物理学中神奇的“二”

作者: 严海生

来源: 中科院物理所

发布日期: 2016-11-09 09:58:20

本文探讨了物理学中的“二”现象,从粒子物理学的预言到经典物理定律,再到量子力学的方程,展示了物理学中许多以“二”为核心的概念和现象。文章通过幽默的方式,揭示了物理学中的一些基本原理和有趣的现象,如动能的表达式、万有引力定律、库仑定律、焦耳定律和爱因斯坦质能方程等。

也许你已经感受到了物理学的神奇和魅力。英国物理学家彼得.希格斯利用粒子物理学标准模型预言的一种自旋为零的玻色子,外号“上帝粒子”,被认为物质的质量之源,它可以帮助解析为何其它粒子会有质量。1929年,德国科学家外尔(H. Weyl)指出,狄拉克方程质量为零的解中预言了一种具有相反手性的新粒子——外尔费米子,外号“幽灵粒子”。

具有“手性外尔费米子的半金属能实现低能耗的电子传输,有望解决当前电子器件小型化和多功能化所面临的能耗问题,同时外尔费米子也受到对称性的保护,可以用来实现高容错的拓扑量子计算。狄拉克方程预言了一种新的电子—正电子。1932年8月2日,美国加州理工学院的安德森等人向全世界庄严宣告,他们发现了正电子。然而,你知道吗?物理学的“犯二”劲超乎你的想象。最初,动能的表达式是这样的。

但物理学家觉得它还不够“二”,经过一番折腾后,动能具有了更“二”的形式。从此,便一发不可收拾地“犯二”。不用着急,有图有真相!小编将带你进入“二货”的物理世界。首先,“2”个铁球同时落地,砸开了人们对真理的追求。(“二货”+1)自由落体下落距离。其次,砸在牛顿头上的苹果,砸出了“2”物体之间的万有引力定律(“二货”+1)。万有引力定律。接着,是“2”个电荷之间的库仑定律(“二货”+1)。库伦定律。

然后,我们家里使用的电器也离不开这会发热的“二货”。(“二货”+1)焦耳定律。就连著名的爱因斯坦质能方程也难逃“二”运!爱因斯坦质能方程。还有现代物理学中的量子力学,描述粒子“波粒二象性”又用了一个很“二”的薛定谔方程,竟然还受到了广大科学家的喜爱!然而,为了进行与经典物理学家的论战,活生生地让一只可爱的小猫咪担心受怕上百年,简直是造孽啊!

为了不让自己显得那么“二货”,追求现实现实中的完美转身,经过高精度的实验测量结果和理论计算,物理学终于有了诸如下不再“犯二”形式。物理学,你是在“逗”我吗?我已经无语了,让下面的小朋友来说说自己的感受:物理学,刚刚叫你不要“犯二”,怎么又来吓唬小朋友了啊?能不能正常点啊?言归正传。在处理量子场中各种粒子相互作用,物理学引入了费曼图。

两个粒子的相互作用量由反应截面积所量化,其大小取决于它们的碰撞,该相互作用发生的概率尤其重要。如果该相互作用的强度不太大(即是能够用摄动理论解决),这反应截面积能够用一系列的项所表示,这些项能描述一段短时间所发生的故事,这故事能够用下面的图来表示。看到这样的费曼图,我和我的小伙伴们都惊呆了!物理学你不仅“二货”,而且还那么“逗”。

物理学里面你还可以发现很多“二货”,而且还存在着很多很多没有被人们认识的“二货”。当你发现一个“二货”,不要着急,先留心观察,看它会不会有更“二”的形式,从而发现其中更多的乐趣。

UUID: f9e953d0-730c-43f6-a455-6ca9f0138dde

原始文件名: /home/andie/dev/tudou/annot/AI语料库-20240917-V2/AI语料库/中科院物理所公众号-pdf2txt/2016/中科院物理所_2016-11-09_物理学中神奇的“二”.txt

是否为广告: 否

处理费用: 0.0035 元