為什麼物理世界執行剛好就是那些簡單的公式?

時間 2021-05-12 17:16:53

1樓:零豫星恆

現在定義單位 ♂,1 ♂ = π Newton.

則以 ♂ 作單位,易得 F = ㊣Eq,其中㊣是乙個常數,其值約為 0.10132118364234.

如何?是不是「人工化」多了?

物理是對現實世界的建模,既然如此,為什麼不建的看著舒服點呢?

2樓:YHY

我們把這些規律強行塞入到客觀世界的執行法則之中,使之便於自己認知和運作。人們創造了乙個自身可以理解的體系,以便忘卻原本存在卻難以理解的體系。

3樓:Epsilon0

因為越複雜的越不好描述∠( 」∠)_

一般都是近似,區域性線性化……

人類正在努力破解規律,而破解的方法就是努力用數學方式描述、概括,數學上描述的越簡單,人就越容易想到(也不絕對)

(高讚是專業的,肯定答得比我好,本來不想獻醜,但是有想法就寫了一點,然後覺得寫都寫了還是發吧hhh)

4樓:綠婭德琳在激流堡

容我說一句……地球上目前在座各位沒有乙個人能回答這個問題

你只是個小螞蟻,只看到了一塊磚頭,你感嘆它的巧奪天工,怎麼就能恰好砌成方形呢?可你還沒發現後面更多的城堡,更不知道城堡誰造的,可能你發現了建造者你都不知道那是建造者,因為你當前目光只能看到乙個鞋底……

5樓:

現實世界很難用線性模型描述,所以真實的公式往往要複雜超級多。

但是又因為現實世界大部分情況下都能用線性模型近似描述。

如果你玩機器學習比賽的話,你會發現,儘管GBDT,NN模型能制霸,但是精心設計的線性模型也能達到相當好的結果,玩多了比賽你就會發現數學家研究幾十上百年的線性回歸是多麼的屌,以至於它幾乎適用於各個領域。

6樓:王子源

公式作為一種知識,與其說是人類認識物質世界所做的總結,不如說是在人類當前認識下的物質世界。說相由心生一點不假,拿著公式去認識世界和拿著錘子找釘子本質上是一樣的。

7樓:Dandan Liu

線性是因為做過近似的,巨集觀世界因為比微觀世界大太多數量級,所以簡單了許多。實際上微觀世界是異常複雜的,很多情況下是非線性、不可解的。

我打個比方,比如你站在銀河系中間看太陽系,你覺得太陽系好簡單,就幾個亮點相對運動。

但如果你站在太陽系看地球,就會發現有點問題,地球不是個點。但其實也沒那麼複雜,就是一堆色塊而已,有藍的、綠的、白的等等。

但如果你進到大氣層裡頭看地球,你就發現原來有更多問題,藍的地方有的地方是深藍有的地方是淺藍;綠的地方是植被,且不同地方植被種類並不相同。

但如果你再下來,就發現原來地球不是個二維結果,而是個三維的!不同地方還有不同高度,有這更複雜的層裝結構。

但你再下來,你就會發現還是沒你想的那麼簡單,還有更小的動物、人之類的在動,它們之間還在發生複雜的相互作用。

此時的你的視角的尺度已經下來十幾個數量級了,但你還渾然不知如果再下十幾個數量級,還有更多更複雜的微觀結構。但確實,如果你只從外太空的角度看世界,是感覺沒多複雜。

所以其實本質上你覺得自然界規律很簡單,是因為往往我們一觀測就有巨集觀多個微觀粒子,所以你基本上看到的都是如此龐大基數的平均效應。就像地球不同地方是有不同顏色的,還總有一般是亮的一般是暗的,但只要離得遠就是個小白點而已沒有更多細節。

比如你說的,你認為麥克斯韋方程很簡單,但實際上量子電動力學是非常複雜的。比如麥克斯韋方程第乙個說,如果空間中沒有電荷,那就沒電場。但實際上,如果真的是這樣的話,這世界上各種原子也就基本不會發光了。

而如果你學到量子光學,人家會告訴你,真空中也會有非常多的電磁場漲落,不停的有虛光子對產生和湮滅,但只要你看的不要太仔細,巨集觀世界中沒有電荷的真空中的電場平均值是零沒有錯。而計算這個光子的漲落,相比於解麥克斯韋方程組,複雜的可不是一點半點。

所以其實這個世界本來就不美,但如果你選擇性的忽略很多東西,確實可以得到很多「有簡單美」的東西。

8樓:西門飛刀

這位同學你搞反了。

真實的物理世界從來都不是那些簡單的或者不簡單的公式。而是物理學家們為了認識和解釋這個世界,絞盡腦汁想出了那些公式和理論,恰好和某些特定條件下的真實世界符合得還行。所以

1.理論本來就是為了解釋世界執行規律,隨著物理學的發展,理論的完善,這些理論看起來和我們的真實物理世界符合得越來越好了,並且能夠指導我們的生產和生活,這是很自然的。

2.無論什麼理論和公式都有它的適用範圍和限定條件,理論對於我們目前能看到的世界都尚且是簡化了條件的,更何況基於人類自身的侷限,我們所看到物理世界與所謂的真實世界其實可能相差甚遠,所以理論與真實世界甚至可能是大相徑庭。我們量子力學老師田光善老師說過:

所有的理論只不過是世界在物理學家腦中產生的影象(大意)。

9樓:

因為全國性的天氣預報只給出省會級別城市的溫度,省級衛視的天氣預報還會給出市級城市的溫度,市級衛視的天氣預報會給出下屬縣的溫度,但是如果你想知道自己家的室內溫度的話,只能買溫度計(而且乙個是不夠的)。

現在,你感嘆,全國性的天氣預報真是了不起,5分鐘就播完了全國的溫度。???哪來的錯覺?您說個區縣的溫度看看?

10樓:執悲今厄

有一些公式天生就是簡單的。

它們能夠描述許多我們生活中遇到的簡單問題,所以它們是最先被發現的公式,也是高中與高中之前課本上講的公式。

但隨著科學研究的深入,各種公式變得越來越複雜,各種字母變得越來越花哨。

所以此時的公式們就不再簡單了。

你可以隨便選乙個理工類領域的學術論壇,然後搜尋「非線性」三個字。

這三個字具有神奇的魔力,它可以讓你的搜尋結果成為一坨看上去與亂碼無異的東西。

那就是你要的「不那麼簡單的公式」。

11樓:雨落

因為公式都人為的簡化了,一些不是特別重要的量都被 約等於 給消滅了。

我最近的課題和石墨烯有關,所以就拿石墨烯舉例。

二維材料石墨烯一般用導電率來描述。因為complex導電率可以和complex介電常數以及complex折射率聯絡到一起。

Figure 1. Intraband transition [1]

上面這個公式是在中紅外波段描述石墨烯的導電率的公式。

然後,下面是用Kubo formula描述的公式,原始的公式。

Figure 2. Intraband transition [1]

Figure 3. Interband transition [1]

各位大爺,有沒有覺得hin複雜,

Intraband transition (能帶內躍遷)這個還是可以勉強接受的。

Interband transition (能帶間躍遷)這個無窮積分我真的不會算了。

所幸,有科學家把這個公式簡略了一點點,

當Ef 》KB*T的時候, (我猜測是費公尺能量遠高於熱能激發帶給電子的動能)

Figure 4. Simplified formulas [1]

這個公式是不是看起來就簡單很多了,那個θ代表了step function,就是滿足條件=1,不滿足某種條件=0.

是不是看起來爽快多了,還有更令人心情愉悅的!

因為在中紅外波段,能帶間躍遷的數量實在是有限,所以科學家們把它簡略了!

就變成了我們看到的第乙個公式。

Figure 5. Conductivity of graphene [1]

開不開心,高不高興。乙個約等於就解決了大量的工作。

然後就是你看到的,物理世界執行剛好就是那些簡單的公式。

Reference:

[1] P A D Gonalves and N M R Peres, An Introduction to Graphene Plasmonics, (2016), ISBN: 978-981-4759-00-7

12樓:自由之風

因為所謂常量k,g,,,,額等等,都是為了簡化公式。。

也就是實際上那常量是很多很多方程式的解的集合。

然後表現出來公式就只有幾個字母。

13樓:不羈的小毛

樓主提到的大多是定義式(比值式),這些式子大多是為定義乙個物理量而產生的,也就是人為的,所以才精簡。然而你會發現,自然界的執行大部分是無規律的,無解的,就是有規律的,大部分也是滿足微分方程的規律,當你解出這些微分方程後,你會發現它們並不精簡

14樓:Parehead freak

很多回答都正面說明了,這裡我瞎扯乙個,其實世界並不"簡單",(我覺得要說明這個用「簡單」這個詞甚至都不夠

只是我們從實用主義或者大部分人能理解的程度提煉了許多易懂的東西吧…………

就說簡單的f=ma,可以去看下耶魯乙個教授的基礎物理,網易就有,你就知道乙個5分鐘學會的公式有多偉大了

15樓:玩泥巴

其實我一直理解的是,無論說什麼推導或者定理之類的,這些公式都是基於觀察歸納和實驗驗證,所以得到的公式是人所能理解的程度。隨著對世界執行規律越來越深刻,也許公式會變得更複雜,說明人類對世界認識清晰。不過公式簡化也說明清晰了

16樓:乙隻甲基

我能說是物理學家湊的嗎……

寫靜電相互作用時我們寫:

而我們,寫麥克斯韋方程組的時候我們寫(非極化情況):

然而我們看這兩個形式很簡潔的時候,我們不知道的是……就是說……這兩個物理量之間可以代換……

so,為什麼還要定義兩個物理量昂?

答曰:保證了物理學的簡潔美……換句話說好看……

17樓:

這個問題好傻,你知道為什麼G=mg麼就是因為當時為了公式方便把數值關係定成這樣的,就比如說一千克為什麼是一千克誰規定的,了解到沒這都是有人規定的,我們發現的規律只是線性的罷了

18樓:青山如是

宇宙萬物並不是遵循著某些提前確定好規律在運動,而且它們大多數的運動可以被科學家「簡單」歸納為某些規律。這僅僅是人類用自己可以理解的方式來解讀這個宇宙而已。

19樓:瘋物

π從巴比倫時代(西元前2023年至西元前2023年)算到了公元2023年。花了2023年才算到10位數。就被你一句簡單打發了?

你知道2πr,但你知不知道

你用的3.14只是個粗略演算法。

你說的簡單,完全歸功於眾多強迫症式的學者們對簡潔公式的畢生追求。

粒子物理標準模型

卡蘭-西曼齊克方程

極小曲面方程

電弱理論的拉格朗日量

不簡單吧?

20樓:Occam

就是大道至簡化為繁。。。。。。不皮了,因為基礎的物理量都是人類定義的,比如說一立方公尺的水就是1噸重,一千克的水的比熱容就是4.2*10 3

如何才能理解世界的執行規律讀什麼書做那些事呢?

Aaron jason 看你想理解什麼世界了,如果是想理解自然世界,那直接讀高中物理和地理就好,如果想理解人類社會的執行,那最好讀馬恩,建議先看看恩格斯的 家庭 私有制和國家的起源 理解國家和階級的本質,然後再考慮去看看他們其他的書,但是注意,其他的西方經濟學書依然要看,想理解西方經濟學思想,亞當斯...

為什麼說你的樣子,就是這個世界的樣子

VerGil 你選擇做個殘忍的人,這個世界也還你殘忍 你選擇做個冷酷的人,這個世界也還你冷酷 你選擇做個善良的人,這個世界定會還你善良 世界不是我們所創造,但是它可以由我們來決定它的 樣貌 Mlle Wong 因為自己是你認知這個世界唯一的角度 其他都是異位猜測 自己也是你在這個世界上唯一可以控制的...

為什麼我平時在物理上花了很多時間,可就是考不好物理呢?

動物 在考慮這個問題的時候,首先要問問自己有沒有明白物理究竟是在學什麼。學物理就是在要打破慣性思維,它就是在學因果關係你要弄明白什麼是因什麼是果,比如摩擦力產生是果,它產生需要三個條件,這仨條件就是因。基礎知識是最重要的,但千萬不要誤解,這個基礎知識指的是只有課本上的那兩句定律,就那麼一兩句話真正的...