今天小編分享的科學經驗:那些不明覺厲的物理理論離我們有多近?,歡迎閲讀。
允中 發自 凹非寺
量子位 | 公眾号 QbitAI
100 多年前,愛因斯坦提出了他最漂亮的廣義相對論,描述物質和能量如何彎曲時空,時空彎曲又如何影響宇宙中的物質運動 .
100 年後,愛因斯坦場方程決定了今天 GPS 的精準度能達到米量級。
Keep 跑步軟體、咕咚跑步軟體實時記錄跑步軌迹,我們每天導航都在使用的 GPS 定位系統,很多人都無法将它們與愛因斯坦廣義相對論做關聯。
高坐神殿的物理科學,離我們的生活實際上那麼近。而揭開這層面紗的,是一場長達 4 小時的物理課。
2023 年的最後兩小時,搜狐張朝陽身着西裝手持煙鬥致敬愛因斯坦,直播推導廣義相對論。
滿滿 5 大塊公式黑板,在新年鍾聲敲響前完成推導,用硬核方式探索時間奧秘。張朝陽從廣義相對論與時間的原理出發向大眾科普了日常生活道理,他以愛因斯坦、史瓦西等科學家的經歷出發,探讨解決問題的思維邏輯。" 如何緩解時間流逝產生的焦慮 "," 一招治愈拖延症 " 等與時間有關的生活妙招也成為網絡熱議話題。
" 物理網紅 " 和廣義相對論的硬核魅力
張朝陽致敬愛因斯坦的 " 模仿秀 ",只進行了 20 分鍾。講到興奮處,道具煙鬥不知不覺就放下了。轉而拿起了粉筆,與最得心應手的搭檔在黑板上共同攻克晦澀的物理問題。
4 小時課程完全脱稿,他從廣義相對論基石 " 等效原理 " 出發,解釋了加速度和引力在局部區網域内的不可區分性,幫助網友理解引力如何被視為時空彎曲的結果。在這基礎上,最終順理成章推出愛因斯坦場方程。
大量的知識幹貨在極短時間内湧入,沒有任何水分,很多網友直呼燒腦。張朝陽表示:" 聽不懂也沒關系,每個人都能感受一下相對論是怎麼回事。"
推導完成後離新年還剩十幾分鍾,他又補充了愛因斯坦場方程的史瓦西解,以及如何從中計算出黑洞這個進階知識點。整場直播緊張又硬核,演講以 " 時間 " 為題,但實際上更像是一輛通往過去連接未來的 " 時空列車 "。
2021 年 11 月 5 日,張朝陽 " 破天荒的第一堂物理課 " 開播,從經典力學的基礎公式推導開始,物理課便成為了與網友相伴的固定課程,目前已經開展了近 200 期課程直播。在物理課直播間的白板上,物理先驅們一個個偉大而迷人的公式被張朝陽虔誠地反復演算,這種大道至簡的魅力不僅感染着他的心中熱情,也令無數看客網友折服于物理的神奇。
(張朝陽在物理課中演算過的部分物理公式)
《張朝陽的物理課》還會與時事熱點緊密結合。超級月亮、七星連珠等罕見天象現身時,張朝陽向網友科普天象背後的宇宙運行規律;去年電影《奧本海默》上映期間,張朝陽復刻了奧本海默的寬檐禮帽 + 復古西裝形象,以獨特有趣的形式科普 " 玻恩 - 奧本海默近似理論 "。
1 月 17 日,搭載天舟七号貨運飛船在海南文昌成功發射,張朝陽以 " 物理網紅 " 身份現場觀禮火箭發射全程,還實地探訪了文昌航天發射場,在涉及齊奧爾科夫斯基公式、軌道方程、霍曼轉移、雙橢圓轉移的物理知識中研算推導解密火箭飛天的科學奧秘。
張朝陽觀禮火箭發射的相關話題也相繼登上抖音、頭條、知乎熱榜。
兩年多的時間裏,張朝陽用上千張餐巾紙的演算引導大家探索物理奧秘,從流體力學到量子力學,小到湯圓大到恒星末日,觀微洞真,俯仰天地。兼具硬核科普與生活物理的豐富課堂,深受網友喜愛與認可,直播間等候上課的學生越來越多。作為知識直播 IP 樣本,物理課也帶動了科學學習熱潮。
基礎科學的殿堂觸手可及
" 物理網紅 "" 硬核科普 " 是貫穿《張朝陽的物理課》的關鍵詞。他一直強調基礎科學的重要性," 學習物理不僅是滿足好奇心,工程和日常生活當中有很多方面都有應用。" 張朝陽曾在直播課中解析物理原理在醫療設備、汽車、電器等工業領網域的應用,比如汽車方向盤轉彎、核磁共振成像、紫外光殺菌等。
比如湯圓的餡是非牛頓流體、人體血管中血液的流動與伯努利方程有關、温室效應的形成可以用物理公式推演得出、同温度下鐵棍為什麼比木棍温度更低、恒星末日可以用錢德拉塞卡演算…… 正如每日都會使用的 GPS 定位,每夜抬頭都能看見的星空,近在咫尺之處都充滿了真理與科學。
對于普通人而言,基礎科學離我們很遠嗎?其實不然。生活中萬物皆有理。
隔牆有耳、破鏡不能重圓、真金不怕火煉、但聞其聲不見其人、如坐針氈、紙包住火、冰凍三尺非一日之寒、四兩撥千斤……不僅這些朗朗上口的古詩詞、耳熟能詳的成語中暗藏宇宙,被風扇、菜刀、燈泡、鏡子、汽車、彩虹、開水、雷達、電、水等環繞的日常生活也處處關乎物理知識。
為什麼一靠近火車會有一種被吸進去的感覺?為何飛機的機翼、船舶靠碼頭、地鐵、火車站台上的那條安全線如此醒目?這是流體力學給予的警示。
如果動作到位,繡花針也可以借助水的表面張力漂浮在水面上。也可以運用凹面鏡對光的聚合作用,把一個裝滿幹玉米粒的錫紙盒放置在太陽底下,兩個小時後你就會收獲炸得到處是的 " 太陽爆米花 "。
怎樣不打破雞蛋去區分是生還是熟?在物理的世界裏,可以把熟雞蛋看成一個剛體,在雞蛋狀剛體旋轉時,把雞蛋橫着放使其旋轉,它就會自己翻個身,變成豎着轉的狀态,這樣一個簡單的生活實驗與物理學中的 " 科裏奧利力 " 有關。
" 舉重冠軍 " 昆蟲為什麼能舉起比自己重幾十倍的物體?但若把昆蟲放大,其體重的增長會快于其承受重量的能力。也就是説放大到人類大小的昆蟲非但舉不起大重量,甚至有可能被自己的體重壓垮,這裏可以用物理學中的 " 标度律 " 進行分析與解釋。
有人利用熵增定律來對待房間的衞生問題,有人用 x 射線衍射分析送給女友的施華洛世奇到底是不是是玻璃,還有老教授運用牛頓第二定律自證無責,為一場意外的交通事故劃上完美句号。
基礎科學的學習和研究并非科學家和高精尖人才的專利,而是全人類皆需懷揣的求知欲。
正如張朝陽所説," 在象牙塔裏很多演算不只是滿足人們對于未知世界好奇心,而是距離創造美好生活、解決人類實際生活中存在的問題如此之近。"
去了解生活背後藴藏的道理,去探索宇宙運行的規律,不僅可以賦能科技創新,還能更好去理解我們存在的世界,發現精彩探索奇妙,應對生活的不确定性。
— 完 —
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