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震惊!原来你是这样的物理学,818那些反直觉的物理

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自古一楼不说事。


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二楼自己坐


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举报|2楼2017-03-15 15:51
    先来个图


    你的眼睛会欺骗你,你的耳朵会欺骗你,你的经验会欺骗你,你的想象力同样会欺骗你,但是数学不会。


    没有那个物理规律是不反直觉的,比如牛顿第一定律就很反直觉,否则就不会坑了亚里士多德,还坑了一千多年。
    我们现在觉得他不反直觉,是因为我们上学学过了。
    现代物理学有很多反直觉的东西,相对论和量子物理让人有种岂有此理的感觉,而对于物理学家来说,并不存在什么”直觉“,闭上嘴,计算它!


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    举报|3楼2017-03-15 16:03
      先来个开胃菜


      流体力学有个非常有趣的科普实验,我也就小时候看过一次,是在中国历史博物馆的一次外国科普展上。

      和高中那些流体力学实验比起来,反直觉效果拔群,非非常。

      流程很简单:一个抽油烟机一样的装置,只不过并非吸气,而是向外喷气。将一个有一定质量的金属片,用手托住,水平地,从下往上贴向吹气口。

      当距离靠近风口时,首先你会感到手受到的力量变大,但是当继续靠近风口时,压力骤降。

      这时候松手,你会看到,金属片贴在了风口出。

      小时候不懂,当时就眼睛和嘴巴就“三个O”了。

      以为有什么机关,走近看,突然发现,风口不是被堵住,而是继续有风吹出。

      继续近距离观察,发现金属片居然和风口之间居然还有一小段距离。这个金属片是悬浮在空中的!


      上面吹风,铁片有重量,两者应该都导致铁片落下,但是他就偏偏悬浮在空中。

      这个现象无论你如何用朴素的常识去解释,都是相悖的。

      印象太深刻了,上中学的时候,一直期待流体力学的实验,但最后见到的却是吹乒乓球……,当时之失望,直想掀桌而去。

      呵呵,相信如果我们教育部门用的是这个实验来展示流体力学,会让更多的孩子爱上物理,当然,这里也理解国内教育资源的匮乏。

      但是不妨多办些有趣的科技展,科学虽好,也需要推销的。

      最后说到原理,其实很简单,就是伯努利方程,流速越快,压强越小。压力差,导致铁片被大气压顶向风口出。悬浮,是重力,空气推力和大气压之间的平衡。

      但是真做出来这个装置,还是需要点小精细的,比如气流要稳定,不能太大也不能太小。


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      举报|4楼2017-03-15 16:09
        没人吗?要是没人,我过一会再来。


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        举报|5楼2017-03-15 16:22
          前排


          路过留名


          这个可以有


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          举报|来自Android客户端8楼2017-03-15 16:59
            继续啊~~~


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            举报|9楼2017-03-15 17:06
              快更啊


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              那我明天再来吧,希望楼主不要忘了更新。我先收藏了。


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              举报|13楼2017-03-15 23:24
                留名


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                举报|来自Android客户端15楼2017-03-15 23:40
                  继续吧。


                  赶上直播了


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                  举报|来自iPhone客户端17楼2017-03-16 00:00
                    前排


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                    举报|18楼2017-03-16 00:03
                      可惜只是文字。这种实验装置,不知道百度有没有


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                      举报|来自Android客户端19楼2017-03-16 00:03
                        前面说了,相对论和量子物理中有大量的反直觉的物理现象,说到这两个理论,就不得不说“光”,人们对于光的兴趣,可以说是自古有之,古人千方百计想搞明白光是什么,于是出现了很多靠谱不靠谱的解释,亚里士多德说了(怎么总是他?),光是一些微小的粒子,由光源发出,这种观点后来被牛顿写在他的神书《光学》里,牛爷在这本书里用一系列的推理和实验支持了光的粒子说,而当时的另一位大牛-惠更斯却不认可,他说光如果是微粒,为啥对射的两束光怎么不会发生光粒的碰撞?于是他也写了本神书《光论》,并且完美解释并推导了光的反射折射定律。


                        此后的一百多年,光的粒子说和波动说,两方各有道理,但谁也无法拿出对方无可辩驳的实验来说服对方,波粒大战从此拉开帷幕,江湖从此血雨腥风,刀光剑影。直到有位年轻人的出现,暂时终结了这场持续百年的纷争,他就是托马斯.杨,他用一个家喻户晓的简单实验--光的双封干涉实验,来证明了光的波动性,从此,波动说一统江湖。





                        泊松亮斑
                        而波粒之争其实愿没有结束,之后的剧情发现不但反直觉还有这极反转的剧情,因为泊松亮斑的提出者泊松,是光的波动学的反对者,作为一个理性黑,他通过波动学的计算方式,得出在一个圆片的阴影中心应当出现一个亮点,他觉得这太JB扯淡了,并且认为这个计算结果足够证明光的波动说是荒谬的。 由于光的衍射,当单色光照射在宽度小于或等于光源波长的小圆板或圆珠时,会在之后的光屏上出现的一个极小的亮斑。
                        结果菲涅尔和阿拉果通过实验,发现了这一亮斑!
                        就这样,你辛辛苦苦做的用来驳斥对方的论据,反而支持了对方。




                        波粒之争我们暂且告一段落,来说说光的另一个反直觉的现象,光速不变。
                        说到这个话题,几乎是宇宙吧永恒的日常话题,每隔几天总会有人拿这个话题水一贴,实在是因为光的这个性质太TM反直觉了,简直就是岂有此理,它不仅为本吧的吧友提供了大量的谈资,也是困扰一百多年前所有物理学家的主要难题之一。


                        之所以说它是反直觉的,或者我们换一种说法:有悖常理的,是因为它所违背的“常理”,在我们的思维定式中太根深蒂固了,它甚至违背了经典物理的根基-伽利略变换。什么是伽利略变换?很简单,伽利略告诉我们,物体的移动速度并不是恒定不变的,速度这取决于它所对应的参考对象,也就是参考系。比方说,汽车的速度是100km/h,这个速度是相对于静止物体的速度,另一辆与它同向的车是80km/h,那么它们之间的相对速度就是20km/h,如果是相向行驶,那它们的相对速度就是180km/h。这没有问题吧?简直天经地义,童叟无欺啊,然而这该死的光,却偏偏很任性,它可不打算遵守这看起来似乎是真理的规律,它很任性的告诉我们:光速对于任何观察者来说都是相同的(原话为:光在真空中的传播速度与参考系无关,恒定为C)。


                        什么意思呢?假如我们把一束光换成上面例子中的汽车,它的速度是C,那么另一辆车换成宇宙飞船,它的速度是v,那么这束光的速度我们在地球上测是C,在飞船上测还是C,而不是C-v或者C+v,无论你跑着测,跳着测,躺着测,还是接近光速飞着去测量,它的速度都是C,即使你逆向光运动去测,它还是C。


                        又没人了,睡觉!


                        留名


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                        举报|来自iPhone客户端29楼2017-03-16 03:36


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                          举报|来自Android客户端31楼2017-03-16 06:30
                            我要水到7级


                            前排


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                            举报|来自iPhone客户端33楼2017-03-16 07:00


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                              举报|来自iPhone客户端34楼2017-03-16 07:01