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黑洞是怎么形成的?|No.18

 徒步者的收藏 2016-10-01

暑假在家玩累了么?


给大家推荐点优秀的科普书呗

小学森们:《物理世界奇遇记》伽莫夫

这是大师写的一本很有干货的冒险故事。


中学的苦逼孩子:第一推动系列的大多数,中学就是该博文广识啥都看点嘛。


本科的浪子们:《什么是数学》柯朗、《相变与临界现象》于禄、《定性与半定量物理学》赵凯华

告诉你去粗取精的学科思想精髓。


硕博及以上:你们真的有暑假么?不要骗自己了。


1
Q

科学家和工程师的区别是什么?相比较来说哪个对人类“更”重要?

Knight

A

工程师利用知识来创造资源,科学家利用资源来创造知识。他们就像两个互相激励的齿轮一样,最终让我们人类的知识和资源都越来越多~

至于哪个更重要,官方回答是:“都重要,都是人类社会不可或缺的一份子。”

小编我个人的回答是:“没有工程师,我们可能活不过明天;没有科学家,我们应该还能愉快地活个百十来年。恩~还是工程师重要~”



2
Q

为什么人哈出来的是热风,吹出来的是冷风?

窻牖麗廔闓朙 

A

纯粹是因为气流速度不同导致的热交换的速度不同而已。不信你慢慢吹一下~


3
Q

为什么我们看到的彩虹都是类似半圆形的?

电热毯 

A

彩虹是空中飘着的小水滴经过折射-反射-折射的过程反射回部分背后的阳光形成的。

太阳光经过这个复杂的光路要刚好反射进你的眼睛,这要求反射阳光的小水滴刚好处于太阳与眼睛连线为轴的一个圆上。如果上面这句话你想得不是很明白,那么你记住两点:

1,彩虹的位置由太阳的位置和你的眼睛的位置决定,也就是说,每个人看到的彩虹都是独一无二的~

2,因为光路的简单几何关系,彩虹是一个圆,之所以是半圆是因为你的眼睛站得太低,另一半被大地挡住了。

也就是说如果你在高空的话就可以看到全圆彩虹了。

(澳大利亚摄影师在飞机上拍到的圆形彩虹)


4
Q

黑洞是如何形成的?

蓓蓓

A

我们都知道恒星的质量非常大,大到可以在恒星中心引燃核聚变,而这核聚变又释放出巨大的能量和辐射来抵抗引力对恒星的收缩作用。但核聚变总有耗尽的一天,当恒星内部的聚变燃料全部耗尽时,恒星内部向外辐射的能量就不足以抵抗向内的引力了。这时候引力就会向内压缩。

如果这颗恒星比太阳小一些,那么这颗恒星压缩到最后会由于电子的量子排斥效应(就是费米子的泡利不相容原理)和引力平衡下来,恒星变成一颗密度为每立方英寸几百吨的白矮星或者褐矮星。

如果恒星的质量再大一些,那么电子之间的排斥作用就不足以抵抗引力了,电子会被挤压进原子核内,形成由中子组成的中子星,并由中子之间的排斥作用与引力相平衡。这时恒星的密度大概是每立方英寸几亿吨。

如果恒星的质量再大一点,超过大约1.5倍的太阳质量(叫做强德拉塞卡极限),那这时候中子之间的排斥作用也无法抵抗引力了。恒星会进一步压缩,这时候恒星会致密到无法想象的程度,其表面的引力会强到连光也逃不出去了。于是就形成了黑洞。



5
Q

我乃高一靴子,一直没弄清楚那个 “你的钟变慢还是我的钟变慢” 的问题。根据公式 t。=t/(√1-β2),来看,两个相对运动的参考系,在A系中看B系的钟,或者是在B系钟看A系的钟,都是对方的钟慢,那到底是谁的时间长啊,以至于为什么出现地球旁边的高速速飞船里的人过了一年,地球上的人就过了十几年的说法,为什么不是倒过来呢?

丁??⊙ω⊙ 

A

这个问题出现的频率特别高,其实好好看看相对论的正经教材的话。你会发现基本上每一本都解释了哦。

我直接说结论:之所以会觉得不舒服的原因是你的思维还没有从牛顿的绝对时空观里面过渡过来。你站在上帝视角并下意识地用自己上帝视角的绝对时间去和两个观测者的时间比较,然后觉得有矛盾。但这是不对的。

正确的相对论的观点是:对两个相互运动的A系和B系,就是可以A系看B系的钟慢,B系看A系的钟也慢,没有矛盾。因为时间本就是相对的,两者都对。A系和B系因为是匀速相对运动,所有没有办法停下来比较,换句话说就是两个参考系的钟无法比较。

而如果要比较,AB之一就必须改变速度。而改变速度就相当于任意瞬间都在改变惯性参考系,而改变惯性参考系就要求把时钟重新校准,一个做加速运动的观察者就相对于一个每时每刻都在变换惯性参考系的观察者,就相对于一个每时每刻都在重新校准时钟的观察者。于是双生子佯谬中最终结果就是改变过速度(做过加速运动)的那一个更年轻。

如果是A先加速从地球飞到一个行星减速停到那里,B再加速从地球飞到一个行星减速停到那里,那AB就同样年轻。并且当他们一起回到地球之后,AB都会比地球上的同龄人年轻。



6
Q

上中学的时候曾经问物理老师一个问题,结果把老师搞郁闷了。这个问题是这样的,运动的电荷会产生磁场,那么假如现在有两个观测者,一个保持静止观察,另一个跟随电荷一起运动,结果会是怎么样呢?具体有无类似的实验可供参考?

星空 

A

那么就是一个观察者看到电场和磁场,另一个观察者只看到电场。这里并没有矛盾哦。因为根据狭义相对论,电场和磁场在不同惯性参考系下就是不一样的。磁场本身也可看作是电场的相对论效应(其实在经典物理中已经有很多痕迹了,比如在经典电磁场理论中磁场老是跟电场相差一个光速c)。更详细的内容可以翻阅费曼物理学讲义第二卷。



7
Q

小编可不可以帮忙总结一下群啊环啊域啊线性空间啊这些代数结构?? ?

头晕的物理系学生

A

常见代数结构:

群是定义了乘法的一个集合。满足封闭性。群乘法满足结合律。群元有恒元逆元。没有逆元的群叫半群。群元可交换的群叫阿贝尔群。

环是定义了同时封闭的加法和封闭的乘法的集合。加法满足结合律交换律,加法有恒元逆元。(单看加法是个阿贝尔群),乘法满足结合律和分配律且有恒元。乘法没有恒元的环叫rng或者pseudo-ring,乘法可交换的环叫交换环。乘法有逆的叫除环。

域是乘法可交换的除环(即非零元素乘法有逆元)。

线性空间,也叫向量空间,满足八大公理,定义了向量加法和数乘。

内积空间,定义了向量加法,数乘和内积。

代数,定义了基的乘法的向量空间。

模(module),向量空间的推广。普通向量空间定义在域上,模定义在环上。 

(这个一个给物理系的实用定义,数学系的小伙伴们请忍耐^ ^)





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