你在物理學科普書中學到過最令人震驚的知識是怎樣的?

時間 2021-06-24 19:59:40

1樓:西迪

屋簷下連續墜落的雨滴之間的退行規律與哈勃定律的文字表述一致。

在中心引力場中不同等勢面之間的引力勢差是導致自由落體之間相互加速退行的根本原因。同一等式面上的自由落體之間不存在引力勢差,每一時刻所受中心引力場的引力相同,自由落體之間不存在由中心引力場產生的相對運動,同一等勢面上的自由落體之間的萬有引力作用產生相對運動。

經典引力空間以地心引力場為例,隨雨滴墜落的螞蟻觀測到不同高度上的雨滴之間相互加速遠離;假設地表透明,螞蟻觀測到地心另一側的雨滴不是加速遠離而是迎面而來。

廣義相對論引力空間以宇宙空間為例,哈勃在隨銀河系向宇宙中心墜落過程中觀測不到宇宙中心另一側迎面加速而來的星系,,。因此哈勃觀測宇宙中心另一側的星系的星光同樣是紅移的,越靠近宇宙中心的星系發出的星光譜線特徵點紅移量越大。

廣義相對論引力空間滿足星系之間普遍紅移的條件是:觀測者所在位置的光線彎曲曲率半徑ρ小於觀測者到宇宙中心的距離R,即ρ/R<1。

宇宙中心在哪兒?

相對於銀河系,宇宙中心就在宇宙微波背景溫度最高點。

2樓:

正好回憶一下,看《果殼中的宇宙》,《時間簡史》,這些科普的時光。

當時比較震驚的,我想想。

可能是格拉斯曼數和虛時間了。

格拉斯曼數之間的乘法不滿足交換律,而是滿足反交換律。

不過好像那會兒我已經知道叉乘了,不大應該會對格拉斯曼數乘法的反交換律太震驚。

還是想著說,畢竟知道的東西裡面,乘起來的是向量,不是單純的乙個數,格拉斯曼數。

想來可能虛時間對當時的我來說更震驚。

時間還能是虛的?接受不能啊!

還不是那種為了把洛倫茲變換寫成旋轉的樣子引入的i,是真的時間成了虛的,跟空間沒什麼區別。

書籍裡的原文大意:「雖然看上去很荒唐,但是的確是數學上明確定義的操作」

現在就沒什麼好震驚的了,基本操作了。

回過頭來看,這些看上去很新奇的概念,之所以能把年少的我嚇住,直呼:這不科學!

其實是因為銜接的東西在科普的過程中不得不被丟棄掉

路徑積分,費公尺場的路徑積分量子化,針對量子隧穿的WKB近似,統計物理,等等等等

一旦補上了,就該喊真香了。

當初的接受不能,原因非常單純:功夫沒下夠

數理基礎的積累,不僅僅是知識的堆砌,還帶有技藝性的一面

算功,判斷力,這類東西的長進,不是說光看個科普,查個資料,就做得好的,還不如說更接近體育鍛煉。

功夫下夠了,甚至都能從一兩句話看出背後需要的基礎,看出來他表達得恰到好處。

功夫沒下夠,門檻就是那麼高。哪怕你異常聰明,搜來記住了很多東西,組織起來的時候往往在一些微妙的點上似是而非。

如此說來,震驚往往是個開端

一上來震那麼一下,腦子一片空白。

當初的空白就是以後進步的空間。

楊振寧自述的學習與研究經歷中這麼段小故事,補充起來,更有啟發

2023年秋天我成為了西南聯合大學第一屆新生。為了參加那次入學考試,我借了一本高中物理教科書,閉門自修了幾個星期,發現原來物理是很適合我研讀的學科,所以在聯大我就選擇了物理系。我在教科書中讀到,圓周運動加速的方向是向心的,而不是沿著切線方向的。

最初我覺得這與我的直覺感受不同,仔細考慮後才了解,原來速度是乙個向量,它不僅有大小而且是有方向的。這個故事給了我很大的啟發:一方面直覺非常重要,可是另一方面又要能及時吸取新的觀念修正自己的直覺。

最後留個雞湯:點燃起來的興趣會成為磨鍊的動力。

3樓:陽陽傻傻笑2

雙縫干涉實驗,本身證明了光的波粒二象性。

雙縫實驗很簡單,用一束光照射一塊刻有兩條狹縫的不透明板,通過狹縫的光束會互相干涉,在抵達感應屏後形成黑白相間的干涉條紋。

之所以說雙縫實驗恐怖,是因為當人們試圖去觀察光的執行軌跡時,結果發生了改變。如果我們不去觀測,實驗結果表現出光的波粒二象性,而觀測之後僅表現粒子性,波動性消失卻了。

事實上,對於成為物理實在的世界裡的任何特定元素,觀察者不具有任何影響。

然而實驗結果卻和事實相悖!

無論有無觀測者實驗結果本應該一樣的,可是由於人的觀測,實驗結果卻出現了不同的結果。

難道,人的意志可以改變現實?

4樓:

幾年前,我在知乎看見了乙個回答。說是在無摩擦力的狀況下,雨滴從天空滴下,依舊會是勻速運動。而不是我們所想的一直再做勻加速運動。

原理好像是雨滴與雲層和空氣中的水分交換什麼的。

之後幾個月,我再搜尋相關回答,就一直搜不到了。。直到現在。我一直想再找到那個回答,看看是不是真的

5樓:葉初陽

沒有其他大佬那麼嚴謹和高大上,只是上理論力學課的時候走神開了個腦洞,把自己震驚到了:「上西天」原來是有科學依據的(瞎說)。

理論力學裡面說:「除兩極點,公升體偏西,落體偏東。」

意思是在原地豎直向上拋一物體,當它在「天上」的時候,它在原地點偏西。

好巧啊。

6樓:蘭秋

乙個人,轉360度就可以回到初始位置,這個人的自旋就是1;

乙個線段,旋轉360度就可以回到2次初始位置,這個線段的自旋就是2;

乙個△,旋轉360度就可以回到3次初始位置,這個△自旋就是3;

乙個□,旋轉360度可以回到4次初始位置,這個□自旋就是4;

然而電子,旋轉720度才可以回到初始位置,電子的自旋就是。

無法想象任何三維巨集觀物體轉360度回不到初始位置。微觀世界是可怕的。

7樓:國足又拿冠軍了

初中的時候看過一次愛因斯坦寫的物理學的進化一書,看完後直到高中畢業,就高考物理範圍內的題沒有不會做的。當時看到力場線那段推導出的平方反比定律驚為天人。

8樓:張sir

萬有引力:就覺得很震驚兩個毫不相干的物體之間竟然會有相互吸引力!兩個胖子之間是不是更容易成為一對?(狗頭)

能量守恆:也很震驚開個火爐燒開水,怎麼知道浪費的熱量加上開水的熱量就等於柴釋放的熱量?有誰精確的算出過這部分浪費的能量?到底是轉化了還是沒了?就感覺有點胡扯……

力的分解:哇擦還有這操作?這不一廂情願嗎?

電力學:靜電到底是個什麼鬼?不是磁生電嗎?為什麼搓搓衣服就有電了?難搞哦……

質能方程:突然之間亂套了,看大神掐架,又感覺都對……

9樓:Icarus

從熱力學第二定理來推演出熵增定理,最後推理出宇宙的結局的熱寂。

生命的出現確實那麼的充滿了奇蹟讓無序變成有序,但是熵增又是不可逆的生命體最後還是會走向死亡,恢復無序的狀態。

10樓:林夕邦邦

再給大家乙個小科普吧,經常有人覺得波粒二象性好神奇,是不是世界卡bug了,薛丁格的貓到底死了沒。但是,其實微觀世界的波也不是大家看見的那個波,微觀世界的粒子也不是大家想象中那個圓球。你可以這麼理解,我們發現了聲波,並且可以用方程來描述他,然後我們把所有長這個樣子的方程都叫做波動方程。

然後我們在微觀世界發現粒子的某些行為的描述方程和波動方程長乙個樣子,於是我們就說粒子也有波的性質。但是你要說離開數學來到物質世界,這兩個波有什麼一樣的地方,那就像你和你表妹的堂哥的血緣關係一樣。

最震驚的應該就是廣義相對論認為的時空的幾何性。

我們所謂的光沿直線傳播,或者受引力偏移,不過是在引力場中的最短路徑移動,所有的運動都在遵循能量最低路徑。

幾何不再是那個幾何,時空也不是那個時空。

還有兩個概念,光速不變和真空漲落,也是直接挑戰世界是什麼的命題。光速到底意味著什麼?物質本質上到底是什麼樣的存在。

11樓:Jerry Zeng

是關於量子不確定性的。就是世界上任何物質,包括我和你,包括你看到的對面那棵樹,手裡的咖啡杯,都是由原子構成的。

而原子並不是乙個球,那是假象,原子看起來像個球是因為表面有一層電子雲軌道。原子實際上是原子核+一堆有不固定軌道的電子構成,而原子核本身也是一堆不固定的粒子,如夸克。

而這些粒子,本質上是不確定的,就是你無法同時知道它的位置和動量。那麼,某種意義上唯心論所說的「存在即是被感知」是沒錯的,月亮在那裡,是因為你抬頭看見了它。

最後說個有意思的腦洞,《蟻人2》裡面的 boss 是個被量子化的人,能夠飄忽不定但實體是不確定的存在,其實本質上,我們每個人都是這樣的,只不過沒電影那樣的特異能力而已。

12樓:辛德林記

萬有引力,最初是初中時在商務印書館的新華詞典上看到的——1995買的商務印書館百科全書式新華詞典

黃皮《新華詞典2023年修訂版》,2023年9月第二版,2023年2月第24次印刷。

13樓:找回初心

《三體》裡面有乙個農場主理論:乙個農場裡有一群火雞,農場主每天中午十一點來給它們餵食。火雞中的一名科學家觀察這個現象,一直觀察了近一年都沒有例外,於是它也發現了自己宇宙中的偉大定律:

「每天上午十一點,就有食物降臨。」它在感恩節早晨向火雞們公布了這個定律,但這天上午十一點食物沒有降臨,農場主進來把它們都捉去殺了。

假設我們所處的世界是雞的世界,我們生存在農場裡,那麼我們現在所有的一切的理論都是不復存在的。

很多年前看三體的時候,給我最大的震撼便是:物理學其實是和哲學相通的,有的物理學問題甚至就是一種哲學問題。

14樓:北歐漂

《星際穿越》的科普書,2023年諾貝爾物理學獎獲得者基普·索恩寫給所有人的天文學通識讀本。

「給墨菲傳遞資訊—— 乙個物理學家的解釋」章節中提到:

對於庫珀給墨菲傳遞資訊,我這個物理學家的解釋以對時間的描述為基礎。

讓我們回憶一下,對於超立方體來說,它的表面是三維的,內部是四維的而且是超體的一部分。在電影裡有關超體的場景中,我們看到的所有東西都處在表面上:庫珀、墨菲、墨菲的臥室、臥室的延伸體、書和表的世界管,這些都位於超立方體的三維表面上。

我們從未看見過超立方體的內部。我們看不到內部是因為光線只能穿過三維空間,而不能穿過四維空間。但是,引力可以。

在我的解釋中,庫珀之所以能看見墨菲臥室裡的書,是因為通過在超立方體表面中傳播的光線(如圖29-5中紅色虛線標示的光線。當他推動一本書的世界管或者推動手錶秒針的世界管的時候,就產生了乙個引力訊號(超體中的乙個引力波),這個訊號會沿著圖29-5中的紫色曲線以螺旋的方式進入並穿過超體的內部。這個訊號在當地的超體時間裡向前傳播,但在臥室的時間裡卻向後退,以至於到達時間比出發時間還早。

就是這個引力訊號推動了書架上的書以及讓手錶的秒針不停顫動。

這非常像我所鍾愛的埃舍爾的一幅作品《瀑布》(見圖29-6)。畫中向下方向可以模擬於臥室時間向前流動的方向,而水流可以模擬於當地時間向前流動。一片樹葉被水帶著向前流動,正如超體裡的訊號在當地時間裡向前流動一樣。

當被水帶著流下瀑布的時候,這片樹葉就好像從書到庫珀的光線——它不僅在當地時間裡向前流動,而且也同時向下流動(沿著臥室時間向前)如果這片樹葉跟隨高架渠中的水流動,那麼它就會像從庫珀傳到書的引力訊號樣沿著當地時間向前流動,但是在圖中卻是向上的(對應臥室時間的倒退)。①

然而,在這個解釋裡,我怎麼才能解釋阿梅莉亞·布蘭德對於超體生物所看到的時間的描述?「對他們來說,時間也許只是另乙個物理存在的維度;對他們來說,過去也許只是乙個他們能夠跋涉進入的峽谷,而未來是一座他們能夠攀登上的山峰。「

在愛因斯坦的相對論物理定律擴充套件到超體後,我們得知超體的本地時間不能這樣表現。在超體裡,沒有物體可以在超體的本地時間軸上逆向運動。然而,從超體中看我們自己的宇宙膜時,庫珀和超體生物是能夠而且切實看見我們的宇宙膜的時間(臥室時間)的,正如布蘭德說的那樣。

從超體裡看,「我們的宇宙膜的時間看上去就像另個物理維度",轉述下布蘭德的話,「我們的宇宙膜的過去看上去就如同乙個庫珀可以跋涉進入的峽谷(沿著超立方體中的對角線向下即可),而我們的宇宙膜的將來就如同乙個他可以攀登上的山峰(沿著超立方體中的對角線向上即可)。

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