地球物理學的案例
地球物理流體動力學中的絕對和相對渦度
在地球物理流體動力學中，相對渦度是由氣流通過彎曲路徑和風切變產生的。
三維旋轉，也稱為渦度，描述了海洋環流和天氣系統的行為
在地球表面，能量、動量和水分通過大規模的流體波動重新分配。在大氣中觀察到的三維旋轉負責將能量、動量和水分從一個點轉移到另一個點。三維旋轉，也稱為渦量，描述了海洋環流和天氣系統的行為。在描述大氣中的渦度時，絕對渦度和相對渦度是兩個需要理解和解釋清楚的術語。
什么是渦度？
渦度是一種顯微測量值，指示流體的自旋和旋轉。渦度描述了流體中局部旋轉的矢量表示。在地球系統中，渦度表示為風分量變化的凈幅值。
通常，渦量定義為速度的旋度。沿正交笛卡爾軸 x、y 和 z 使用 u、v 和 w 表示的風分量將流體包裹經歷的完整旋轉或自旋描述為：
x、y、z 坐標中的單位向量分別由 i、j 和 k 給出。
使用渦度分量表示大氣的旋轉動力學
在討論大氣或氣象模型時，渦度是一個不可避免的量。使用參數渦度描述與水圈、對流層和大氣相關的旋轉動力學。
渦度是一個具有水平和垂直分量的量。水平渦度矢量的方向連同水平速度矢量會影響上升氣流的旋轉，尤其是在雷暴期間。同樣，在關注大氣環流研究的同時，考慮了渦量的垂直分量，因為它與散度、大氣中的垂直運動和水平渦量有關。
地球物理流體動力學和渦度
在地球物理流體動力學中，渦量的垂直和水平分量非常重要。為了描述大氣的低層，使用了水平分量，而當風的速度或方向發生變化時，垂直分量起著重要作用。
渦度可以使用術語絕對渦度在慣性參考系中表示：
相對于地球的自轉，渦量使用以下等式描述：
在討論地球系統中流體的運動時，絕對渦度和相對渦度是交替使用的兩個術語。
絕對渦度
渦量的垂直分量在大尺度動力學中非常重要。
展開 美國科學小組：目睹迄今最深海底火山爆發
據科學家介紹，一臺水下機器人今年5月在薩摩亞群島附近的一次水下探險活動中拍到了海底火山噴發的畫面，他們在舊金山舉行的地球物理學大會上公布了海底火山噴發的高清錄像。
科學家希望在此次任務期間獲得的照片、數據和樣本可以令其對地球物理學有新的認識，如海洋外殼是如何形成的，海洋生物如何在極端環境下生存和茁壯成長，以及兩個構造板塊相撞時地球的表現。美國國家海洋與大氣管理局(NOAA)海洋地質學家鮑勃-埃姆雷(Bob Embley)說：“這堪稱水下‘國慶日’。由于在那一深度下，水壓抑制了火山爆發的強度，我們可以讓水下機器人靠近活躍噴發區域幾英尺處進行探測。”
火山噴發的景象無比壯觀：鮮紅色的巖漿噴涌而出，釋放像煙一樣的硫酸云，在與冰冷的海水接觸后馬上結冰，使得黑色巖石沉入海底。水下機器人在噴發點附近區域盤旋，機械臂伸向巖石以搜集樣本。地球和海洋學家還表示，海底火山噴發還令他們首次看到一種名為玻安巖的材料的實時形成過程，這種材料以前僅在有一百萬年以上歷史的樣本中發現過。
美國國家海洋與大氣管理局和美國國家科學基金會的研究人員以前曾對深海火山做過廣泛研究，但從未如此細致地觀測到深達數千英尺的火山噴發。地球 80%的火山活動都發生在大海中，但它們的水下位置讓科學家的努力變得復雜起來。領導實施這項研究的科學家約瑟夫-雷欣(Joseph Resing)去年在太平洋水域發現了火山物質，意識到有火山正在噴發。今年5月，研究人員來到該水域，將水下機器人“杰森”沉入水中，希望創造科學歷史。
雷欣是華盛頓大學海洋學家，他說：“到達目標水域以后，我們將機器人放入水中，大約一個半小時左右，我們發現了正處于高強度的火山噴發。我們以前從未見過，這是我們第一次看到熔巖從海底噴涌而出。”
展開 天文學家或發現離地球最近的黑洞，幸運的是，它很小
有史以來拍攝的第一張黑洞照片M87*
在距我們地球約1,500光年的麒麟座內，天文學家發現了這顆潛在黑洞，它的質量大約是太陽的3倍，同時它也是迄今為止發現距離地球最近的黑洞。?
最初一顆名為V723的紅色巨星引起了天文學家的注意，這顆恒星周期性的擺動表面它與一個伴星物體鎖定在軌道上。伴星因太小且太暗而無法被直接觀測到，這表明它一定是中子星或黑洞。經過進一步觀測，發現這顆恒星不僅與其伴星一起在軌道中擺動，而且還受到其伴星的引力作用而變形，這種效應被稱為潮汐擾動。據此，天文學家計算出V723伴星的質量約是太陽質量的3倍。
V723和它的伴星
中子星和黑洞質量之間的物體
但是根據核物理知識，中子星的質量不應超過2.5倍的太陽質量，我們目前發現最大的中子星的質量約為太陽的2.24倍。而黑洞質量通常是太陽的5倍以上，因此這顆伴星的質量介于中子星和黑洞之間。
由于其獨特性，天文學家昵稱其為“獨角獸”，天文學家尚不能給出它確切的身份，一切都有待進一步的研究。但無論結果如何，它都是如此獨特，要么是最小的黑洞，要么是最大的中子星。
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展開 GPT2-Large模型解碼方法比較
到20世紀80年代初，由于物理學家和工程師一直在使用一種叫做地震擾動的技術來調查斷層序列，這個問題已經大大減少。]
4 結束語
這個筆記比較了GPT2-Large模型下的解碼方法，在上面試驗的三種方法中,beam search產生的結果相對合理，但還不能太滿意的效果。接下來要試驗的是Top-K sampling和Top-p sampling這兩種方法。
2018 計算地球動力學前沿問題國際學術研討會
2018年6月20-21日，中國科學院計算地球動力學重點實驗室主辦，中國科學院、國家外專局創新團隊，中國科學院大學地球科學學院、中國科學院大學協辦的2018計算地球動力學前沿問題國際學術研討會在北京召開。本次會議正式注冊代表共117人，其中國內107名，國（境）外10名，安排了30個學術報告。
大會主席石耀霖院士致開幕詞，對國內外專家學者的與會表示熱烈歡迎。大會共同主席劉勉教授介紹了本次會議的籌備以及與會人員情況。會議共分七個單元進行，由中國科學院大學石耀霖院士、美國密蘇里大學哥倫比亞分校 Mian Liu教授、中國科學院大學張懷教授、中國科學院大學羅綱教授、中國科學院大學李忠海研究員主持。來自美國科羅拉多大學的鐘時杰教授、萊斯大學的 Maarten de Hoop 教授、哥倫比亞大學的 David A YUEN 教授、德州農工大的學詹紅兵教授、路易斯安那大學的張瑞教授、路易斯安那州立大學的鮑惠銘教授、伊利諾伊大學的劉立軍教授、麥考瑞大學張斯奇教授、澳大利亞弗林德斯大學關華德教授等十余名國外知名學者 及中科院地質與地球物理研究所、中科院測量與地球物理研究所、中科院南海研究所、中科院 青藏高原所、中國地震局、中國地質科學院、中山大學等單位的國內著名專家進行了報告。報告主題涉及地幔對流、衛星觀測數據應用、地球動力學數據同化、深部海洋科學、地球起源與 板塊構造、地核動力學、震后重力變化等多個方面。精彩的報告、緊張的問答，使得與會者享受了一頓饕餮學術大餐。為了充分進行學術交流和討論，報告的發言時間為15-20分鐘，并有5分鐘討論時間。參會同學和老師對每個報告都進行了深入和熱烈的討論。
本次計算地球動力學前沿問題國際學術研討會，吸引了國內外相關領域的多位著名權威專家，以及許多正在迅速成長的青年學者。
展開 用于采礦和油氣勘探的重力數據 ￥10
本課程適合
學生地質學家
實習地球物理學家
【CFD仿真算例】防洪保護區淹沒風險仿真
水文學（hydrology）是地球物理學和自然地理學的分支學科。研究存在于大氣層中、地球表面和地殼內部各種形態水在水量和水質上的運動、變化、分布，以及與環境及人類活動之間相互的聯系和作用。
水力學是研究以水為代表的液體的宏觀機械運動規律，及其在工程技術中的應用。水力學包括水靜力學和水動力學。
洪水風險圖的內容要求
1、1：5萬基礎地理數據為測繪標準數據，按測繪標準分層；
2、水利工程類,包含了基礎地理（如若不具備5萬基礎地理數據時使用，地圖表達參考5萬數據模型）水利工程、防汛抗旱工程設施及搶險救災與避險轉移路線等要素內容；
3、洪水風險專題要素，包括潰口、淹沒范圍、淹沒水深、水深等深線、洪水流速、到達時間及淹沒歷時；
4、水利工程與洪水風險專題類圖形數據以一定方式分層（數據分層及編碼規范依據：地形圖圖式國標、防汛抗旱用圖圖式）。
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展開 故障物理學
故障物理學是新發展起來的元器件失效分析技術，著重從微觀角度出發，研究元器件的失效發展過程和失效機理，以采取糾正措施，提高可靠性。
COMSOL Multiphysics 有限元數值分析軟件包
FEMLAB 的應用領域：
電機工程Electrical engineering
化學工程Chemical engineering
電磁場分析 Electromagnetics
聲學分析 Acoustics
機械工程Mechanical engineering
土木工程 Civil engineering
地球物理學Geophysics
過程控制 Process control
應用數學Applied mathematic
燃料電池 Fuel Cell
光電 electronic optic
微機電 MEMS
兩相流 Two Phase Flow
熱傳 Heat Transfer
波動傳導 Wave propagation
展開 DrillWorks——地層孔隙壓力和破裂壓力預測和分析工具
無論是鉆井工程師、 地球物理學家、地質師、巖石物理學家，都能夠有效地使用DrillWorks/PREDICT來預測世界各地的孔隙和破裂壓力變化曲線。軟件可以使用多種 數據，包括各種格式的測井數據、地震資料和MWD數據。這套軟件并不依賴于單一的孔隙壓力模型和方法，而是兼容并蓄地含蓋了眾多的模型和方法，用戶可以對 癥下藥，有選擇地使用模型來預測特定地質條件下的地層壓力。
DrillWorks/PREDICT是一套由用戶主導的軟件系統，它可以使用戶容易地、迅速地確定已鉆井和未鉆井的上覆巖層壓力梯度、孔隙壓力梯度和破 裂壓力梯度。用戶可以對多個計劃井和任意多個鄰井的數據進行觀察、處理、分析。在鉆井施工過程中，PREDICT使現場決策和儲存地質資料都變得得心應 手。軟件配備的“用戶定義方法”及“用戶定義程序”極大地擴展了這套系統的功能，使之得以處理井壁穩定和巖石力學的分析，而這些方面的分析因為斜井、大位 移井的出現，變得越來越重要。
展開 物理學家發現比核彈更強大的能量！
據《科學美國人》雜志網站和物理學家組織網6日報道，最新一期《自然》雜志刊登了一篇夸克聚變研究的重磅論文：以色列特拉維夫大學和美國芝加哥大學科學家合作，首次證明夸克在聚變反應中能向外釋放強大能量，威力遠大于制造氫彈的核聚變釋放能量。
但研究人員表示，夸克在1皮秒時間內就會衰變，因此人們不必擔心其會被用于武器。
夸克是組成中子和質子等亞原子的粒子，目前被發現的主要有6種：上夸克、下夸克、頂夸克、底夸克、奇夸克和粲夸克，其中只有上夸克和下夸克質量目前最輕最穩定，能在宇宙中找到，而其他粒子只能通過高能碰撞產生。
今年6月，歐洲核子研究中心（CERN）團隊從高能碰撞數據中發現一種包含兩個粲夸克的全新重子。當時科學家猜測，粲夸克在聚變成重子的過程中，可能會向宇宙釋放剩余能量。
最新研究中，特拉維夫大學馬瑞克·卡里內和芝加哥大學喬納森·羅斯內從理論上推算得出，兩個粲夸克會在聚變中釋放12MeV（兆電子伏特）的能量，大約為氘氚聚變能18MeV的三分之二；而兩個底夸克聚變時甚至能釋放138兆電子伏特的強大能量，是氘氚聚變能量的近8倍。這也許意味著，與氫彈相比，“夸克炸彈”具有更大威力。
但研究人員表示，在武器裝備里的氫彈中，單個聚變反應不會造成危險，而是通過將大量氘氚堆積發生鏈式聚變才發揮威力。
夸克被制造出來后，會在1皮秒內衰變成更低能量的普通粒子，無法堆積儲存發生鏈式反應，因此人們無需擔心有人研制底夸克炸彈，用于軍事目的。“我們發表論文之前，與同行們進行了深入溝通，完全排除了用于武器研制的可能性。”卡里內說。新研究將為基本粒子物理學研究開創全新領域，未來兩年內，CERN的大型強子對撞機就能開展類似實驗，驗證夸克聚變的真正潛力。
本文轉自科學解碼。
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物理學咬文嚼字之：紛繁的運—動—力學
Dynamics，字面上是力的意思，可偏偏被漢譯成動力學，不免又節外生枝。
力學當然存在。自從力被當作運動的原因，此后又被當成運動改變的原因，人們就一直在為這個力賦予性與形。力，就是為改變物體運動狀態所作的努力 (effort)。英文的the theory of force， 德文的die Lehre der Kraft，才是力學。奧斯特有未出版的theory of force，麥克斯韋有On Physical Lines of Force (1861)，這些都是力學曾經的輝煌。隨著人們對運動和相互作用的認識不斷深入，force 的概念已經退居到無關緊要的位置，把mechanics 混成theory of force 已越來越不合時宜。不幸的是， dynamics 和mechanics 在漢語中已經固化為（動）力學了， 把《理論力學》、《電動力學》、《量子力學》和《熱力學、統計物理》這些學問望文生義地理解成力學，貽害不淺。可嘆！
力學是物理學最早的內容，從力學發展過程中建立起的概念和方法論很大一部分后來被移植到電磁學、熱力學等領域。弄清楚那些我們漢語中用“力學”一概而論的各物理學分支的同異，或有益于對這些學科的學習。
二、Statics
Statics，靜力學，力學中研究靜止或者平衡的那部分學問。這個字和state，stand 同源，立著的意思 (do you understand？)，漢譯靜力學中的“力”字屬于翻譯時硬塞進去的。Statics 可能是物理學的源頭。當年我學靜力學，計算用滑輪拉一個物體需要用多少力這件事時，總覺得哪里不對勁，因為我覺得用多少力去拉取決于你有多少力好使。
展開 想獲得諾貝爾物理學獎？來研究流體力學啊！
2023年10月，諾貝爾物理學獎頒布，研究光脈沖的來自美國、德國和瑞典的三位物理學家獲此殊榮。同時，他們三人將共享大約100萬美元的獎金。
面對如此高的榮譽，這么多的獎金。再加上現在各地吸引人才的政策，比如東莞就承諾，拿到諾貝爾獎，在東莞買房可以補貼1000萬。
難道，你沒有眼饞嗎？那么問題來了，獲得諾貝爾獎的正確姿勢是什么呢?
從1901年諾貝爾物理學獎設立開始，一共有225人獲獎。他們的研究領域，涉及射線、磁場、熱輻射、超低溫、量子力學、光電效應、基本粒子、天體物理、無線電報、半導體、核反應、核磁共振、集成電路、光纖以及激光。
分析這些獲獎領域不難發現，他們主要分布在兩大塊兒：
一是帶領我們探求世界的本質，比如基本粒子；另一個，就是可以解決人類的實際需求，比如半導體和光纖。
那么你也可以從這兩方面入手。解決實際需求，可以研究核聚變或者室溫超導。搞定其中一項，獎牌就到手了。如果你想探求世界本質，該從哪兒發力呢？我給你指條路，絕對有前途，那就是流體力學。更具體一些，是流體力學領域的湍流。
首先，流體力學很重要。從人體內的血液流動，到飛機火箭上天，再到全球范圍的天氣變化，都離不開流體力學。
然而，如此重要的領域，人類對它的認識還很有限。尤其在復雜的湍流領域，還需要更進一步的探索。
流體力學的動量方程，最著名的N-S方程，已經建立了將近200年。但直到今天，人們依然無法完美解釋什么是湍流，為什么會有湍流，以及層流向湍流轉捩的具體過程。
我們在流體力學課本上看到的成果，基本都是簡化再簡化，或者經驗性質的。美國著名物理學家、諾貝爾獎獲得者費曼曾經說過：湍流是經典物理學中最后一個尚未解決的重要問題。
展開 下一個牛頓會是AI物理學家嗎？
Tailin Wu和Max Tegmark在arXiv上發表的論文中詳細描述了他們如何運用“AI物理學家”，朝這一方向邁出了重大一步。
為了實現這一目標，Tegmark和Wu的機器學習算法具有四種策略，這四種策略也同樣可被人類科學家所采用，以對復雜的觀測推導理論。這幾個策略分別是：
分治法：開發只能描述數據集的一小部分的理論，從而產生多種理論，不同的理論能各自描述數據的不同方面，比如物理學中的量子力學和相對論。Wu和Tegmark開發的AI物理學家，就以這樣的方式處理大的數據集。
奧卡姆剃刀：這是物理學家采用的另一個普遍規則，即越簡單的解釋越好。AI系統的一個廣為人知的特點便是，它能推導出過于復雜的模型來描述用于訓練它們的數據。因此，Wu和Tegmark也“教導”他們的系統，讓它偏愛更簡單的理論而不是復雜理論。
統一：另一件物理學家愛做的事情，就是尋找能將不同理論統一在一起的方法。若能將多個理論合而為一，那是最好不過了。這促使物理學家總在試圖尋求一種能支配萬物的法則（盡管幾乎沒有實際證據表明這種理論的存在）。
“終身學習”：這是幫物理學家取得成功的最后一個策略。如果一種特定的方法曾在過去奏效，那么它可能在未來的問題上也能奏效。因此，Wu和Tegmark的AI物理學家能記住曾學習過的解決方案，并嘗試將它們應用在未來的問題上。
AI物理學家的學習架構：在中心是一個儲存理論的中心。當遇到新環境時，首先就會檢查這個中心，然后提出能解釋部分數據的舊理論，以及能夠隨機初始化其他數據的新理論。所有的這些理論都通過分治法（Divide-and-conquer）訓練的，成功的理論和相應的數據就會被添加到理論中心。理論中心有兩種組織策略：1.
展開 著名物理學家史蒂芬·霍金去世 享年76歲
著名物理學家史蒂芬·霍金
3月14日中午消息，據多家英國媒體報道，著名物理學家史蒂芬·霍金今日去世，享年76歲。
史蒂芬·威廉·霍金（Stephen William
Hawking），1942年1月8日出生于英國牛津，英國劍橋大學著名物理學家，現代最偉大的物理學家之一、20世紀享有國際盛譽的偉人之一，著有《時間簡史》等書。1979至2009年任盧卡斯數學教授，主要研究領域是宇宙論和黑洞，證明了廣義相對論的奇性定理和黑洞面積定理，提出了黑洞蒸發理論和無邊界的霍金宇宙模型，在統一20世紀物理學的兩大基礎理論——愛因斯坦創立的相對論和普朗克創立的量子力學方面走出了重要一步。
霍金教授的子女露西、羅伯特和蒂姆在一份聲明中表示：“我們深愛的父親已于今日辭世，我們為此感到極度傷心。他是一名偉大的科學家，一個卓越的人，他的工作成功將會在未來許多年繼續存在下去。他的勇氣和堅持以及他的天才與幽默鼓舞了來自世界各地的人。他曾經說過：
‘如果不能為你所愛的人提供一個家，宇宙就沒有什么意義了。’ 我們將會永遠懷念他。”
以下為霍金發言人聲明全文：
我們遺憾的宣布，史蒂芬·霍金（Stephen Hawking）教授已經辭世，享年76歲。
霍金教授今晨在位于劍橋的家中平靜地離開了這個世界。
他的家人希望外界能夠給予他們時間和隱私來悼念霍金教授的離開，但是他們想要感謝每一位在霍金教授的一生中，一直以來站他身邊并且支持他的人。
他的子女露西、羅伯特和蒂姆發出了如下聲明：
“我們深愛的父親已于今日辭世，我們為此感到極度傷心。他是一名偉大的科學家，一個卓越的人，他的工作成就將會在未來許多年繼續存在下去。他的勇氣和堅持以及他的天才與幽默鼓舞了來自世界各地的人。他曾經說過： ‘如果不能為你所愛的人提供一個家，宇宙就沒有什么意義了。’
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