|
如果你在上学的时候 老师告诉了你 数学公式背后 有这么多有趣的故事， 你会爱上数学吗？ 《无言的宇宙》 出版社：北京联合出版公司 领读者：杨羽 时间：2017年12月6日开始 领读者说  19+20 当时间推进到量子时代，有些公式中的符号都开始变得不友好了，然而质能方程是个例外，E=mc 2，简单，优美，初中生也能记住，它跟着爱因斯坦的经典爆炸头形象出现在各种代表“科学”“智商”的大众作品中。 可当它被写成等价的其他形式——比如狄拉克公式——后，就没几个普通人能认出来了。若有机会游览威斯敏斯特大教堂，不妨去拜访一下这个公式，给巨人献上我们“不明所以”的敬意。 打卡集锦 番茄牛腩 在读到麦克斯韦方程组那节，光的衍射和干涉现象发现证明了光的波动性，我就想下一节应该是证明光的粒子性的光电效应了吧，果不其然。 金属里的电子在射到光照后，会吸收能量然后发生逸出，但是这种能量的吸收有一种非全有即全无的现象，而且光电子的能量域辐照度无关，只与光子的能量，频率有关。这证明了光本身的能量也不是连续的，光也是一种粒子。 再看一遍光电效应，明天女朋友再用对这电脑被辐射来劝我不要但程序员可以有理有据地反驳她一番了。 爱因斯坦被誉为同牛顿一样伟大的物理学家显然不仅仅是因光电效应，虽然这让他获得了诺贝尔奖。爱因斯坦的相对论没有得诺贝尔奖只有一个原因就是它太伟大了而同时代的其他科学家还没能跟上。前不久引力波的观测再一次证实了相对论的伟大。 E=mc^2是对物理公式的一次统一，宏观的牛顿定律和微观的麦克斯韦方程组的矛盾可以被解释。而同样引来了人们无限的遐想，原子弹在广岛和长崎验证了E=mc^2的威力，人们在相对论中看到了时空旅行的可能。说到这里我还是想说，相对论我仍然不是很能理解。 shanshan 关于手机辐射。不得不承认，第19节，是继鲸鱼几何、蚂蚁几何那节以来，我看的最津津有味的一节。不仅仅因为这一节出现了可爱的老头——爱因斯坦，还因为这节与我们的日常生活联系的如此紧密——文中提到了手机辐射到底有多严重的问题。 光电现象中，最重要的是辐射的频率，而非辐射强度，手机辐射是红外光，频率很低，所以，大家大可以放心使用手机了。很日常的现象背后，其实隐藏着翻天覆地的变革，这便是爱因斯坦的光量子假说，由此，物理走进了量子物理的新时代。 关于沉默的狄拉克。第20节让我脑洞大开 ，这世界上有电子、质子、中子、费米子，还有物质与反物质，狄拉克方程解释了宇宙存在的基础，解释了元素周期律。 可以想象，如果没有狄拉克方程，这世界将是一个只有光而万物皆不存在的宇宙，延伸到我们日常生活中，我们现在广为应用的核磁共振等基本影响技术也不会被发明。 狄拉克的贡献如此之大，而狄拉克方程的发现者保罗-狄拉克，却保持了相当的低调。据说，在得知诺贝尔奖要授予他本人时，他甚至试图拒绝，最终被朋友劝阻，朋友给出的理由也相当机智，他们说，如果你拒绝领奖，你将会得到更多的关注——而这正是狄拉克不愿看到的。 尽管如此，狄拉克还是受到了大家的欣赏，他承袭了牛顿在剑桥的教职，去世后被安葬在著名的威斯敏斯特大教堂，在牛顿的不远处。他的墓碑上没有多余的文字，只刻下了他的方程。 嘻嘻 “感谢量子力学 让我在连续的世界里看到了间断的美 指引我不断探寻纠缠神秘的世事” 这是一个物理老师讲量子力学时的开场白，给我的印象深刻。因为伟大的爱因斯坦，我们知道了“物质是能量的一种形式”，他用数学公式E=mc2带我们进入美丽的亚原子世界。 光量子假说打响量子革命的第一枪，解释了红光无法导致光电效应的原因，重要的是辐射的频率而不是强度，让我们知道我们可以安全的使用手机，我们也可以安全的生活在绿草蓝天下。因为手机辐射是红外光，因为红光、绿光、蓝光是安全的。 爱因斯坦用自己的思想寻找一个现象的逻辑结论，用他那些伟大的思想实验建立了广义相对论和狭义相对论，预言了光线在引力场内的弯曲，指导人们有了黑洞的发现和宇宙大爆炸理论。为全球定位系统提供了修正项。由于全球定位系统，我们现在生活在应用相对论的时代。 狄拉克让我重新认识了汉密尔顿，他用矩阵的形式写下来，重新发现了四元数，这之间差了80多年。我们现在熟悉的用四个量子数描述原子结构，终于找到了出处。现在对于电子自旋的研究在不断深入。 狄拉克统一电子的量子力学与侠义相对论，写出了狄拉克公式，揭示出宇宙中有两种根本不同的量子粒子，引导量子物理学家更好的认识了真空，“量子场”的概念闪亮登场。 在今天IBM量子计算机商业化了，进入了金融业，进入了汽车业，无人驾驶离我们不远了。 小贝多芬 #光电效应# 光照金属板可以产生电子证明了光本身是带有能量的，在随后的实验中发现，光所带有的能量是一种离散的能量，能量的大小与它的频率成正比，也就是说对于给定的光而言，增加光量并无法增加光的能量。 E=hv这一公式表现了光的波粒二象性，能量是离散的，是频率的常数倍的固定值，同时具备频率这一概念，因此无可避免与波动相关联。在与爱因斯坦最为出名的能量质量转换公式进行联立的时候，发现光是具备质量的，这发现拓展了光子的属性。 另外，当以v速度垂直于光的方向进行观察的时候，发现光出现了蓝移，也就是能量增大了，但因为光速是一个绝对速度（狭义相对论阐述宇宙中的质量、速度、长度、能量等都是相对的概念，而光速则是一个常量），因此可以变化的只有质量，从而可以得到质量是相对可变的。 在狭义相对论无法解释非惯性参考系中物理定律的不适用情况，发展了广义相对论对狭义相对论和万有引力定律进行推广，在这一理论里，物质影响时空弯曲，空间弯曲影响运动。 #从劣质雪茄到到威斯敏斯特大教堂# 量子物理中的一个基本概念是，所有粒子都存在最小单元，并非都是可以无限可分的。概率在微粒的世界中失效了，成为了几种情况之间的离散可能性，对于一个粒子来说，观察到的状态只可能是可能性中的确定的某一种。 狄拉克在试图改写爱因斯坦带修正项的质能等价公式时，将能量与质量的关系写成了一种四元素关系的电子波函数。在解释额外两个尚未发现物理意义时，狄拉克根据数学意义解释成为负能量粒子，而预言正电子的存在，这种粒子的存在被发现，如今PET扫描的核心就是正电子。 反粒子的寻找和应用也是从狄拉克方程所提供的另一种观察宇宙的角度的应用结果。 编辑：灵厄 |
|
|
