《物理世界》（Physics World）是世界领先的物理杂志，并以月刊的形式发送给英国物理学会（IOP）的所有成员。《物理世界》的每一期都涵盖了世界各地科学家都关注的时事新闻和关键问题，包括著名物理学家和科学作家的专题文章、综合新闻和分析，以及精辟的观点文章。我们将不定期精选出其中的优秀文章，供大家阅读。希望您喜欢阅读本期文章！ 文章介绍 被遗忘的计算物理学先驱者中国科学院国家天文台 苟利军 编译自Iulia Georgescu. Physics World，2026，(1)：36 本文选自《物理》2026年第2期   当我们回顾计算机发展的早期阶段时，一些熟悉的名字会浮现出来，其中包括冯·诺依曼(John von Neumann)、梅特罗波利斯(Nicholas Metropolis)和费曼(Richard Feynman)。但他们并非孤独的先驱者——他们是一个更庞大群体的一部分。这个群体先使用机械计算机，随后使用电子计算机，完成了此前从未实现的计算。 这些人(其中包括许多女性)是最早的科学程序员和计算科学家。她们精通早期计算设备复杂而繁琐的操作，往往拥有数学或科学领域的学位，是科研工作中不可或缺的一部分。然而，她们所做出的基础性贡献，却大多被遗忘了。 这种被忽视，部分原因在于她们的性别。那是一个性别歧视盛行的年代，女性在结婚后被解雇几乎成了常态。然而，还有一个同样重要、却经常被忽略的因素，即便在今天的科学界也不例外——技术岗位上的从业者仍然得不到应有的重视与认可，尽管正是她们让科研顺利进行。   被忽视的身影。MANIAC是一台可编程计算机，于1952年至1958年间在美国的洛斯阿拉莫斯建造并投入使用。负责运行的是一支由科学家、数学家和工程师组成的大型团队。然而，在关于这一重要项目的记录中，后两类人——其中许多人是女性——却往往被忽略。   人类计算员与机械计算机 最初，“computer”指的是人，是用手工或借助机械计算器来完成计算的人。据信，世界上第一个计算实验室于1937年建立于美国的哥伦比亚大学。但直到第二次世界大战，计算需求才真正爆发。这源于火炮弹道计算、新技术研发以及密码破译的迫切需要。 人类计算机。“computer”这一术语最初指的是用手工进行计算的人。图中，Kay McNulty、Alyse Snyder和Sis Stump正在宾夕法尼亚大学摩尔电气工程学院地下室操作微分分析机，时间约为1942年至1945年。   在美国，曼哈顿计划(1943年成立)期间的原子弹研发，需要巨大的计算工作量。因此，新墨西哥州的研究基地很快就组建了一支手工计算小组。该小组隶属于理论部，称为T-5小组，最初大约有20人。成员中大多数是女性，其中包括其他科研人员的配偶。她们之中有数学家Mary Frankel，她的丈夫是物理学家Stan Frankel；还有数学家Augusta “Mici” Teller，其丈夫是被称为“氢弹之父”的泰勒(Edward Teller)：以及Jean Bacher，她的丈夫是物理学家Robert Bacher。 随着战争的持续，T-5小组不断扩充，新成员包括来自附近城镇的平民，以及美国女子陆军部队的成员。工作人员昼夜不停地工作，每四小时轮班一次，依靠印刷好的数学表和桌面计算器完成计算。但即便如此，仍然无法满足原子弹研发对计算的巨大需求。1944年初春，IBM穿孔卡片机被引入用以补充人力计算的不足。这些机器效率极高，很快便被用于所有大型计算任务，它们全天24小时运转，分三班进行。 计算小组继续壮大，新加入的成员中包括Naomi Livesay和Eleonor Ewing。Livesay拥有数学高等学位，并接受过IBM电动计算机的操作与编程培训，因此成为T-5部门的理想人选。随后，她又招募了Ewing，Ewing同样是数学家，这两位年轻女性负责全天候监管IBM计算机的运行。 T-5小组这种紧张而高强度的工作节奏，一直持续到1945年9月战争结束。原子弹的研制需要极其庞大的计算工作量，而正是通过人工计算与穿孔卡片计算，这一切才得以实现。   电子计算机 二战结束后不久，第一台完全电子化、通用的计算机——电子数值积分计算机(ENIAC)——在宾夕法尼亚大学投入运行。该项目历时两年完成，由物理学家John Mauchly和电气工程师J. Presper Eckert领导。这台机器的运行与编程工作由6位女性承担。 世界第一。ENIAC是世界上第一台可编程的、电子化的、通用数字计算机。它于1945年在美国陆军弹道研究实验室建成，1946年迁至宾夕法尼亚大学。最初负责其编程与操作的6人团队全部为女性，其中包括Betty Jean Jennings(照片左)和Frances Bilas(照片右)。图中她们正在为1946年2月的演示日做准备。   博学多才的学者冯·诺依曼也参与其中。当时，他正在为1947年于美国新墨西哥州成立的洛斯阿拉莫斯实验室寻找更强的计算能力。事实上，尽管ENIAC最初是为解决弹道轨迹问题而设计的，但它运行的第一个计算任务却是“洛斯阿拉莫斯问题”。这是一项由泰勒团队提出的热核可行性计算，用于研究氢弹。 与曼哈顿计划类似，ENIAC项目中也有多对夫妻档共同工作。其中最著名的是冯·诺依曼及其妻子Klara Dán von…

本篇研究来自华中科技大学数学中心徐海涛课题组。本研究引入了一个创新的解析框架，利用双原子链模型定量表征了边缘态（Edge States）对晶格尺寸和边界条件的依赖关系。研究重点如下： 通过渐近估计，精确量化了有限尺寸和边界对称性破缺导致的“体边对应关系”（bulk-boundary correspondence）的偏差。 揭示了带隙边缘附近本征频率的特殊分布模式。 结果不仅适用于一维线性晶格，还可广泛推广至非线性链及二维等更复杂的高维晶格系统。 本研究弥合了在无限大晶格中定义的理想拓扑不变量与它们在有限尺寸晶格系统中实际频谱表现之间的理论空白。 文章介绍 Analytical estimations of edge states and extended states in large finite-size latticesHuajie Song（宋华杰） and Haitao Xu（徐海涛） 通讯作者： 徐海涛，华中科技大学数学中心   研究背景： 拓扑材料作为近年来凝聚态物理、光电器件、声学与机械系统等领域最活跃的研究对象之一，其标志性特征是“体边对应关系”，即系统边界处边缘模式的存在性与体能带的拓扑不变量在理论上相联系。 然而，在数值实验和实际应用中，晶格必定是有限尺寸的。现有的理论大多假设晶格是无限大或具有周期性边界条件的，这与具有非循环边界的实际有限晶格存在根本区别。 对于实际存在的有限晶格，究竟需要多大的尺寸才能使“体边对应关系”真正生效？ 晶格尺寸与边界引起的局域化长度之间的竞争如何决定边缘模式的存在？目前在理论上仍不明确，需要进一步的解析刻画。此外，在非线性有限晶格中，频率脱离频谱带(或能带)的局域态的出现机制也是一个亟待仔细解释的典型场景，相关理论理解仍显不足。   研究内容： 本研究以声学双原子链为基础模型，通过引入大尺寸极限，进行了全离散渐近分析和讨论。 研究证明，只要边界刚度不过度破坏晶格的潜在对称性，并且系统尺寸超过边缘态的局域长度，体边对应关系就依然稳健。 图1：双原子链中边缘态数量对体拓扑和边界条件的依赖关系相图。 引入的解析框架精确定量了边缘态对晶格大小和边界刚度的相互依赖关系。 研究发现在能带边缘附近的本征频率遵循依赖于边界条件的特定分布模式。通过解析估计大尺寸线性晶格中的这些线性本征态，研究进一步为非线性局域态（包括非线性边缘态和中部局域态）的出现提供了理论基础。结果揭示，线性扩展态可以通过非线性延续转化为新的非线性局域态。 图2：随非线性强度增加，线性本征态向非线性中部局域态 (a-b) 和边界局域态 (c-d) 的演化过程。 这项工作的创新之处在于，不仅确定了固定尺寸晶格下的临界边界条件，还反向确定了抵御边界干扰以支持稳健边缘态所需的最小晶格尺寸。该研究建立的严格一维线性结果展现出极强的普适性，可作为基础模块应用于多层链、二维晶格以及具有非线性相互作用的复杂拓扑系统中。 作者介绍 徐海涛  副研究员 华中科技大学 徐海涛，华中科技大学副研究员，从事应用数学研究。研究领域包括非线性动力系统和偏微分方程的分析、计算，及其在其他学科比如物理、材料、生物等领域的应用。具体关注方向还包括非线性波、格点系统、数值分析、拓扑材料、非线性光学等。相关研究成果发表于Physical Review系列、Phil. Trans. R. Soc. A、Physica…

特刊详情 客座编辑 Murray Batchelor，澳大利亚国立大学 Daniel Braak，德国奥格斯堡大学 陈庆虎，浙江大学   主题范围 2026 marks the 90th anniversary of the introduction of the Rabi model. The Rabi model represents the most simple interaction between a two level atom and a light field. This fundamental model for matter-light interaction continues to inspire and underpin many developments in both mathematics and…

2026年5月12日，英国物理学会（Institute of Physics, IOP）与香港物理学会（Physical Society of Hong Kong, PSHK）将于香港城市大学（City University of Hong Kong, CityU）联合举办首届“科学前沿年度研讨会”，主题为“面向现实问题的量子物理”。本次活动旨在庆祝两地物理学界长期以来的紧密合作关系，并标志着双方战略合作进入新阶段。 双边系列讲座机制启动 本届活动将正式启动双边系列讲座，聚焦物理学领域重要议题。演讲地点每年在香港与英国及爱尔兰之间交替安排。这一机制的建立，将为两地物理学人才交流提供制度化保障，促进学术资源的长期共享。 会议主题：量子物理从理论走向应用 近年来，量子物理学已从描述原子尺度现象的理论框架，发展为具有广泛实际应用价值的技术体系。本次研讨会将系统探讨量子技术在计算、通信、材料科学及金融建模等领域的最新进展，切实回应”面向现实问题的量子物理”这一主题。 演讲嘉宾与学术阵容 本届会议计划邀请8位主讲嘉宾，其中4位来自英国及国际学术界，4位来自香港及内地高校，体现平等对话与深度交流的办会理念。 01 英国及国际代表团 Sir Keith Burnett  教授，CBE，FInstP 英国皇家学会院士，谢菲尔德大学前校长，英国物理学会会士   Mauro Paternostro 教授 英国贝尔法斯特女王大学；（Quantum Science and Technology）期刊主编   Tom Grinyer 英国物理学会 首席执行官   Dominic Hurley 英国物理学会 国际关系总监   David Gevaux 英国物理学会出版社(IOPP)  (Reports on Progress in Physics) Chief…