马宇翰

职称:讲师

职务:物理学系青年学术小组组长

学历:博士

专业:理论物理

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邮箱: yhma@bnu.edu.cn

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个人简介

马宇翰,1994.11出生于四川成都,入选2021年度国家“博新计划”


教育经历

2015.09 — 2020.06:中国工程物理研究院北京计算科学研究中心,理论物理博士,导师:孙昌璞院士

2011.09 — 2015.06:北京师范大学物理学系,理学学士



工作经历

2023.02 —    至今   :北京师范大学物理学系,讲师

2021.01 — 2023.02:中国工程物理研究院研究生院“博强学者”博士后

2020.07 — 2021.01:中国工程物理研究院研究生院博强计划访问学者



学术兼职

1. 担任Phys. Rev. Lett., Phys.Rev. X Quantum,Phys. Rev. E,Phys. Rev. A,Phys. Rev. Res,Physica A,Sci. Rep,Classical Quant. Grav.,Ann. Phys. (Berlin),Front. Phys.,Entropy,Commun. Theor. Phys.,Chinese Phys. B,Am. J. Phys. 等国际刊物的审稿人

2. 参与北京师范大学《京师物理》微信公众号PRLTI项目,担任PRL文章导读译者、Phys. Rev.系列五十周年里程碑文章导读负责人、译者

3. 2018-2019年,参与科普书籍《公式之美》修改、校订工作。本书已于2020年十月出版

4. 担任中国大学生物理学术竞赛(CUPT)评委、全国中学生物理学术竞赛CYPT评委(2024)、北师大物理学术竞赛BNUPT评委(2014-2023)、北京市高中生物理研究性学习活动BJYPT评委(2014-2019)

5. 第15届中国大学生物理学术竞赛(CUPT)竞赛委员会委员,2024



我的研究兴趣集中在有限系统的热力学和非平衡统计,包括量子热力学和黑洞信息问题的理论研究,以及有限时间热力学的理论和实验研究。2015年至今,已发表期刊论文 43篇,获国家专利三项,公开专利两项。在Phys.Rev. Lett./E/A, New. J. Phys., Nucl. Phys. B,等国际期刊发表研究论文25篇 (第一或通讯作者19篇),被引用 600余次,单篇最高引用83次,H因子13(Google Scholar)。教学方面,关注普通物理背景下基于探究性学术竞赛的创新人才培养体系及课程建设。在大学物理、物理与工程、物理教师、物理实验等中文核心刊物发表教学相关论文23篇。


最近的有趣研究:

1. 理想气体中熵产生时间反比律的定量测量,Y. H. Ma, R. X. Zhai, J. F. Chen, C. P. Sun, and H. Dong*, Phys. Rev. Lett125, 210601 (2020)

2. 麦克斯韦妖“记忆快慢”的热力学影响,T. J. Zhou, Y. H. Ma*, and C. P. Sun*, Phys. Rev. Res. 6, 043001 (2024)

3. 肉眼可见的塞曼效应实验,S. H. Qin and Y. H. Ma*, https://arxiv.org/abs/2408.15142

4. 可控的微观粒子分离,X. H. Zhao, Z. C. Tu, and Y. H. Ma*, Phys. Rev. E 110, 034105 (2024)

5. 介观系统的温度涨落,Z. Fei and Y. H. Ma*Phys. Rev. E 109, 044101 (2024)

6. 有限热源实现理想气体多方过程Y. H. MaAm. J. Phys. 91, 555 (2023)

教学工作

2022-2023夏季学期

教育硕士暑期课程《普通物理专题》

2023-2024春季学期

《近代物理实验》之高温超导与非线性电路实验;《普通物理实验》PT教学改革项目;《现代物理与中学物理》



学生指导

指导学生获奖及荣誉:

1. 入选2024ISEF(国际工程与科学大奖赛)中国国家队,周厚希

研究课题:欧拉磁摆的动力学与反常进动摇曳


2. 2023丘成桐科学奖(物理)银奖,周厚希

研究课题:Dynamics and Abnormal Sawy precession of Euler's Magnetic Pendulum


3. 2023年北京市大学生物理实验竞赛一等奖,林蕴芊、雷家睿

研究课题:粘性液膜在水平旋转柱体外的稳态行为


指导本科生毕业论文:

2024届:宋玉佳(本校读研)、吴迪娜(华东师范大学读研)


指导物理教育硕士:

2023级:李嘉辉、马凡凡、蒋许沐子、汪政南、王志成


欢迎对非平衡热力学方向感兴趣的本科生(大二及以上)以及对普物背景中的趣味现象(IYPT启发)感兴趣的本科生(大一)或者高中生找我从事本科生科研训练。非平衡热力学方向对热机性能优化问题的研究背景可以阅读科普综述:能造出功率和效率都高的热机吗?——有限时间热力学的发展与展望. 马宇翰,董辉,孙昌璞,物理 50(01),2021




  1. 国家博士后创新人才支持计划,2021

  2. 中国大学生物理学术竞赛最佳裁判,2024

  3. 北京市优秀毕业生,2020;中国工程物理研究院优秀毕业生,2020

  4. 全国高等院校演示实验大赛一等奖,2015

  5. 国家奖学金,2014

  6. 美国数学建模竞赛二等奖,2014年;北京市物理实验竞赛一等奖,2013年


学术成果

有限时间及有限尺寸热力学方向

1. Experimental test of the 1/t-scaling entropy generation in finite-time thermodynamics

Y. H. Ma, R. X. Zhai, J. F. Chen, C. P. Sun, and H. Dong*, Phys. Rev. Lett. 125, 210601 (2020)


2. Universal constraint for efficiency and power of a low-dissipation heat engine

Y. H. Ma, D. Xu*, H. Dong*, and C. P. Sun*, Phys. Rev. E 98, 042112 (2018)


3. Optimal operating protocol to achieve efficiency at maximum power of heat engines

Y. H. Ma, D. Xu*, H. Dong*, and C. P. Sun, Phys. Rev. E 98, 022133 (2018)


4. Optimizing thermodynamic cycles with two finite-sized reservoirs

H. Yuan, Y. H. Ma*, and C. P. Sun*, Phys. Rev. E 105, L022101 (2022)


5. Effect of finite-size heat source's heat capacity on the efficiency of heat engine

Y. H. Ma, Entropy 22, 1002 (2020)


6. Simple realization of the polytropic process with a finite-sized reservoir

Y. H. Ma, Am. J. Phys. 91, 555 (2023)


综述论文:

1. 能造出功率和效率都高的热机吗?——有限时间热力学的发展与展望. 马宇翰,董辉,孙昌璞*,物理 50(01),2021

2. 理想气体有限时间热力学实验平台的搭建与有限时间热力学的前沿研究. 翟若迅,马宇翰,董辉*,孙昌璞*,物理实验 44(06),2024


邀稿论文:非对称有限热源之间热机循环的基本热力学约束. 赵秀花,涂展春,马宇翰*,北京师范大学学报(自然科学版) 59(06),2023


量子热力学及随机热力学方向

1. Finite-time optimization of quantum szilard heat engine

      T. J. Zhou, Y. H. Ma*, and C. P. Sun*, Phys. Rev. Res. 6, 043001 (2024)


2. Engineering ratchet-based particle separation via extended shortcuts to isothermality

X. H. Zhao, Z. C. Tu, and Y. H. Ma*, Phys. Rev. E 110, 034105 (2024)


3. Temperature fluctuations in mesoscopic systems

Z. Fei and Y. H. Ma*, Phys. Rev. E 109, 044101 (2024)


4. Minimal Energy Cost to Initialize a Quantum Bit with Tolerable Error

Y. H. Ma, J. F. Chen, C. P. Sun, and H. Dong*, Phys. Rev. E 106, 034112 (2022)


5. Efficiency statistics of a quantum Otto cycle

Z. Fei, J. F. Chen, and Y. H. Ma*, Phys. Rev. A 105, 022609 (2022)


6. Consistency of optimizing finite-time Carnot engines with the low-dissipation model in the two-level atomic heat engine

Y. H. Ma, C. P. Sun, and H. Dong*, Commun. Theor. Phys. 73, 125101 (2021)


7. Quantum thermodynamic cycle with quantum phase transition

Y. H. Ma, S. H. Su, and C. P. Sun*, Phys. Rev. E 96, 022143 (2017)


8. Works with quantum resource of coherence

Y. H. Ma, C. L. Liu, and C. P. Sun*, arXiv: 2110.04550 (2021)


9. A Minimal Model for Carnot Efficiency at Maximum Power

S. Liang*, Y. H. Ma*, D. M. Busiello, P. D. L. Rios, arXiv:2312.02323 (2023)

 

 黑洞非正则辐射及信息关联方向

1. Non-thermal radiation of black holes off canonical typicality

Y. H. Ma, Q. Y. Cai, H. Dong, and C. P. Sun*, EPL 122, 30001 (2018)


2. Dark information of black hole radiation raised by dark energy

Y. H. Ma, J. F. Chen and C. P. Sun*, Nucl. Phys. B 931, 418 (2018)


3. Dark information in black hole with mimetic dark matter

Y. X. Liu*, Y. H. Ma, Y. Q. Wang, S. W. Wei, and C. P. Sun*, Symmetry 14, 118 (2022)


热力学与统计物理、量子力学基础问题

1. The uniqueness of the integration factor associated with the exchanged heat in thermodynamics

Y. H. Ma, H. Dong, H. T. Quan, and C. P. Sun*, Fundamental Research 1, 6 (2021)


2. Maximum entropy approach to reliability

Y. M. Du, Y. H. Ma, F. Y. Wei, X. F. Guan, and C. P. Sun*, Phys. Rev. E 101, 012006 (2020)


3. The heat and work of quantum thermodynamic processes with quantum coherence

S. H. Su, J. F. Chen, Y. H. Ma, J. C. Chen, and C. P. Sun*, Chin. Phys. B 27, 060503 (2018).  Editor’s suggestion


4. Decoherence of macroscopic objects from relativistic effect

G. H. Dong, Y. H. Ma, J. F. Chen, X. Wang, and C. P. Sun*, Chin. Phys. B 27, 100301 (2018).  Editor’s suggestion


量子陀螺、量子行走、量子照明

1. Quantum sensing of rotation velocity based on transverse field Ising model

Y. H. Ma and C. P. Sun*, Eur. Phys. J. D 71, 249 (2017)


2. Directional quantum random walk induced by coherence

J. F. Chen, Y. H. Ma*, and C. P. Sun*, Front. Phys. 15, 21602 (2020)


3. Quantum illumination assistant with error-correcting codes

W. Z. Zhang, Y. H. Ma, J. F. Chen, and C. P. Sun*, New J. Phys. 22, 013011 (2020)

 

完整论文列表见Google学术主页:https://scholar.google.com/citations?hl=zh-CN&user=_7G8UhcAAAAJ&view_op=list_works&sortby=pubdate


科研项目

2021.01 — 2023.01: 博士后创新人才支持计划,63万,结题,主持

2024.01 — 2026.12: 国家自然科学基金青年科学基金,30万,在研,主持

2023.10 — 2025.09: 北京师范大学青年教师基金,10万,在研,主持

2023.09 — 2024.06: 北京师范大学青年教师教学发展基金,1万,在研,主持



发明专利

1.  一种基于理想气体的有限时间热力学实验平台及实验方法,第一发明人,CN202110652705.1 (已公开CN113257090A,实审)

2.  一种基于理想气体的有限时间热力学实验平台,第一发明人, CN215117981U

3.  一种移动空气净化装置及应用该装置的车轮、汽车,第一发明人,CN205948543U

4.  一种探究理想气体多方过程的测试方法, 第二发明人,CN202211138333.1 (已公开CN115909864A,实审)

5.  一种探究理想气体多方过程的测试平台,第二发明人,CN218896424U



业余爱好

国画、书法、小提琴、机械舞


研究小组

当前课题组学生

研究生:2024级陈苗(本科毕业于江西师大物理与电子信息学院)、陈婉妍(本科毕业于北师大人工智能学院)

本科生:2020级雷家睿,2021级林蕴芊、杨沛瑜、贾文慧、王俊康、秦潇,2022级古彦欣

高中生:人大附中ICC2022级周厚希、王陈昊、李昱泽,十一中学国际部2022级范明君



其他信息

物理教育教学方向代表论文文章标题前标注(s)为指导本科生发表论文


    教育与教学研究

1. 基于测量工具制作过程的初中物理跨学科实践活动的设计——以“自制浮力秤”为例. 物理教师 45(03),2024

2. (s) 北京师范大学物理学术竞赛的发展及在拔尖创新人才培养中的作用. 大学物理 42(12),2023

3. 物理教育期刊对科研原始创新的推动. 大学物理 41(6),2022

4. 近10 年国内 PT 系列竞赛相关研究的发展与现状. 物理教师 43(02),2022

5. 中学生实验问题解决过程中科学能力的表现研究. 物理教师 43(12),2022. 被中国人民大学复印报刊资料《中学物理教与学》2023年第3期全文转载

6. 引力波观测支持黑洞面积定理. 大学物理 37(07),2018

7. Sagnac演示实验装置的设计. 大学物理 35(01),2016


国际青年物理学家锦标赛(IYPT)相关问题解决

      1. (s) 粘性液膜在水平旋转柱体外的稳态行为大学物理 43(05),2024

      2. (s) 撒克逊碗的下沉临界条件与沉没时间. 物理与工程 33(01),2023

      3. (s) 刚性球体在转动环形凹槽内的动力学行为. 大学物理 41(10),2022

      4. 一个有趣的热力学问题:硬币何时“翩翩起舞”? 大学物理 38(11),2019

      5. 振荡" 星形" 水滴的实验研究. 物理实验 37(11), 2017

      6. “磁滞刹车”现象中暂态过程的研究. 物理实验 35(04),2015

      7.  弹性箍弹起最大高度的研究. 大学物理 34(01),2015


  • 物理概念及问题讨论

      1. 如何在两个黑洞间建造热机:从2023年CPhO决赛题说起. 大学物理 43(02),2024 

      2. 相速度和群速度超光速问题再辨析. 现代物理知识 34(01),2022

      3. 旋转球体在空气中的运动轨迹:由2020年北京高考物理14题引发的思考. 物理与工程 31(02),2021

      4. 负折射率材料及其成像规律:由2020年北京普高适应性测试物理卷第14题引发的思考. 物理通报 06,2021

      5. 由对日偏食的简单观测估计日月直径. 物理教师 41(08),2020

      6. 2019年北京高考物理24题引发的思考. 物理教师 41(01),2020