【科学史话】量子世界——上帝之手

楼主:geffect_fraily 时间:2013-03-17 10:37:00 点击:627312 回复:8638
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  一、斗胆聊聊量子物理
  回忆我的高中时代,在物理的学习过程中一步步地了解这个宇宙的规律。星体,重力,电、磁、光等等让我感觉自己已经掌握了这个世界的所有秘密,宇宙在我心中透明般地运行着。直到那该死的相对论还有量子力学!它们那么难懂,那么晦涩,甚至可以说那么荒谬,一下子让我感到非常沮丧,宇宙也重新变得神秘起来。
  我相信大部分人和我一样,都是从相对论和量子学这所谓的近代物理学开始搞不懂,甚至开始排斥物理学。应该还有人觉得这两个理论一定是有缺陷的,一定是错误的,相信着科学家有一天会告诉我们一个更容易理解更完美的理论。
  然而,宇宙就是宇宙,事实就是事实,它不会以我们的意志为转移。自从这两个理论被提出以来的近一个世纪的时间,已经无数次地被证实着它们的正确性。虽然它们有悖常理,但它们确实是这个世界的真相!我们都知道爱因斯坦说:“上帝不会掷骰子”,然而大部分人却不知道玻尔(爱因斯坦关于量子论的论战对手)的回应:“至少,上帝不用我们教他该怎么做”。
  我们生活在这个时代,这个科学家已经把这个宇宙研究的如此深入的时代,是何等的幸运。如果仅仅因为理论的晦涩就排斥它、远离它而放弃了解宇宙将是多么大的一个遗憾。
  我不是物理的专业人士,但我想抱着和朋友们一块学习的目的来谈谈量子理论,一起感受感受这个宇宙的奇妙。毕竟它就在我们的身边,和我们的一切都戚戚相关。光,空气,大地,桌椅等等所有所有都是按照它所描述的方式诡异地存在着。
  当然也希望各种专业人士来挑错。
  说到现代物理学,当然要从几百年前那个落在人脑袋上的苹果说起。

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楼主geffect_fraily 时间:2013-03-17 10:46:41
  三、经典物理的完美统一
  其实牛顿给出了自己对于光的理解,他认为光是由非常多的小颗粒组成的,而每一个小颗粒都遵从牛顿定律。虽然胡克在1660年代就发表了光的波动说观点(牛顿定律发表在1687年),1690年惠更斯在他的《光的专著》里也发表了波动说,以及后来也有很多人支持波动说,但由于牛顿在当时无上的权威,“粒子说”是绝对的主流。
  时间来到1818年,法国科学院提出了征文竞赛题目,要求解释光的衍射现象。支持波动说的菲涅尔就是当时仅有的两名应征者之一。他用波动的观点给出了科学解释。但遭到了以泊松为首的粒子说支持者的强烈反对,泊松通过计算指出,如果波动说是正确的,那么光在通过一个圆球或圆盘后会在阴影的中间形成一个亮斑,他认为这显然是荒谬的,并希望以此来证明波动说是错误的。但是菲涅尔接受了这个挑战,立即用实验验证。结果真的出现了一个亮斑!泊松本来想要据此反驳波动说,没想到反倒帮助证明了波动说的正确性!菲涅尔大获成功,获得了科学奖,而人们戏剧性地把这个亮斑称作“泊松亮斑”。
  从此,光的波动说渐渐地为人接受,成为了光学的主流。科学就是这么奇妙,数学公式和推理往往会战胜常识。以后我们还会看到更多类似的例子,一步步击碎我们的常识。
  除了光以外,科学家对电磁的理解也越来越深入,库仑定律,高斯定律,法拉第定律等等逐步被人类发现。一直到1873年麦克斯韦发表了他的麦克斯韦方程组,还预言了电磁波的存在,并认为光就是电磁波,电磁理论被完美统一。科学史上,称牛顿把天上和地上的运动规律统一起来,是实现第一次大综合,麦克斯韦把电、光统一起来,是实现第二次大综合,因此应与牛顿齐名。
  至此,人类认为物理学已经接近走到了终点,客观世界的奥妙已经被认识殆尽。比如当时慕尼黑的物理学教授菲利普?冯?约利劝他的一个学生不要学习物理,他认为“这门科学中的一切都已经被研究了,只有一些不重要的空白需要被填补”。
  幸运的是,这个学生说“我并不期望发现新大大陆,只希望理解已经存在的物理学基础,或许能将其加深。”他的名字叫做马克斯?普朗克。而他将点燃量子物理的导火索。
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楼主geffect_fraily 时间:2013-03-17 10:56:13
  四、一个事件需要两个公式,真是糟糕。
  约利教授当时所说的“不重要的空白“之一,就是关于电磁波辐射的问题。
  我们知道任何物体都会通过电磁波的形式辐射能量,同时也会以吸收电磁波的形式吸收能量。比如“万物生长靠太阳”,靠的就是太阳的辐射。我们知道太阳光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光组成的,当然还有我们肉眼看不到的红外线,紫外线。而这些都是不同波长的电磁波。也就是说物体是同时以非常多不同波长的电磁波向外辐射能量。
  当时的科学家尝试研究出固定温度下的物体辐射的能量和波长的关系。也就是想要给出在某一个波长的小区间内(比如波长范围为1厘米-2厘米之间的电磁波)辐射的能量和波长的关系。用数学时表达就是E = f(v).(不喜欢数学的朋友可以略过所有的表达式,应该不至于影响阅读)。
  当时科学界已经有了这个关系式,但糟糕的很,不是一个,而是两个!(为了严谨,这里说明下:下边的关系式并非用来描述所有辐射的情况,而是用来描述一种特殊的辐射,叫做黑体辐射,有兴趣的朋友可以自行搜索。但是道理都是一样的。)
  其中一个叫做瑞利-金斯公式,他的原理很简单,就是
  某一波长区间的能量=该区间的电磁振动数*每个电磁振动包含的能量。
  相信这个方程大家都能明白。
  电磁振动数是根据麦克斯韦方程推导出来的,没有问题,关键点是“每个电磁振动包含的能量”,当时电磁理论认为能量和波长无关,所以这个公式是认为这个能量和温度成正比,也就是所有波长电磁振动包含的能量都是(某个固定数*温度)。
  这个公式推导过程很严格,但不幸的是,它和实验(这个测量实验也包含了科学家的智慧,有兴趣的可以了解下,搜索黑体辐射是可以找到的)结果不符合。并非完全不符合,对于普通的波长区间来说是符合的,但短波的区间内不符合。我们知道紫外线就是短波,所以这个事件就被叫做“紫外线灾难”。
  于是出现了另外一个公式,而这个公式其实没什么推导原理,就是根据实验结果,按照经验给出的(你说猜的也成),它叫做“维恩公式”。这个公式在短波部分很符合实验结果(因为就是按实验结果凑的嘛),对于普通波长区间又不符合。
  于是同一个物理事件,需要两个公式来描述,真是一件头疼而糟糕的事情。科学家当然是希望能够找到一个正确统一的公式来解决这个问题。
  上边提到的普朗克完成了这个工作。但没想到的是,这么一个小事情引发了物理学的巨大革命。
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楼主geffect_fraily 时间:2013-03-17 11:51:38
  为了方便理解,这里的公式都转化为简单的字面意思了。比如“该区间的电磁振动数”里边就包含了很多信息,也并不是一个简单的固定的数,而是一个很复杂的计算的结果。感兴趣的朋友可以按照公式名称自行搜索
作者:人性的三点 时间:2013-03-17 12:07:36
  我是你的帖子第一个回复,继续
楼主geffect_fraily 时间:2013-03-17 12:20:53
  @人性的三点 5楼 2013-03-17 12:07:36
  我是你的帖子第一个回复,继续
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  谢谢。
  希望大家多来讨论。
  毕竟这是我们世界的真实规律。
作者:l1332000 时间:2013-03-17 12:24:54
  不错
  
楼主geffect_fraily 时间:2013-03-17 13:06:48
  五、无意间铸就潘多拉魔盒的钥匙
  1900年普朗克获得一个和实验结果一致的纯粹经验公式,就是普朗克公式。说他是纯粹经验公式,是因为他得到这个公式的过程实在没什么理论依据。他观察上面说的瑞利-金斯和维恩公式,希望能够把他们统一,就是说希望能够找到一个公式,使它在短波时可以近似为维恩公式,而普通波长时可以近似为瑞利-金斯公式,这样在所有的情况下就可以都符合实验结果了。他摸索这个公式的过程是怎样的呢?
  当时对辐射的测量工作做的最多的是一个叫做鲁本斯的科学家,据说普朗克几乎每天下午四点都去鲁本斯家里喝咖啡,并拿自己的公式和他的实验结果做对比,如果不符合晚上回家就修改。就这么删删改改的“凑”了两个月,终于得到了与实验结果完美符合的公式。
  公式是得出来了,也肯定是正确的,因为实践是检验真理的唯一标准嘛。但要发表它,总得搞出一套说的通的推导过程和科学依据,总不能发表的时候说我这是凑出来的吧!
  于是他就盯着自己的公式研究,他发现这个公式可以分为三部分
  波长小区间的能量=波长范围内的振动数*未知部分1/未知部分2。
  这个“波长范围的振动数”和上边所说的瑞利-金斯公式中的是一样的。而未知部分2非常的眼熟,它非常像热力学中一个叫做“熵“的东西。我们可以把熵看做表示无序度的一个量,比如一盒火柴,你把它摆放整齐,就可以认为熵很低,如果搞得很乱,就可以认为熵很高。那就剩下未知部分1了,它是这样的(一个固定的常数*电磁波的频率)。且慢,对比瑞利-金斯公式还少了一样东西,那就是每个波动的能量,那么无疑,未知部分1肯定就是波动的能量了。把无序度和这个能量一杂合,他认为这就是一种类似于空气分子的“光子空气”。每个光子的能量就是(一个固定的常数*电磁波的频率)。
  于是就按照这个解释发表了,虽然这个解释并不完美,比如爱因斯坦是这样评价的:“普朗克先生运用玻耳兹曼等式的方式在我看来在这一点上是令人费解的,他引进状态的几率而竟没有给这个量下个物理定义如果我们接受他的这种做法,那么玻耳兹曼等式简直没有一点物理意义”。我们不去管他的话中的具体含义,但是说这个公式的推导不那么有说服力是肯定的了。但是,符合实验结果就是硬道理。
  而正因为这个公式,包含固定能量(固定常数*频率)的“量子”的概念首次被提出,而这个固定常数也被人叫做“普朗克常数”。
  其实,就连普朗克自己,也认为自己的这个公式和概念只不过是权益之计,适用面很窄,也就仅仅适用于这个实验数据而已。他相信以后一定会找到更合理和适用面更宽的方式来解释这个问题。
  然而,事情出乎所有人的意料,就是“量子”这个概念,成了打开量子理论这个潘多拉魔盒的钥匙,而使用这把钥匙的人,叫做阿尔伯特?爱因斯坦。
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作者:laodao0263 时间:2013-03-17 13:23:51
  好
  
作者:domibic_nong 时间:2013-03-17 14:01:07
  支持楼主!偶也是理科出身,对物理非常感兴趣,特别是天文学!要不是高考语文没及格说不定真的报天体物理专业⊙▽⊙好好写下去吧,科学史基本是在***被忽略的一部分,或者是把科学史写成个人奋斗史(^V^)

  期待,我会经常顶你的。
  
作者:daxian217 时间:2013-03-17 14:08:41
  mark
  
作者:一切都听党的 时间:2013-03-17 14:12:27
  这么高深的学问的名词俺居然能看懂七七八八,这要换成英语估计非专业人事都不知道咋回事
  
作者:fuu2002 时间:2013-03-17 14:30:26
  看不懂了哦,太高深
  
作者:楚天飞熊 时间:2013-03-17 14:30:56
  如果有人说他弄懂了量子力学,那就是完全没弄懂。如果楼主不用公式就能说清量子力学的概念,那等于没说。哈哈!这是煮酒,说点酒话。请继续。
楼主geffect_fraily 时间:2013-03-17 14:33:33
  @domibic_nong 10楼 2013-03-17 14:01:07
  支持楼主!偶也是理科出身,对物理非常感兴趣,特别是天文学!要不是高考语文没及格说不定真的报天体物理专业⊙▽⊙好好写下去吧,科学史基本是在***被忽略的一部分,或者是把科学史写成个人奋斗史(^V^)
  期待,我会经常顶你的。

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  其实我的目的也不是写科学史。我是想大家一块都了解了解量子理论这种听起来头疼却又真实存在的客观现实。也和大家一块讨论讨论怎么理解咱们的现实世界。
  只不过,科学真的不是一些数学公式。如果问科学是什么,然后拿数学公式和实验二选一的话,我会选择实验。
  实验和对于客观事实的研究才是科学本身,推动技术进步和革新的也是那些实践中包含的智慧。公式只是实验和研究过程中的总结。公式当然包含智慧,但只包含了那些实验和研究过程中的智慧的一部分而已。
  咱们现在的教育都是注重背公式,记定律,却遗漏了真实的智慧,挺可惜的。而且把公式当真理真的会禁锢人的思想
  • di71jun: 举报  2016-11-04 17:08:45  评论

    天文学或者说宇宙是最大的物理实验室,不是理科生可能都不知道.上次看到1个渣子评专业说天文学是最渣的学科,原因是永远不能去别的星星考察,我笑歪了
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作者:朦眼望孤烟 时间:2013-03-17 14:34:19
  楼主好人啊,请继续,我可就坐等更新了。上次有个刘萝卜锅写时间的,也很好看,跟了他两年呢,楼主你可不能太监这帖子啊
楼主geffect_fraily 时间:2013-03-17 14:43:10
  六、爱因斯坦与量子理论
  我们提到爱因斯坦,首先想到的肯定是“相对论”。而且大部分人也知道爱因斯坦非常抵触量子理论,最有名的就是那句“上帝不会掷骰子”,甚至会认为这是他的错误,为他感到遗憾。
  然而事实往往不像我们看到的那么简单。爱因斯坦是真正发展量子理论的第一个人,他获得的唯一一个诺贝尔奖也是因为量子理论。当然相对论没有获得诺贝尔奖不是因为相对论不够伟大,而是因为相对论还缺少“足够确凿”的证据。当然爱因斯坦后来反对量子理论也是事实,而且这个反对还非常强烈,他和玻尔关于量子理论的论战可以称作是科学史上最伟大的论战。但是我们不能简单地把这个归结成爱因斯坦的错误,或者他的固执,因为爱因斯坦之所以反对量子理论,是因为他比常人更聪明,看的更远,想的也更多。我这么说是有根据的,后边会提到爱因斯坦在这次论战中给我们后人留下的遗产,而这个遗产将给我们展现一个多么神奇的东西!这个东西就叫做“量子纠缠”,一个被称作“上帝效应”或者“幽灵效应”的超乎人类想象的真实存在。
  当然,现在我们还是要把视线拉回到普朗克提出辐射公式的年代。
  • 弹指神通2016: 举报  2016-05-16 20:32:45  评论

    最爱爱因斯坦,爱他和玻尔的那场关于世界本质的矿世争论
  • 梁宇彤: 举报  2016-10-21 15:27:40  评论

    爱因斯坦:波尔,亲爱的上帝不抛骰子! 波尔:爱因斯坦,别去指挥上帝应该怎么做! 霍金:上帝不但抛骰子,他还把骰子掷到我们看不见的地方去!
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作者:ll52674 时间:2013-03-17 15:02:20
  记号
  
作者:人性的三点 时间:2013-03-17 15:07:11
  二十多年前量子力学都忘了
楼主geffect_fraily 时间:2013-03-17 15:46:47
  七、另一个令人头疼的问题。
  同辐射存在的问题一样,当时完美的物理学还有一个不能解释的现象:光电效应。
  光电效应是在1887年被德国物理学家赫兹发现的,它指的是这么一个现象:当光照射某些物质时,会有电子激发出来,通俗地说就是会有电子飞出来。
  乍看起来,这也没什么好奇怪的,物质吸收光的辐射,获得能量,电子能量增多就挣脱了原子的束缚飞出来了嘛。话是这么说,但凡事就怕较真二字,一较真就会发现这个现象可没那么简单,没那么符合常理了。
  光电效应的实验有着这样的特点:
  1,飞出来电子的动能和光强没有关系,反而是和光的频率成正比。频率越高,动能越大。
  2,当频率比某一个值低时,不管你的光强再大,光再亮,照的时间再长,也永远不会发生光电效应。
  3,只要频率高于2中所述的那一个值,不论光有多弱,也会发生光电效应。
  4,从光照射到物质,只要频率够大,就会立即发生光电效应(时间间隔不超过10的-9次方秒)。
  如果我们把辐射电磁波想象成连续不断的传递能量而电子吸收足够的能量后就飞出来的话,上边的特点就完全解释不通。
  如果有朋友不知道光强和频率的区别,这么说就可以明白了:频率代表电灯的颜色,比如发出荧光灯发白光,钨丝灯发的泛红色的光等等;而光强就是电灯的亮度。现在再考虑下前边的特点应该就会感到奇怪了吧:就是你的电灯只要颜色不对,就是亮瞎眼,物质也是纹丝不动。只要颜色对,就是昏天暗地一丁点的亮度也照样发生光电效应。
  1887年这个现象被发现以来,一直都得不到合理的解释。
  再回到普朗克提出的“量子”概念(1900年),当时主流科学界对此并不认可,因为经典的物理学,电磁理论已经解释了太多现象,在太多的领域都得到了证明。科学家们更倾向于努力把普朗克的公式融会到现有的理论体系中。当然这是对于那些老有所成的前辈来说,初出茅庐你的后生可不管那一套。
  这个后生就是爱因斯坦。他在1905年,把“量子”的概念拿去往光电效应身上一套,发现简直就是是量身定做的一般!
楼主geffect_fraily 时间:2013-03-17 16:04:43
  八、爱因斯坦对光电效应的解释。
  我们来看看把“量子”应用到光电效应后的情况:
  现在,我们不能把光看成是电磁波了,应该把它看成是一个一个的小颗粒。这个小颗粒取个名叫做“光子”。比如电灯发的光,我们就不能把它看成是连续的,而是随机超四面八方乱射的子弹,这个子弹就是光子。我们想象让电灯暗到一定程度,比如每次只能发出一颗子弹,就是每次只放出一个光子。情况将会这样:你家的墙壁随机的这里亮一下,那里亮一下。而不会是熟知的这样:光线越来越暗,但整间房子保持一样的亮度。
  每颗光子子弹所包含的能量是(普朗克常数*光的频率)--把光当成子弹,但是还得用到它的频率,真是一件很矛盾的事情,但是我们姑且把这个频率当做光子的一个属性对待好了。
  现在我们考虑这些光子子弹射到物质上发生光电效应的情况:
  我们假设电子被束缚在原子中,而电子要挣脱这个束缚飞出来所消耗的能量是一个固定值A。那么他吸收一颗光子子弹,如果这颗子弹包含的能量比这个固定值A小的话,显然电子飞不出来,于是就会把这颗光子子弹的能量转化为热能而消耗掉。
  如果这颗子弹包含的能量>固定值A,那么电子就会吸收这个子弹的能量而挣脱束缚飞出来,飞出来时电子的动能自然就是(光子子弹包含的能量-固定值A)。
  现在我们用这个模型来解释下光电效应的特点:
  1,(电子的动能=光子子弹的能量-固定值A),而(光子子弹的能量=普朗克常数*频率)。自然也就有(电子的动能=普朗克常数*频率-固定值A)了。也就是上述第一条的电子动能与频率成正比。
  2,光子子弹不够,那么不管子弹再多(电灯有多亮),都只能转化为物质的热能,而不会让电子挣脱束缚飞出来
  3,这一条特点中指的当然就是固定值A了
  4,吸收一颗子弹用的时间当然是很短的,也不会和往物质上开枪的持续时间有关。

  于是,光电效应完美的,严丝合缝地被解释清楚了!

  确实很完美,但我们别被胜利冲昏头脑。还记得那个戏剧性的“泊松亮斑”吗?那可是千真万确的表明光是连续不断的波的啊,这里怎么又成了一颗颗孤立的光子子弹了!这,这,这算个毛的回事啊!
楼主geffect_fraily 时间:2013-03-17 16:26:25
  九、感到不对劲了吗?究竟哪里不对劲呢?
  我们回忆一下牛顿定律,为什么接触它的时候给人以茅塞顿开的感觉,而丝毫不会排斥它。
  现在的普朗克公式和爱因斯坦对光电效应的解释,为什么让我们觉得玄玄乎乎,总有哪里不对劲?
  为什么同样是物理规律却给人造成如此不一样的感觉?
作者:朦眼望孤烟 时间:2013-03-17 17:40:38
  @geffect_fraily 22楼 2013-03-17 16:26:25
  九、感到不对劲了吗?究竟哪里不对劲呢?
  我们回忆一下牛顿定律,为什么接触它的时候给人以茅塞顿开的感觉,而丝毫不会排斥它。
  现在的普朗克公式和爱因斯坦对光电效应的解释,为什么让我们觉得玄玄乎乎,总有哪里不对劲?
  为什么同样是物理规律却给人造成如此不一样的感觉?
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  楼主的文章跟刘萝卜锅有得一拼,出书吗?
楼主geffect_fraily 时间:2013-03-17 17:43:47
  十、现在!马上!立即!丢掉对科学的神秘感,对科学家的神秘感。
  仔细想想不难发现,牛顿定律的F=ma。之所以让我们接受起来如此的舒服,如此的心甘情愿,是因为力,质量,加速度这些都是我们熟知的事情,在我们身边本来就一直存在。我们自己就可以使劲,自然对“力”这个概念不陌生。质量当然也是如此,因为虽然它和重量不是一个概念,但是重量这个概念却可以很好地帮助我们理解它。加速度,虽然是牛顿新提出的,但我们对速度一词是很熟悉的,加速度就是速度的变化嘛,理解起来也并不困难。而且力气越大物体的速度变化越快也很符合我们的常识,所以牛顿定律更像是帮我们把我们的常识非常清楚的归纳起来了,整理明白了。就像有人帮我们把杂乱的房间整理的清清楚楚,我们当然感到心情愉悦。
  然而,到了普朗克公式和爱因斯坦所解释的光电效应,情况完全不同了。能量怎么就和频率是倍数关系了呢?而且你把光当做波来看,有频率这个属性当然没问题,但你又把它当做一个颗粒,一个子弹式的东西,怎么还说它有频率呢?而且还说它的能量与频率成倍数关系,这都哪跟哪啊?我们脑子里哪有这些玩意啊?如果说牛顿帮我们把房间整理的清清楚楚,那么量子力学就相当于把我们房间扯的到处都是线,把桌子、椅子、沙发、床、电灯、电脑等等的东西胡乱的都连上绳子。我们怎么会不感觉乱,不感觉不可接受呢?
  那么科学家为什么要提出这些理论,科学家为什么能提出我们理解不了的理论?难道是因为科学家更聪明吗?难道科学家就能明白为什么光子的能量是频率的倍数了吗?答案是:他们也不理解,他们也搞不懂,他们和我们一样感到不舒服!
  那么科学家凭什么能提出这些理论呢?我们回忆一下普朗克公式和光电效应解释的过程就能明白。普朗克公式完全是按照数据给凑出来的,他根本不知道公式代表的什么含义,也不知道为什么,但这个公式符合事实了,所以他就公布了。爱因斯坦呢?大量的实验数据清楚的显示能量和频率就是有关系,再结合“量子”的概念,它确实就能够解释的通。
  现在明白了吗?不是科学家要在我们的家具之间胡乱的扯上绳子,而是这些绳子本来就存在!只不过我们以前没发现罢了!科学家把这些透明的绳子给我们涂上了颜色,展现在了我们面前!科学家和我们一样,也不喜欢这些绳子,也嫌它们烦,嫌它们乱,也不知道这些绳子是为什么,但是实验数据使他们不得不承认绳子的存在!
  所以,我们不要再感觉科学家神秘了,不要再感觉那些规律高深莫测不可理解了。那些物理公式,物理关系都是无数次的实验数据的总结!
  也许你看到上边普朗克推导公式的过程感觉好不靠谱,好没科学依据,一定就是个例而已,不会是科学的常态。现在,我们应该认识到,这就是科学的常态!科学就是重复的实验数据,就是设计新的实验,为我们发现新的绳子!
  当然,作为聪明的人类,不会容许这些绳子把我们的房间搞得乱七八糟的,但我们也不能无视这些绳子的存在。我们应该努力把这些绳子理顺,让我们自己觉得舒服些。这就是关于新的科学发现引发的哲学思考所在做的事!

  当然了,现在还好,整个宇宙就一个“光”是特殊的,是令我们理不顺的嘛,其他的还都是明明白白的,也还算可以接受。我们慢慢研究,会把它理顺,搞清楚,整理明白的。
  但是,非常遗憾,全世界的科学家可不是都在盯着一个目标研究,潘多拉魔盒已经打开,你这边的绳子还没理顺,那边更多更乱的绳子接二连三的出现喽!
作者:猫走s线 时间:2013-03-17 17:47:35
  1
楼主geffect_fraily 时间:2013-03-17 17:52:51
  @geffect_fraily 22楼 2013-03-17 16:26:25
  九、感到不对劲了吗?究竟哪里不对劲呢?
  我们回忆一下牛顿定律,为什么接触它的时候给人以茅塞顿开的感觉,而丝毫不会排斥它。
  现在的普朗克公式和爱因斯坦对光电效应的解释,为什么让我们觉得玄玄乎乎,总有哪里不对劲?
  为什么同样是物理规律却给人造成如此不一样的感觉?
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  @朦眼望孤烟 23楼 2013-03-17 17:40:38
  楼主的文章跟刘萝卜锅有得一拼,出书吗?
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  呵呵,谢谢捧场。
  今天突然有这想法开始写的。主要是为了和大家交流下自己的认识,其他的还不敢想。
我要评论
作者:照心不灭 时间:2013-03-17 18:30:51
  马克
  
作者:慎其独也_ 时间:2013-03-17 18:34:45
  楼主说的真明白啊,我还想着做点笔记捋捋头绪呢,结果记着记着没有了~~
  楼主加油撒。
楼主geffect_fraily 时间:2013-03-17 20:34:09
  @慎其独也_ 28楼 2013-03-17 18:34:45
  楼主说的真明白啊,我还想着做点笔记捋捋头绪呢,结果记着记着没有了~~
  楼主加油 r>  -----------------------------
  呵呵,谢谢。
  今天写了一天就上边这些成果,刚才去看了几集生活大爆炸,放松了下脑袋.
作者:永不上当2011 时间:2013-03-18 01:47:43
  留抓
  
作者:桶装忘情水 时间:2013-03-18 01:50:07
  留抓留抓留抓
作者:v2x222 时间:2013-03-18 03:03:37
  顶!
  
作者:人性的三点 时间:2013-03-18 08:41:08
  继续
作者:安逸晨2013 时间:2013-03-18 09:15:59
  @人性的三点 5楼 2013-03-17 12:07:36
  我是你的帖子第一个回复,继续
  -----------------------------
  @geffect_fraily 6楼 2013-03-17 12:20:53
  谢谢。
  希望大家多来讨论。
  毕竟这是我们世界的真实规律。
  -----------------------------
  天涯看到如此神贴,楼主费心了!支持加油!
作者:临雾 时间:2013-03-18 09:29:55
  好文章,mark。
作者:安逸晨2013 时间:2013-03-18 10:06:39
  @geffect_fraily 天涯有科学类帖子吗?
作者:每天看到 时间:2013-03-18 11:41:27
  真是要好好看看好好理解才能明白一点,我有点乱。但是还是要支持一下
  
作者:八重路 时间:2013-03-18 12:07:37
  国内写现代量子力学的还很少,建议楼主多写写。
  
楼主geffect_fraily 时间:2013-03-18 20:47:17
  十一、补充:为什么用波的方式解释不了光电效应
  经过上边的叙述,可以看到使用光子子弹的方式解释光电效应非常的清晰明白。但可能有的朋友不是很清楚为什么用波的方式就解释不通。所以在这里作一点补充,方便大家可以更形象的理解。
  上面说了,按照光子子弹的方式来看,电灯就像一个随机向四面八方告诉发射子弹的机关枪。那如果按照波的方式来看呢?电灯其实可以看做源源不断扔向水中的石头,从而持续的溅起水波向四面不停的分散。
  如果按照波的方式来理解,光电效应中向物质照射光,我们可以看做你和另一个人各牵住一根绳子的两端,他上下摆动绳子,能量就通过波的形式传递到你的手中。很明显,这种能量是源源不断的,连续的传递。不同于子弹的一瞬间就传递一整颗子弹的能量。如果按照波的方式连续的传递能量,那么电子就会一点一点的连续吸收能量,它吸收刚刚等于上面提到的固定值A的能量时,就会摆脱束缚挣脱出来,而挣脱出来电子的动能应该正好是0。不会有上面说的挣脱出来的电子的动能和频率成正比的关系。由于连续的传递能量需要时间,所以也不会像上边提到的不管光多弱都会在很短(10的-9次方秒内)的时间内就飞出。
  • 无奇之道: 举报  2016-06-03 13:14:18  评论

    奇怪。为什么科学家要默认 波是连续的传递能量呢?波就不能逐个的传递能量吗?
  • 无奇之道: 举报  2016-06-03 13:19:52  评论

    为什么要默认,电子是瞬间挣脱出来。为什么电子不是需要一定时间才挣脱出来。假设光电反应需要在一定时间t之内完成,那波传播能量不是也能说的通?时间t之内,频率达到一定值的波,才能传递足够的能量。否则又重新洗牌,电子就出不来?
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楼主geffect_fraily 时间:2013-03-18 21:03:23
  十二、你脑海中的原子是什么样的?
  先暂且放下量子和恼人的波粒二象性,来考虑一个从古到今一直在考虑的问题:世界是由什么组成的?
  两千年前的亚里士多德就提出了原子的概念,认为所有物质都是由原子组成,而原子是最小的单位,不能被分割。我猜他之所以这么认为,应该是因为一个物体可以砸碎,砸碎,再砸碎一直砸成粉末,然后就想一直砸下去会怎么样?答案就是肯定能砸成一个最小的不可分割的颗粒!于是给它起个名字叫做原子。古人其实还是相当聪明的。
  现在的我们都知道了原子并不是不可分割的,而是由原子核和电子组成。如果问原子内部是什么样,大部分人脑海中肯定会浮现起类似于太阳系般的图像--中间一个原子核,电子在外围绕着它旋转。这个模型真的很美:大到宇宙天体,小到肉眼看不到的原子全部都按照这个清晰漂亮的方式在运行着,真是天人合一,万物和谐啊。然而愿望是美好的,现实是残酷的,这样的原子模型并不符合事实。那为什么上学的时候要这么教我们呢?因为要解释清楚真实的模型是一件非常非常复杂的事。太阳系模型实在是容易让人接受的模型中最接近真实情况的了。
  然而,即便是这个太阳系模型,也并不是想当然想出来的,中间也很是费了一番周折。我们前边说了,亚里士多德认为原子是不可以再分的。这种思想持续了两千多年,直到1897年,汤姆森发现阴极射线管发射的阴极射线会偏向正电极,于是他认为这是由原子分离出的带负电荷的小粒子,把它取名叫做“电子”,人们从此才开始认为原子是可分割的。我们知道整个原子是不带电的,所以既然有带负电的“电子”,那剩余的部分就肯定带等量的正电荷。带正电荷的物质和电子在原子中是怎么分布的呢?1908年之前,主流的看法是由这个汤姆森提出的一种模型:葡萄干模型。就是带正电荷的部分像一块大蛋糕填充整个原子,而电子像葡萄干一样镶嵌在这个蛋糕上。听着是不是觉得很可笑和不可思议啊?其实一点都不奇怪,自从他发现电子后,又测量出一个电子的质量只有最轻的原子—氢原子--的二千分之一!按照这种质量的比例来看,葡萄干模型真的是合情合理。
  然而科学不是合情合理,再合理的东西都需要严格的实验或者推理来证明,所以1908年就有人做实验来验证了,这个实验就是著名的卢瑟福实验。
楼主geffect_fraily 时间:2013-03-18 21:11:01
  @安逸晨2013 36楼 2013-03-18 10:06:39
  @geffect_fraily 天涯有科学类帖子吗?
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  这我还真不知道~我上天涯一般也就来煮酒看看各位大咖写的书
作者:zhoujin908 时间:2013-03-18 21:50:18
  很好,记号一个!!!!!!!!!!!!!!!!!!
楼主geffect_fraily 时间:2013-03-18 22:01:57
  十三、想藏起来?机枪扫你丫的
  想知道原子的内部结构,应该怎么办呢?直接拿眼看是肯定不行了,因为即便到了今天,显微镜也只能看到原子,还看不到原子的内部,更别提一个世纪以前了。被难住了吗?卢瑟福有办法!
  其实这个办法我们大家都不陌生,因为这招在现在的各大电视剧里真是太常见了。任何有官兵,强盗,小日本的电视剧,经常会有我们的英雄主角被追的抱头鼠窜,然后走投无路只好躲到草垛一类的掩体里里猥琐藏身。接下来轮到谋害我们英雄的坏蛋们出场,他们找了半天看不到人,于是就要么拿刀往草垛里乱扎,要么往草垛里胡乱开几枪。如果看到血或者听到人叫,那就搞定了。卢瑟福就是用的这个办法!虽然我们的猪脚们有光环护体,一般都能安然躲过,但原子们可就没有那么幸运了,在一阵猛烈的机枪扫射下,原形毕露!
  卢瑟福的实验是这样的:用速度可达光速三十分之一的α粒子束(就是电离出的带正电的氦原子)轰击重金属--如金、银等--的原子,然后检测α粒子束的散射情况。上边提到了,电子的质量只有氢原子的两千分之一,所以不会对α粒子造成什么影响,能使α粒子偏移的就只有剩余的带正电的部分。如果像汤姆森所说的那样,原子像一个大蛋糕,也就是原子是均匀的,那么所有α粒子应该都会发生角度差不多大小的偏移。然而实验结果却不是这样,大部分的α粒子确实都发生了角度很小的偏移,但每8千个左右的α粒子中就有一个发生了极大的偏移--超过90度,也就是说大部分的粒子几乎没受影响,而极少数却被反弹回来了!这说明什么?答案只能有一个,那就是带正电的部分只占了原子的极小一部分!事实上通过反弹的粒子比例可以算出正电荷部分的大小与整个原子的比例,这个比例大致是这样的:如果说原子相当于一个音乐厅的话,那么带正电的部分就相当于音乐厅中的一只蚂蚁。
  于是原子的行星模型也就呼之欲出了:带正电的原子核处在原子的中央,而带负电的电子围着原子核旋转。

  关于原子说了这么一大堆,其实就是想说,即便是今天对于我们来说是基本常识的知识,也凝结古人无数的努力和智慧!
  虽然这个行星模型非常的吸引人,但是很遗憾,它是不可能存在的,原因就在于电子是带电的!
作者:domibic_nong 时间:2013-03-18 22:33:40
  @domibic_nong 10楼 2013-03-17 14:01:07
  支持楼主!偶也是理科出身,对物理非常感兴趣,特别是天文学!要不是高考语文没及格说不定真的报天体物理专业⊙▽⊙好好写下去吧,科学史基本是在***被忽略的一部分,或者是把科学史写成个人奋斗史(^V^)
  期待,我会经常顶你的。
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  @geffect_fraily 15楼 2013-03-17 14:33:33
  其实我的目的也不是写科学史。我是想大家一块都了解了解量子理论这种听起来头疼却又真实存在的客观现实。也和大家一块讨论讨论怎么理解咱们的现实世界。
  只不过,科学真的不是一些数学公式。如果问科学是什么,然后拿数学公式和实验二选一的话,我会选择实验。
  实验和对于客观事实的研究才是科学本身,推动技术进步和革新的也是那些实践中包含的智慧。公式只是实验和研究过程中的总结。公式当然包含智慧,但只包含......
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  呵呵,可能科学史貌似太过繁杂了,而且又不像文艺科历史一样可以随便加工。
  但我的想法是楼主写完了量子,会不会考虑别的物理学科?
  说到教育,现在国内的确实都是以公式为线索,以模仿解题为方法和目标。所以我觉得作为孩子,这些东西真的难提起兴趣,也谈不上培养创新能力了。
  楼主加油啊,这帖子可以作为了解和培养兴趣的利器(让我小孩来看帖??,别老是去看八卦漫画)。
作者:安逸晨2013 时间:2013-03-18 22:35:33
  楼主 看下你的短消息 来加群137859657
作者:huyiba 时间:2013-03-18 22:43:57
  留个爪印。。。
作者:空山来风 时间:2013-03-18 23:09:03
  回复第24楼,@geffect_fraily

  十、现在!马上!立即!丢掉对科学的神秘感,对科学家的神秘感。
  仔细想想不难发现,牛顿定律的F=ma。之所以让我们接受起来如此的舒服,如此的心甘情愿,是因为力,质量,加速度这些都是我们熟知的事情,在我们身边本来就一直存在。我们自己就可以使劲,自然对“力”这个概念不陌生。质量当然也是如此,因为虽然它和重量不是一个概念,但是重量这个概念却可以很好地帮助我们理解它。加速度,虽然是牛顿新提出的,但我们对速度一词是很熟悉的,加速度就是速度的变化嘛,理解起来也并不困难。而且力气越大物体的速度变化越快也很符合我们的常识,所以牛顿定律更像是帮我们把我们的常识非常清楚的归纳起来了,整理明白了。就像有人帮我们把杂乱的房间整理的清清楚楚,我们当然感到心情愉悦。
  然而,到了普朗克公式和爱因斯坦所解释的光电效应,情况完全不同了。能量怎么就和频率是倍数关系了呢?而且你把光当做波来看,有频率这个属性当然没...
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  好文刘明
  
作者:scorcher2 时间:2013-03-19 03:31:39
  神贴!
  
作者:tianyileathe 时间:2013-03-19 08:02:37
  m
  
楼主geffect_fraily 时间:2013-03-19 08:38:46
  十四、思维跑偏了。。。
  拿一根绳子,在一段拴上一个小球,抓住另一端开始让它转起来。小球之所以会成飞快的旋转而不飞出去,是因为绳子在拉着它,对它有拉力。其实太阳系统的原理和这个一样,只不过提供拉力的不是绳子,而是不需要媒介的万有引力。这样,地球和其他的行星绕着太阳旋转的时候就不会飞走,而是呈一个圆形轨道(准确的说是椭圆轨道)。你如果甩绳子不够用力,就是说不能给小球一个足够的初始速度,小球是转不起来的。你的小球速度越快,需要的拉力就越大,快到一定程度,绳子就会被拉断,小球就会飞走。再考虑太阳系也一样,行星的速度太慢,就转不起来而被太阳吸走,如果速度太快,万有引力就不足以拉住它而导致它飞走。
  我上边说的都是常识,所以我在说废话吗?不是的,我是在问一个问题,究竟是谁给了这些行星如此恰到好处的初始速度,使它们可以稳定地绕着太阳旋转数十亿年。
  也许宗教人士高兴了:上帝,一定是上帝!我要说的是,先别着急劳他老人家的大驾,我们先考虑考虑生孩子的过程:从父亲体内出来的时候,差不多有10亿个兄弟姐妹,但是只有一个成为了孩子并长大成人。等这个孩子明白了生育过程,就会发出感慨:简直是奇迹,我太幸运了。现在明白了吗?并不是因为幸运和巧合才能留下来,而是留下来的在发表幸运感慨。太阳系也一样,不是因为巧合才使这些行星完美旋转,而是不完美旋转的都毁灭了,留下来的都是具有恰好的初始速度的。正如进化论,这个物种之所以存在,就是因为他能存在。
  我们假想那999,999,999个兄弟姐妹也全都会说话,那么整个世界的主流呼声将是“我太不幸了”,你那幸运感慨将会被彻底淹没。。。。。。。当然了,如果10亿个一块喊,世界会吵死的。

  本来只是想对比下行星和原子模型的,没想到引申了那么多。

  马上回到正题,看看原子和太阳系有什么区别,为什么不能是同样的模型。
  • duanwh22: 举报  2016-10-01 18:27:37  评论

    评论 geffect_fraily:究竟是谁给了这些行星如此恰到好处的初始速度? 我本来想回答,跟你的答案一样。是的,其实是个生活中非常简单的道理。不要以眼前的和自己的思维理解事物。
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作者:安逸晨2013 时间:2013-03-19 09:37:08
  本人文科,但对空间科学一直身怀敬畏……
作者:混在天之涯2012 时间:2013-03-19 09:56:30
  通俗易懂,顶下~
作者:伶月剑 时间:2013-03-19 10:35:40
  支持楼主,本版写科学史的很少,写伪科学史和神秘学的却太多了
作者:九五的历史 时间:2013-03-19 11:07:12
  mark
楼主geffect_fraily 时间:2013-03-19 11:13:33
  十五、如果行星模型是真的
  同种电荷相排斥,异种电荷相吸引,这是常识。看看原子,原子核带正电,电子带负电,它们之间就会产生吸引力。这个吸引力和万有引力还特别相似,都是和距离的平方成反比。所以原子不就刚好可以像太阳系那样运行了吗?
  可惜,成也萧何败萧何,带电虽然可以提供模型必需的吸引力,带电却同时又会使这个模型瞬间崩溃。原因又是它:该死的电磁辐射。
  电子是带电的,而电荷的移动就会发射电磁波,也就是会向外发射能量。我们假设电子围着原子核在一个圆形轨道上旋转,因为它在转动,所以它就会发射电磁波而损失能量,于是它的速度就会降低,速度降低就会导致它的轨道变短。轨道变短电子也还是在转动,也就是还在损失能量,轨道继续变短。这个过程继续下去,电子将会坠落到原子核上。然后原子核的正电和电子会中和掉,而原子就变成了一个不带电的原子核!
  我们描述这个过程用了一整段文字,然而通过计算可以知道,这个过程大约只需要10的-10次方秒的时间。也就是说如果原子按照行星模型运行,那么会在一瞬间就崩塌成一个不带电的原子核!
  我们不用考虑就可以知道,如果这种情况发生,宇宙将在一瞬间崩溃。

  但如果我们再进一步考虑,这种情况发生后,具体会是什么情景呢?应该是一个很有意思的问题。
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楼主geffect_fraily 时间:2013-03-19 11:17:44
  十六、黑洞,其实也没那么神秘(一)。
  不同的物质在我们眼里展现出不同的性质,比如水和油,木头和铁等等,我们都可以很容易的区分出来。而他们之所以会有这些迥然不同的特性,都是因为不同的原子包含着不同运动形态的电子,从而具有了不同的物理和化学性质,再通过千变万化的化学作用,形成了我们这个缤纷多彩的世界。如果原子全部崩塌为原子核,那么这些原子的物理和化学特性也就不复存在,也就将没有水,没有铁,什么都没有,只剩下了一种玩意;原子核!确切地说是不带电的原子核!
  当然这还没有结束。接下来万有引力将登场,展现它霸气侧漏的威力!
  从脚下捡起一颗土,问自己一个问题,它为什么能够呆在地上不动?应该会觉得这个问题很白痴,又没有人移动它,它自己怎么会动?。那我们如果考虑重力,也就是地球对它的万有引力呢?牛顿不是说力就会引起速度的变化吗,它为什么还是呆着不动?这个问题也很白痴,因为地球的土地在支撑着它啊。那接下来再考虑,地球拿什么在支撑它?这个问题照样也很白痴,因为地球的土地是固体,是硬的,会保持自己的形状,从而支撑着它嘛。那接下来再再考虑,地球拿什么支撑着自己的形状?也许这个问题就没有那么白痴了。
  我们知道原子是由带正电的和带负电的不同部分组成的,而同种电荷排斥,异种电荷吸引。那每个原子都包含两种电荷呢?当然是既排斥又吸引!两个原子离的太近,排斥力就会大于吸引力,离得太远,吸引力又会大于排斥力,从而让原子之间能够保持一个适中的距离稳定不变。就像冬天里的两个刺猬紧挨着取暖,离得远了就会冷,离得近了又会相互刺对方。
  现在就可以考虑地球吸引力的问题了,由于地球的引力,地球本身就有被压缩的趋势,稍微被压缩一点,上述的原子之间距离变短,排斥力就会增大,从而抵消了这个引力。地球也就能够保证了现在的大小不改变,从而支撑着地球上的万物,包括我们。一切才不至于被吸到地球中心去。
  但是如果发生了上述原子崩塌为原子核的情况呢?原子的正负电荷全都消失了,也就没有了电荷的吸引力和排斥力。试想整个地球的原子都发生了这种崩塌,但由于质量还在,也就是万有引力还在,原子核之间又没有排斥力来抵消这个万有引力,于是所有的原子核将被吸引到一起,全都紧挨着。还好此时原子核也有保持它自己形状的能力,从而可以抵消万有引力,保持形状稳定。
  我们还说过,原子核的大小和整个原子相比就像蚂蚁与音乐厅。于是地球也就由音乐厅的大小变为了蚂蚁般大小。我们地球的直径是1.2万公里左右,那时候就将变为0.12公里左右!也就是地球将直径为100多米的一个大球!
  • 恰道: 举报  2016-03-21 03:18:25  评论

    考虑自转向心力,万有引力就平衡了。
  • di71jun: 举报  2016-11-04 17:19:42  评论

    引力没有大于范德华力,当引力>范德华力压塌分子,地球变成白矮星,当 引力>电磁力压塌原子,地球变成中子星,
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作者:安逸晨2013 时间:2013-03-19 11:23:30

  
  楼主大才!楼主寂寞,送美美一个!
作者:安逸晨2013 时间:2013-03-19 11:26:54
  这个问题一定要回答!楼主,原子核事靠什么维持自己形状的?
楼主geffect_fraily 时间:2013-03-19 11:39:28
  回复第58楼,@安逸晨2013

  这个问题一定要回答!楼主,原子核事靠什么维持自己形状的?
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  别急,马上就讲到了。原子核被压烂后,就是黑洞
  
作者:guo4594guo 时间:2013-03-19 14:13:13
  科普佳作,马克刘明
楼主geffect_fraily 时间:2013-03-19 15:05:48
  纠正一下,我按照原子核占原子大小的比例来计算发生坍塌后地球的直径误差较大,因为原子之间也是有距离的。所以坍塌后的地球会更小,直径将只有22米
作者:无夜110 时间:2013-03-19 15:31:42
  楼主啊 尼古拉特斯拉的 引力的动态理论 一直被美国政府秘密研究,不肯公布。我认为那才是最有价值的东西!
楼主geffect_fraily 时间:2013-03-19 16:13:54
  十七、黑洞,其实也没那么神秘(二)
  地球坍塌成一个22米的大球后,由于质量没变,但中心距离地表的距离减少了10的5次方数量级倍。由于引力和距离的平方成反比,所以地球表现的引力将至少增大10的10次方数量级倍。是不是联想到了黑洞?
  宇宙中其实还真的存在类似于上述由不带电的原子核组成的星球,就叫做中子星。当然了,中子星的形成原因并不是上边所说的行星模型引起的原子坍塌。宇宙中不存在这么不靠谱的原子!
  宇宙中能够产生中子星,黑洞这类的奇葩球体,全部都要归功于万有引力这个威武雄壮的汉子。
  抬头看看我们的太阳,其实它大部分是由氢气和氦气组成的。它一直在发生在激烈的核聚变反应,向外散发能量。就像我们烧开的水会抵抗重力向上飞一样,它产生的能量也在支撑着气体对抗太阳自身的引力。然而能量总有耗尽的时候,当太阳冷却下来,他的巨大引力将把所有物质向中间压缩,由于太阳的质量足够大,引力足够强,原子间的排斥力已经不足以抵抗它,原子就将被压碎,它的电子将全部成为自由电子。自由电子间产生强大的电子简并压足以对抗太阳的引力,从而使星球稳定在一种由原子核和自由电子组成的物质的状态。这样的星球叫做“白矮星”。
  然而如果太阳冷却以后的质量仍然达到现在太阳的1.4倍以上,那么万有引力将强大到电子简并压也不足以抵抗,于是星球会继续压缩,自由电子将被压到原子核中,这就类似于上述的原子坍塌的状况,星球的物质将变为由不带电原子核,也就是全部由中子组成,而中子之间也会产生类似于原子的既有吸引又有排斥的力,排斥力将可以抵抗万有引力从而保持星球稳定。这种星球叫做中子星。
  如果太阳冷却后质量达到现在太阳的3.2倍(奥本海默-沃尔科夫极限),中子间的排斥力也不足以抵抗万有引力,星球将继续坍塌,形成黑洞。最为极端的情况,当质量大到引力冲破最后一道防线(这道防线的排斥力的名字暂时想不起来了,以后查到再补充),所有物质将不可避免地被压缩到一个点,这个点的大小是0!这是一个奇葩的状态,所以被叫做“奇点”(咳咳。。)。

  回到正题,现在我们知道了,行星模型对于原子来说根本不靠谱,那么原子内部究竟是什么样的呢?还没有等到解决这个问题,又有了新的发现
  • duanwh22: 举报  2016-10-01 19:14:49  评论

    评论 geffect_fraily: 人们说黑洞可怕简直就是吓说。一是引力大逃不出,二是看不见。难道你掉到太阳上化成灰就能逃出,难道太空航行是靠肉眼看的,撞上才知道?黑洞肯定也是跟太阳地球一样,有引力范围。生活常识都没有搞什么研究哦
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楼主geffect_fraily 时间:2013-03-19 16:18:41
  @无夜110 62楼 2013-03-19 15:31:42
  楼主啊 尼古拉特斯拉的 引力的动态理论 一直被美国政府秘密研究,不肯公布。我认为那才是最有价值的东西!
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  汗、。。没公布的东西我也不懂啊。
  而且我写这东西只是为了让没接触过这些知识的朋友对神秘的现代物理学有点了解,对物质世界能有个更符合真实的看法。本来就不会有什么价值啊。
  科普的东西不可能产生实用或者科研价值的
楼主geffect_fraily 时间:2013-03-19 16:19:35
  十七补、黑洞的概念
  其实掺入白矮星、中子星、黑洞什么的已经跑题了,但还是想要补充一点。对黑洞方面很了解的朋友直接略过就好。
  白矮星和中子星,都是按照组成成分来命名的,然而黑洞这个概念却并非如此。黑洞指的的是一个物体,它的引力大到光速的物体也逃不脱它的束缚。和它的组成成分是没有关系的。
  那么怎么才能光速逃不脱的要求呢?我们假定在你的面前一定距离处有一个球,比如1米。那么这个球的半径就要小于1米。现在要使这个球对你刚好达到黑洞的要求,也就是要使它的引力足够大,你和球的距离是一定的,所以就要求它的质量足够大,而它的半径又是限制的,所以只能是它的密度足够大。
  所以黑洞的要求就是密度足够大。密度的大小将决定能不能成为黑洞,质量的大小将决定黑洞的大小。

  继续说量子力学,不扯天体了。
  • 山峦水乡小村: 举报  2017-10-17 07:45:14  评论

    引力的大小决定是不是能成为黑洞,假如1克1立方米的物质,有足够大的万有引力,也可以成为黑洞。不能因为现在观察到的黑洞都是大密度的,就认为密度大小是决定成为黑洞的条件
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作者:安逸晨2013 时间:2013-03-19 17:33:52
  @geffect_fraily 65楼 2013-03-19 16:19:35
  十七补、黑洞的概念
  其实掺入白矮星、中子星、黑洞什么的已经跑题了,但还是想要补充一点。对黑洞方面很了解的朋友直接略过就好。
  白矮星和中子星,都是按照组成成分来命名的,然而黑洞这个概念却并非如此。黑洞指的的是一个物体,它的引力大到光速的物体也逃不脱它的束缚。和它的组成成分是没有关系的。
  那么怎么才能光速逃不脱的要求呢?我们假定在你的面前一定距离处有一个球,比如1米。那么这个球的半径就要......
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  成为黑洞的临界值是什么?是质量还是密度?
  • di71jun: 举报  2016-11-04 17:34:50  评论

    向心力 m*v*v > 引力 G*M*m/r*r 则飞出,这里v选光速c,r就是星球的半径,星球质量M=(4/3)πr^3*密度 化简后得到 密度>3/4*π*c*c/r 就是黑洞的密度
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作者:墙角花盆 时间:2013-03-19 17:34:55
  mark
作者:假大侠 时间:2013-03-19 17:41:15
楼主geffect_fraily 时间:2013-03-19 17:47:59
  @geffect_fraily 65楼 2013-03-19 16:19:35
  十七补、黑洞的概念
  其实掺入白矮星、中子星、黑洞什么的已经跑题了,但还是想要补充一点。对黑洞方面很了解的朋友直接略过就好。
  白矮星和中子星,都是按照组成成分来命名的,然而黑洞这个概念却并非如此。黑洞指的的是一个物体,它的引力大到光速的物体也逃不脱它的束缚。和它的组成成分是没有关系的。
  那么怎么才能光速逃不脱的要求呢?我们假定在你的面前一定距离处有一个球,比如1米。那么这个球的半径就要......
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  @安逸晨2013 66楼 2013-03-19 17:33:52
  成为黑洞的临界值是什么?是质量还是密度?
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  决定黑洞的是密度。但天体想要达到这个密度,就必须得拥有足够的质量获得足够的引力来突破中子星的界限。所以对天体来说,质量可以决定最后的密度。

  假如,我是说假如,可以依靠其他方式来达到足够的密度,即便质量只有一克,其实也是黑洞。只不过这个黑洞特别特别小。
  • di71jun: 举报  2016-11-04 17:38:51  评论

    质量越大的黑洞需要的密度越小,越小的黑洞需要的密度越大;还有1个小勃论:当质量超级大时,密度可以接近真空!即我们在的这个宇宙,质量已经足够大,大到本是就是1个黑洞
我要评论
作者:linlinzjw 时间:2013-03-19 17:55:31
  谢谢科普
楼主geffect_fraily 时间:2013-03-19 18:07:19
  @geffect_fraily 65楼 2013-03-19 16:19:35
  十七补、黑洞的概念
  其实掺入白矮星、中子星、黑洞什么的已经跑题了,但还是想要补充一点。对黑洞方面很了解的朋友直接略过就好。
  白矮星和中子星,都是按照组成成分来命名的,然而黑洞这个概念却并非如此。黑洞指的的是一个物体,它的引力大到光速的物体也逃不脱它的束缚。和它的组成成分是没有关系的。
  那么怎么才能光速逃不脱的要求呢?我们假定在你的面前一定距离处有一个球,比如1米。那么这个球的半径就要......
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  @安逸晨2013 66楼 2013-03-19 17:33:52
  成为黑洞的临界值是什么?是质量还是密度?
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  @geffect_fraily 69楼 2013-03-19 17:47:59
  决定黑洞的是密度。但天体想要达到这个密度,就必须得拥有足够的质量获得足够的引力来突破中子星的界限。所以对天体来说,质量可以决定最后的密度。
  假如,我是说假如,可以依靠其他方式来达到足够的密度,即便质量只有一克,其实也是黑洞。只不过这个黑洞特别特别小。
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  质量1克的说法,只是说按照牛顿力学的黑洞形成条件那么算,也可以形成一个极小极小的黑洞。但是,小到一定范围后,就必须考虑量子理论了,所以这么小的黑洞到底会发生什么,我也不知道。我只不过是用了个极致的说法,来说明只要能让密度足够大就能形成黑洞
作者:我是川神 时间:2013-03-19 19:17:24
  楼主大才,支持一下,希望你的文章能超越刘萝卜锅
作者:安逸晨2013 时间:2013-03-19 20:36:50
  确实,好多小说都人工制造黑洞了。不过楼主从物理学角度分析下什么力可以制造出小型黑洞来!?
作者:左点点2012 时间:2013-03-19 21:13:24
  33
作者:怎可能2010 时间:2013-03-19 21:37:03
  2013.03.19ding
作者:人格相当不稳定 时间:2013-03-19 21:50:27
  我只想问一句,光是什么?既然世界是物质的,那光是什么物质?
作者:九味汤 时间:2013-03-19 22:33:44
  好
  
作者:安逸晨2013 时间:2013-03-19 23:01:24
  楼主,你在版务处留言改个贴名吧!《量子世界之上帝之手》 这样容易被看到 当然我不知道合不合适 你可以想个合适的尽量精短但要有气势
作者:烟雨江南ABC2013 时间:2013-03-19 23:11:42
  好文字顶个,朋友我现在在天涯连载《大漠说英雄》,写的是元史,回头还请你前去点评哦!
作者:安逸晨2013 时间:2013-03-19 23:14:31

  
  帮你做个封面
作者:笑忘我2010 时间:2013-03-20 00:40:41
  留名!
  
作者:鼎鼎鼎鼎鼎鼎 时间:2013-03-20 06:14:44
  。
  
作者:肥匪非废 时间:2013-03-20 08:08:35
  物质到底是不是有无限可分性呢?原谅我对物理不懂吧。。。。
  
楼主geffect_fraily 时间:2013-03-20 09:29:59
  @人格相当不稳定 76楼 2013-03-19 21:50:27
  我只想问一句,光是什么?既然世界是物质的,那光是什么物质?
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  有个小朋友,他喜欢学习,爱好劳动,和我上学一起走,下学一起回,作业一起做,一起扶老奶奶过马路,一起帮老爷爷捡苹果,他的名字叫小明
  有个客观的存在,它的速度是光速,可以被原子吸收,被原子反射,或者可以穿过原子,它又是波,又是粒子,粒子的能量和波的频率成正比,有自旋,有偏振。。。。。它的名字就叫光
楼主geffect_fraily 时间:2013-03-20 09:31:23
  十八、颜色,原子的名片
  卢瑟福实验证明了原子是原子核+电子的结构,但要像解开原子的秘密,显然还需要更多的信息。
  原子那么小,怎么得到它的信息呢?完全无从下手嘛。呵呵,这只能说明咱们是睁眼瞎。
  现在,环顾你的四周,看到了什么?不管你的四周有什么,一定可以看到不同的颜色!为什么不同的物体会有不同的颜色呢?
  回答这个问题得首先回答一个更显白痴的问题,我们为什么可以看到物体。这要分两方面来说,对于太阳,电灯这种自己会发光的物体,当然直接看就行了,而那些不会发光的墙壁,桌子什么的就要靠反射其他物体发的光来让我们看到。现在可以回答颜色的问题了,那就是什么颜色的光进入到我们的眼睛,我们就看到什么颜色。
  对于发光物体来说,发什么颜色的光就看到什么颜色,比如太阳是白色的,钨丝灯是红色的。发射什么颜色的光就叫发射光谱,所以红橙黄绿蓝靛紫组成的白色光就是太阳的发射光谱,红色光就是钨丝灯的发射光谱。
  那不发光的物体呢?比如太阳的白色光照射在大地上,大地反射这些光到我们的眼睛,然而我们看到了黄色的大地(俺是山东人,俺那里是黄土地~)。什么颜色的光进入我们的眼睛我们就看到什么颜色,反过来就是我们看到了什么颜色说明什么颜色的光进入了我们的眼睛。所以呢,就是白色的太阳光照射在大地上,反射出来的是黄色光。然而我们知道白色光是由所有颜色的光混合而成的,于是就很明显了,大地吸收了除黄色以外的其他颜色。大地吸收了哪些颜色的光,就叫做大地的吸收光谱。
  现在,我们也可以学科学家一样拽点名词了,不发光的物体呈现不同的颜色是因为它们吸收光谱不同,发光的物体呈现不同颜色是因为它们的发射光谱不同。很有点学者范了吧,哈哈。
  物质都是由原子组成的,所以物质的光谱也就是原子的光谱。我们的世界是五颜六色各不相同的,说明不同原子的光谱各不相同,于是我们就可以根据不同的光谱来区分不同的原子。喜欢看科普书的朋友一定经常看到科学家告诉我们多少亿光年以外的星球是由什么物质组成的。科学家又没去过,他们怎么知道的呢?靠的就是分析他们照射过来的光的光谱,然后和各个已知原子的光谱进行对照得出来的。
  然而,这么多原子靠我们的肉眼来区分是肯定不行的。正如科学家凯尔文所说:“如果你能测度你的研究对象并以数字表示之,那么谓之有所知;如果你不能用数字描述研究对象,那么你的知识就是粗浅而片面的”,我们必须得用精确的数字来描述颜色才行。造成光的颜色不同的原因是频率的不同,所以我们就不用颜色来描述光谱了,应该以频率来数字化描述光谱。
  现在就要来具体研究研究各原子的光谱了,当然要从最简单的开始,那就是氢原子,因为它只有一个电子。
作者:安逸晨2013 时间:2013-03-20 09:46:54
  @人格相当不稳定 76楼 2013-03-19 21:50:27
  我只想问一句,光是什么?既然世界是物质的,那光是什么物质?
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  @geffect_fraily 85楼 2013-03-20 09:29:59
  有个小朋友,他喜欢学习,爱好劳动,和我上学一起走,下学一起回,作业一起做,一起扶老奶奶过马路,一起帮老爷爷捡苹果,他的名字叫小明
  有个客观的存在,它的速度是光速,可以被原子吸收,被原子反射,或者可以穿过原子,它又是波,又是粒子,粒子的能量和波的频率成正比,有自旋,有偏振。。。。。它的名字就叫光
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  光的波粒二象性!!!光的理论貌似也是现代才完整的!
楼主geffect_fraily 时间:2013-03-20 10:11:43
  @烟雨江南ABC2013 80楼 2013-03-19 23:11:42
  好文字顶个,朋友我现在在天涯连载《大漠说英雄》,写的是元史,回头还请你前去点评哦!
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  谢谢,~
作者:lan2417 时间:2013-03-20 11:06:53
  !
  
作者:失足农民 时间:2013-03-20 11:43:45
  很喜欢物理却很怕数学!我从小就一直有个疑问:精子它是由原子构成的吗?还是它本身就是个原子
  
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作者:gszhshy 时间:2013-03-20 13:11:51
  0
作者:wgh_2005 时间:2013-03-20 13:41:02
  3
作者:安逸晨2013 时间:2013-03-20 14:28:19
  我自己知道的 : 光的波粒二象性试验中有一个很恐怖的说! 貌似一束光通过两条缝时投下 的不是两条影子而是一排明暗相间的光影 楼主可以解释下吗 好像叫什么干衍现象什么的
作者:安逸晨2013 时间:2013-03-20 14:31:20
  @geffect_fraily 65楼 2013-03-19 16:19:35
  十七补、黑洞的概念
  其实掺入白矮星、中子星、黑洞什么的已经跑题了,但还是想要补充一点。对黑洞方面很了解的朋友直接略过就好。
  白矮星和中子星,都是按照组成成分来命名的,然而黑洞这个概念却并非如此。黑洞指的的是一个物体,它的引力大到光速的物体也逃不脱它的束缚。和它的组成成分是没有关系的。
  那么怎么才能光速逃不脱的要求呢?我们假定在你的面前一定距离处有一个球,比如1米。那么这个球的半径就要......
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  @安逸晨2013 66楼 2013-03-19 17:33:52
  成为黑洞的临界值是什么?是质量还是密度?
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  @geffect_fraily 69楼 2013-03-19 17:47:59
  决定黑洞的是密度。但天体想要达到这个密度,就必须得拥有足够的质量获得足够的引力来突破中子星的界限。所以对天体来说,质量可以决定最后的密度。
  假如,我是说假如,可以依靠其他方式来达到足够的密度,即便质量只有一克,其实也是黑洞。只不过这个黑洞特别特别小。
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  @geffect_fraily 71楼 2013-03-19 18:07:19
  质量1克的说法,只是说按照牛顿力学的黑洞形成条件那么算,也可以形成一个极小极小的黑洞。但是,小到一定范围后,就必须考虑量子理论了,所以这么小的黑洞到底会发生什么,我也不知道。我只不过是用了个极致的说法,来说明只要能让密度足够大就能形成黑洞
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  @txy13654 93楼 2013-03-20 14:21:46
  帮楼主补充一点,考虑入量子理论的话,就是普朗克质量,普朗克质量相对其他普朗克常数来说是个很大的值,大约是0.00001克,其物理意义是,小于这个质量的物体,如果被压缩成黑洞,其史瓦西半径小于普朗克长度。而小于普朗克长度对于我们的物理定律已经失效了,换而言之,普朗克质量被认为是我们宇宙可以生成的黑洞的最小质量。
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  那到底是质量还是密度决定黑洞成型?
  • 山峦水乡小村: 举报  2017-10-17 07:55:48  评论

    我觉得是引力。管你质量还是密度,只要心里足够大,不能让光逃逸,那就是黑洞。不能因为我们观测到的黑洞密度大,就反过来说密度大是成为黑洞的条件。不过以现有物理规律来说,密度大确实是所有黑洞的共性
  • 山峦水乡小村: 举报  2017-10-17 07:56:58  评论

    是引力。打错字了。心里--引力
我要评论
作者:深水埗惊云 时间:2013-03-20 14:59:44
  支持
  
作者:zhmg77 时间:2013-03-20 15:01:44
  支持一个!吧物理与史联系起来,写的通俗易懂,不错!
作者:bigwind6 时间:2013-03-20 15:31:15
  科普好帖,楼主继续,我们学习
  
楼主geffect_fraily 时间:2013-03-20 16:28:01
  十九、把垃圾扫成堆,也能获得诺贝尔奖


  
  上图中是氢原子的可见光部分的光谱。黑线就代表可见光中氢原子辐射的光的频率。我们暂且不去考虑这些黑线的分布规律,只注意一点:它们是分离的完全不连续的。
  这意味着什么?我们知道电子的运动会辐射电磁波,按照我们的常识任何运动的改变都应该是一个连续的过程,所以它辐射的电磁波的频率也应该是一个连续的区域,而不会是上图那样几个分离的线。
  现在,科学家摊上事了,摊上大事了。绞尽他们所有的脑汁,皱烂他们的眉头也想象不出这该死的电子怎么运动才能稳定状况下不向外辐射能量(否则就是原子坍塌),更加想象不出怎么才能让电子跳动着改变运动状态。就像想象不出什么样的东西才能像光那样又是波又是粒子一样。
  当然了,我们现在看到这个不连续,一定会联想到前面所说的“量子”的概念。当时也有人这么想,所以他就获得了诺贝尔奖。
  他叫玻尔,你可能不是很熟悉他,但只要提两件事,联系起来就可以知道这个人的重要性:第一,他于1920年在他的祖国丹麦创建了“哥本哈根物理研究所”;第二,在物理学中,量子力学的“哥本哈根解释”基本上就等同于量子力学。
  玻尔在1912年3月出于对卢瑟福的仰慕,去他的实验室工作了4个月。在1913年,在朋友的介绍下获得了大量类似于我们上面所说的光谱的实验数据。结合已经出现的“量子”的概念,他创建了自己的理论,并因此获得了诺贝尔奖。
  所有人都想不通的问题他为什么可以给出答案?他是怎么想通的?告诉你,他也没想通。想象一下打扫卫生的场景:灰尘满天飞,垃圾遍地跑。然后我们擦一擦,扫一扫,把这些垃圾全部归成堆,倒入垃圾篓里。垃圾变少了吗?没有。但家中却变得干净漂亮了。这就是他的理论所做的事:
  不是都想不出电子怎么才能不辐射能量吗?那好,我就假设有这么一个轨道,电子沿着它运动不会辐射能量。
  不是想不出怎么才能有不连续的光谱吗?那我就假设上述的轨道有固定的几条,电子只能在这几个轨道里蹦来蹦去。蹦来蹦去这个动作就叫做“跃迁”。
  这两个假设解决了电子怎么运动的问题了吗?没有,因为仍然想象不出这个假设的轨道是什么样的。虽然如此,这两个假设仍然意义重大,因为它们就像一个垃圾篓,把所有想不通的事情都扔到里边,情况就变得清晰多了,数字化工作也可以继续下去了:每个轨道对应着电子的一个能量值,在轨道之间“跃迁”就会吸收或发射两个轨道之间差值的能量。能量=普朗克常数*频率。通过测得的光谱的各频率值,就可以计算出各原子有多少条轨道以及每条轨道对应的能量值。等等等等。
  整个原子不再是一团迷雾,把这堆迷雾全都清扫到了那些假设出来的轨道中。于是原子也就有了条理清晰的结构。
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作者:安逸晨2013 时间:2013-03-20 16:40:50
  物体状态中有个波色——爱因斯坦凝聚态 那个波色和这个波尔啥关系
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