状态用函数ψ(x,y,z,t)描述，只能说t时刻的状态用ψ(x,y,z,t)及∂ψ/∂t一起描述。
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- 南澳洲
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测不准9
1924年德布罗意提出了“物质波”假设：沿x方向运动的能量是E，动量是p的自由粒子t时刻的状态由波函数
Ψp=Ae^i(kx-ωt) （2）
其中E=ħω,p=ħk（称为德布罗意关系）
要承认这个假设就得承认“体系t时刻的状态完全由t时刻的波函数ψ(r,t)描述”。要承认这点，波函数ψ(r,t)满足的方程式只能是关于时间t的一阶偏微分方程（不能是二价）。这种方程最简单的形式是
(∂ψ/∂t)=a∇²ψ (3)
其中a是实常量。物理上把这类方程称为扩散方程（或热传导方程），理论上能证明：这类方程没有波动解。这说明德布罗意假设与当时大家熟识的理论是冲突的。如何解决这个冲突？其中最简单的办法就是去掉方程（3）中a必须是实数的约定。只要a是复数，则方程（3）完全可以有波动解。
Ψp=Ae^i(kx-ωt) （2）
其中E=ħω,p=ħk（称为德布罗意关系）
要承认这个假设就得承认“体系t时刻的状态完全由t时刻的波函数ψ(r,t)描述”。要承认这点，波函数ψ(r,t)满足的方程式只能是关于时间t的一阶偏微分方程（不能是二价）。这种方程最简单的形式是
(∂ψ/∂t)=a∇²ψ (3)
其中a是实常量。物理上把这类方程称为扩散方程（或热传导方程），理论上能证明：这类方程没有波动解。这说明德布罗意假设与当时大家熟识的理论是冲突的。如何解决这个冲突？其中最简单的办法就是去掉方程（3）中a必须是实数的约定。只要a是复数，则方程（3）完全可以有波动解。
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- 南澳洲
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测不准9
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- 南澳洲
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测不准9
回复：1）电磁场满足的是麦氏方程组，这个方程组的系数全是实数，因此相应的场变量如E,B,A当然是实数，不可能是复数。在具体计算时人们选用复数仅仅是为了方便，完全可以不用。
2）用复数处理电磁学问题有个重要约定：最后结果只能选取这个复变函数的实数部分（或虚数部分），不能全选取。这说明电磁学问题本质上是实函数问题。
量子力学采用复数关键原因是基本假定中含有：“体系t时刻的状态用t时刻的波函数描述”，（经典电磁学不可能有这条假设）因此相应的波动方程只能含t的一阶偏导数。要含t一阶偏导数方程有波动解，这个方程的系数不可能全是实数。这是量子力学采用复数的依据。用不着做过多的人为解析。例如虚数单位i，基本意义就是根号负一，其它的解析全是人为的，谁愿意接受就接受，不接受也无所谓。
说得绝对一些，对电磁学问题，用不用复数完全是个人的爱好，不存在一定要用的问题；
对量子力学，你不用复数不行。
2）用复数处理电磁学问题有个重要约定：最后结果只能选取这个复变函数的实数部分（或虚数部分），不能全选取。这说明电磁学问题本质上是实函数问题。
量子力学采用复数关键原因是基本假定中含有：“体系t时刻的状态用t时刻的波函数描述”，（经典电磁学不可能有这条假设）因此相应的波动方程只能含t的一阶偏导数。要含t一阶偏导数方程有波动解，这个方程的系数不可能全是实数。这是量子力学采用复数的依据。用不着做过多的人为解析。例如虚数单位i，基本意义就是根号负一，其它的解析全是人为的，谁愿意接受就接受，不接受也无所谓。
说得绝对一些，对电磁学问题，用不用复数完全是个人的爱好，不存在一定要用的问题；
对量子力学，你不用复数不行。
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