本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
各种科学媒体机构通常会在每年的这个时候发布年度最重大科学突破的榜单，这已成为传统。毫无疑问，这些突破值得关注和赞扬。但现实情况是，大多数科学论文并不会被誉为重大突破；科学是逐步发展的。我们这些参与鸡尾酒会的人认为，这些论文仍然具有其自身的魅力，值得在年终获得一些认可。因此，Jen-Luc Piquant 整理了她 2014 年最喜欢的 20 篇物理论文，范围从崇高到荒诞。
1. BICEP2 宣布在宇宙微波背景辐射的偏振数据中直接观测到引力波的证据。好吧，没错，从任何客观衡量标准来看，这都算得上是一件非常重大的事件——随后的争议意味着它可能不会在许多年度突破榜单中名列前茅，但它无疑是当年最大的物理新闻。3 月份发布了重大公告。几周内，对 BICEP2 结果的强烈反对和质疑开始出现，并不断增加，直到普朗克合作组织于今年秋天发布了一些中期结果。普朗克任务的研究人员表示，银河尘埃可以完全解释 3 月份大肆宣传并广受赞誉的观测结果——或者至少可以解释 BICEP2 声称是宇宙膨胀证据的可能信号的一部分。最终结果尚未出炉，坦率地说，这对 BICEP2 来说前景并不乐观，但不可否认的是，BICEP2 和普朗克论文的影响，无论是在引人注目的媒体报道方面，还是在引发激烈的科学辩论方面。BICEP2 I：在度角尺度上对 B 模式偏振的探测。BICEP2 II：实验和三年数据集。普朗克中期结果论文：在中高银纬度上，极化尘埃辐射的角功率谱。
2. 物理学家制造出量子版的柴郡猫，这巧妙地说明了他们将中子与其磁性分离。据《科学》杂志报道：“该实验是量子力学如何使用一种称为弱测量的技术变得更加奇怪的最新例证，并且可以为研究人员提供一种用于执行精确测量的奇怪的新实验工具。”论文：在物质波干涉仪实验中观察到量子柴郡猫。
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3.薛定谔的画像：研究人员在未检测到任何光线的情况下拍摄图像。据《新科学家》报道：“这些图像是使用猫的模板和纠缠的光子生成的。真正令人毛骨悚然的是，用于生成图像的光子从未与模板发生过相互作用，而照亮模板的光子从未被相机看到。”《自然》杂志论文：使用未检测到的光子进行量子成像。
4. 来自经典多重宇宙的量子力学：多个相互作用的世界。据 Physics Buzz 报道：“在《物理评论 X》上发表的一篇论文中，物理学家 Michael Hall、Dirk-André Deckert 和 Howard M. Wiseman 提出了一种量子力学的新观点，这种观点可以通过一种方式进行测试，从而证明它本身是正确的解释。他们称之为量子力学的多重相互作用世界方法。”另一位沿着这些思路思考的物理学家是物理哲学研究生 Chip Sebans，他在 Preposterous Universe 上发表了一篇客座博客文章，介绍了他在该领域的工作；他的论文正在等待《科学哲学》发表。《物理评论 X》论文：由多个经典世界之间的相互作用建模的量子现象。《科学哲学》（在 arxiv 上）论文：作为经典物理学的量子力学。
5. 物理学家发出声波牵引光束，可以通过向物体发射声波来拉动物体。据《物理世界》报道：“新的牵引光束是由邓迪大学、南安普顿大学和伊利诺伊卫斯理大学的 Mike MacDonald 及其同事使用超声波消融系统创建的，该系统通常用于通过聚焦的强声束来破坏肿瘤。华盛顿州立大学的 Philip Marston 于 2006 年首次提出，并由纽约大学的 David Grier 及其同事于 2010 年使用光线实现，该技术涉及向上以大约 51° 的角度（从垂直方向的两侧）向三角形目标发射两束超声波。目标的形状使得光束从三角形的相对两侧反射，从而使反射的声音笔直向上传播。”《物理评论快报》论文：声波牵引光束。
6. 激光在实验室中点燃超新星。据《物理世界》报道：“研究人员使用卢瑟福阿普尔顿实验室的 Vulcan 激光设施来重建他们的 SNR。牛津大学的研究生 Jena Meinecke 领导了这项实验，他说：“我们的团队首先将三束激光束聚焦到一个比一根头发丝粗不了多少的碳棒目标上，该目标位于低密度充满气体的腔室中。”当碳棒被加热到数百万开尔文的温度时，它会爆炸。这将产生一个不对称的冲击波，该冲击波会像太空中的真实超新星一样向外扩散穿过氩气。”发表于《自然物理学》的论文：实验室激光产生的冲击波中磁场的湍流放大。
7. 路易·德布罗意的导波回归！流体测试暗示量子现实的存在：据《纳米世界新闻》报道，根据《流体力学年度评论》中发表的一篇综述文章，一滴在液体表面上弹跳的液滴表现出类似量子的特性，包括双缝干涉、隧穿和能量量子化，该综述文章探讨了“库德的流体系统与德布罗意等人提出的量子导波理论之间的联系”，据《纳米世界新闻》报道。（我为 NOVA 现实本质博客撰写了关于此主题的文章。）《流体力学年度评论》论文：导波流体动力学。
8. 四夸克的黎明，一种带负电的粒子，其质量大约是质子的 4.7 倍，于 2014 年 4 月 9 日在大型强子对撞机上首次观测到时引起了一些轰动。它被命名为 Z(4430)−，因为物理学家不擅长命名事物。而这个令人惊讶的夸克四重奏引发了量子争端：新发现的粒子引发了专家之间关于量子尺度上物质的正确图像的激烈辩论。“我们互相憎恨，”罗马第一大学的理论家安东尼奥·波罗萨告诉《量子》杂志时笑着说。“我们真的互相憎恨。”《物理评论快报》论文：对 Z(4430)− 态的共振特性的观测。
附注，太平洋标准时间 12/17/14 下午 8:24：我在上面项目中的措辞有点误导。Z(4430) 峰值实际上是在 2007 年由 Belle Collaboration 在日本筑波的 KEKB 对撞机上首次以 6.5 西格玛的显著性观测到的。（请参阅 arXiv:0708.1790。）根据爱丁堡大学的 Adam Morris 的说法，“我们在 LHCb 所做的是确认这种结构确实是 psi(2S)pi 谱中的共振：也就是说，它确实是 ccdu 夸克的束缚态。我们对自旋和宇称的测量也不利于诸如介子分子或阈值效应之类的模型，使四夸克解释成为最有可能的解释。”
9. 桌面上的尾流场粒子加速器创造了紧凑型粒子加速器的新世界纪录，这意味着廉价的紧凑型粒子加速器可能是我们物理学的未来。实验室应用物理部主任维姆·李曼斯博士在新闻发布会上解释说：“这一结果需要对激光和等离子体进行精确的控制。”具体来说：“将一束激光脉冲注入装有等离子体的短而细的稻草状管中。激光在等离子体中创建通道，并产生波，捕获自由电子并将其加速到高能量。这类似于冲浪者在滑下波浪表面时获得速度的方式。”物理评论快报论文：在自俘获机制下，通过毛细管放电引导的亚拍瓦激光脉冲产生的多吉电子束。
10. 哥廷根大学和劳厄-朗之万研究所的科学家发现了冰XVI，一种新型的冰。根据io9的报道：“它由冷冻的水分子旋转成一个微小的、复杂的空笼组成。以下是他们的制作方法。这种结构已经存在。问题在于，该结构被包裹在其他原子周围，其配置过于脆弱而无法解开。水与其各种原子结合，形成了一种笼形化合物。笼形化合物只是一个晶格或晶体结构。笼形水合物是水形成的这种结构。它的“客体分子”可以是任何东西，从甲烷到二氧化碳。尝试将其取出并单独研究晶格，笼形化合物就会坍塌。为了分离笼形水合物及其客体，科学家们采用了低技术手段。他们使用了一个简单的真空泵，再加上极低的温度。他们的灵感来自于对客体分子的选择。氖原子相对较小且自由。当暴露于真空时，它们可以慢慢地从笼子中抽出，而不会损坏其结构。剩下的就是没有客体的水笼形化合物，即冰XVI。” 自然 论文：通过清空sII型笼形水合物形成的冰XVI的形成和特性。
11. 湍流黑洞在吞噬时会生长出分形外壳。“我们表明，当你把东西扔进黑洞时，黑洞的表面会像流体一样反应——特别是，它会变得湍流，”麻省理工学院的艾伦·亚当斯告诉《新科学家》。“更准确地说，视界本身变成了分形。”物理评论快报论文：全息湍流。
12. 壁虎粘脚的物理学。是什么让壁虎具有如此非凡的能力，可以倒挂在天花板上奔跑，并在光滑的垂直表面上突然停止？时髦的脚趾毛使壁虎能够打开和关闭粘性。（不用说，时髦的壁虎脚趾毛是詹-吕克·皮坎特乐队的下一个名字。） 《洛杉矶时报》称你可以称之为“毛发的等级”。应用物理学杂志论文：刚毛角度和柔韧性在壁虎粘附机制中的作用。
13. 新论文解释了如何用搅拌机制造超级材料石墨烯。 引用《自然新闻》：在400W搅拌机中放入0.5升水、10-25毫升洗涤剂、20-50克石墨，运行10-30分钟。自然论文：通过液体剪切剥离可大规模生产大量无缺陷的少层石墨烯。
14. 游隼俯冲的物理学。根据PLOS博客：“通过将他们的风洞分析与视频片段的数据相结合，研究人员创建了迄今为止对游隼俯冲的最全面的分析，包括升力、阻力、加速度和轨迹等因素。”PLoS ONE论文：游隼（Falco peregrinus）的俯冲飞行空气动力学。
15. 昆虫群变得超临界。根据Motherboard的报道：“昆虫和鸟类的群落行为与物质的相（固态、液态和气态）不再存在的物理学领域非常相似。正是在这里，在所谓的临界点附近，非常轻微的扰动能够瞬间扩展到大量的粒子集合，同样，也能扩展到整个鸟群和虫群。”物理评论快报论文：有限尺寸标度作为探测自然群中近临界性的方法。
16. 物理学与历史的结合：我在《新科学家》上发表了一篇专题文章（需要订阅），内容是复杂性科学家和数字历史学家之间一个有趣的合作，他们分析了伦敦老贝利法院的数字化档案，揭示了我们对暴力犯罪不断变化的看法——可以追溯到盗窃比谋杀更严重的时代。这篇论文也得到了《纽约时报》和《鹦鹉螺》的报道，后者还刊登了与合著者西蒙·德迪奥的视频问答。美国国家科学院院刊论文：伦敦老贝利的文明进程。
17. 虚拟世界第二人生的实验揭示了替代的物理定律，使巴西卡诺阿斯的路德大学的雷纳托·多斯桑托斯等研究人员能够尝试完全不同的运动定律。根据《技术评论》的报道：“他指出，世界有一些相对复杂的定律来管理天气以及太阳的升起和落下。“第二人生的太阳通常每四个地球小时升起和落下，总是与满月相对，”他说。服务器计算纳维-斯托克斯方程的简化解，以模拟风和云在整个世界中随时间变化的运动。” 论文：第二人生作为物理模拟和微观世界的平台：一项评估。你可以在这里看到两个模拟的视频：布里丹炮，其中模拟的子弹再现了布里丹的冲量理论（如下）预测的路径，以及一个着陆器模拟器。
18. 平均抖动时间：有一个针对它的方程式，“它”指的是io9所称的史上最伟大、最科学的阴茎笑话，这源于HBO剧集《硅谷》中的一个特别粗俗的场景，它完美地捕捉了科技行业中睾酮驱动的文化。嵌入功能已被禁用，但你可以在这里观看（非常非常NSFW）的片段。这个臭名昭著的场景激发了斯坦福大学的研究人员迪内什·丘格泰和伯特伦·吉尔福伊尔撰写的一份12页的报告，他们解释说
“引入了一个概率模型来解决刺激大量男性观众的问题。考虑双重抖动，其中两个轴可以通过一只手进行刺激。分析了观众成员的尖端到尖端和轴到轴的配置。我们证明，根据轴周长和腿长对观众成员进行预先排序可以提高刺激效率。模拟表明，即使某些参数的方差允许增长，刺激率也保持稳定，而未经排序的幼稚方案的性能会越来越疲软。”
论文：最佳尖端到尖端效率：男性观众刺激的[概率]模型。开场白是：“假设有一个大型演讲厅，至少有一条过道。”
19. 天文学家发表了关于外星僵尸的研究。根据io9的报道：“[T]两位天文学家通过计算附近被不死族居住的行星的可能数量，为地球提供了真正的公共服务...... 更多信息可在新成立的SETZ研究所获得。”死灵之书论文：费米悖论的死灵生物学解释。
20. 《傲慢与偏见》的数学模型。哦，那些灾难性的分岔！它们是各地恋人的祸害。根据《发现》杂志的“严肃科学”博客：“分析表明，这个故事的特征是情感纠葛的突然爆发，这通过模型中鞍节点分岔的存在而揭示出来。这篇论文之所以有趣，不仅在于它首次处理了浪漫关系中的灾难性分岔，还在于它丰富了通过常微分方程描述爱情故事的例子清单。” 非线性动力学心理生命科学论文：《傲慢与偏见》的数学模型。