等效

1、等效,---------沒那么簡單,PB03203194 張鍇,物理的美,無數(shù)的科學(xué)家談?wù)撐锢韺W(xué)的美，但他們的理解太深刻，太高深，不是我們可以輕易體會得到的。但物理是美的，她也可以美得 不那么高傲,物理的美,暫時放開對稱，忘記守恒， 看看等效給我們帶來什么。,,神奇的2一視同仁的參考系一座橋,神奇的,2,神奇的2 （a）,考慮引力作用，一個球體等效于質(zhì)量集中于球心的質(zhì)點。證明如左。,？

2、？？,可這有什么用呢？ 從一個體到一個點，從一個點到一個體，我們的眼睛可以更加開闊了。,神奇的2 （a）,學(xué)物理的不會沒有聽說過宇宙大爆炸模型。用我們的結(jié)論，就可以化大為小。,神奇的2 （a）,討論一個均勻各向同性的膨脹著的宇宙模型。O是任一個觀察者，P是某個星系，視其為質(zhì)點。OP=R（t）雖宇宙的膨脹而增大。P所受的的引力相當于半徑為R的球內(nèi)質(zhì)量集中在球心O時產(chǎn)生的引力。R， 隨時間變化，而M不變，按牛頓第二定律，我們有

3、這表明，本問題與如下問題是等效的：質(zhì)量為M的指點道中心的距離為R，沿徑矢朝外發(fā)射。這樣我們就可以用機械能守恒，利用勢能曲線等我們熟悉的工具分析問題了。可以得出宇宙年齡的上限等結(jié)論。我們的思想通過一個簡單的跳板飛向了宇宙。,,,R（t）,P,O,V,神奇的2 （b）???,,左圖三角形對其內(nèi)心處質(zhì)點的引力是多少呢？普通的積分方法當然可以搞定，但我們可以另辟蹊徑。,,,,,神奇的2 （b）,如左圖，線段與一段圓弧引力等效，則我們的問

4、題可以簡化為一個圓對在圓心的質(zhì)點的引力多大。答案顯然。,,,,,神奇的2 （c）,動能的表達式可以寫成分量和的形式，也就是說就動能而言，物體等效其沿沿兩垂直方向分別運動。速度的矢量性質(zhì)抹去。這背后便是2的神奇了。因為正是動能與速度的平方成正比讓其變得這么簡單。,背后的話,以上的推導(dǎo)都是運用的平方正比或是平方反比。引力的與距離的平方反比讓球殼對其內(nèi)的質(zhì)點無引力作用，讓均勻球的引力作用相當于質(zhì)量集中在球心，讓一段直線的引力相當

5、于一段圓弧。聯(lián)想到數(shù)學(xué)中距離公式的平方性質(zhì)，和引力的幾何形，讓人不得不覺得有十分深刻的聯(lián)系與設(shè)計，一種不可言語的和諧與美，讓人不得不驚嘆自然的神奇。而動能的分量性又體現(xiàn)著一種分離，分分合合，這本就是物理的規(guī)律嗎！,背后的話,我相信物理的美，所以對書上的所謂科學(xué)的結(jié)論如“在10的-xx誤差范圍內(nèi)驗證指數(shù)是2”很惱火。我不相信上帝會用1.99999….來愚弄人類，而是用2來告訴我們這宇宙的奇妙，甚至是表明他自己?？茖W(xué)不完全是理性，否則愛因

6、斯坦怎么會對大統(tǒng)一如此執(zhí)著呢？,一視同仁的,參照系,一視同仁的參照系,當我們終于學(xué)完了微積分，歡喜的想著數(shù)學(xué)工具又強勁了許多時，不小心聽到已經(jīng)在國外的牛人的忠告------ 學(xué)過的數(shù)學(xué)/數(shù)學(xué) 趨近于0 ------頓時倒地。 但物理不是數(shù)學(xué)，我們甚至可以用一些定性的方法得出定量的結(jié)果。,一視同仁的參照系,要一個數(shù)學(xué)系的證明相同物體對撞交換速度，他會怎么做？ 算?。?！

7、 但只告訴你實驗結(jié)果是小球撞靜止小球交換速度，你能怎么算？,一視同仁的參照系,我們是學(xué)物理的，我們懂等效。在K參照系中觀察到速度為v小球撞靜止小球交換速度等效于沿小球運動方向作速度為V的運動的參照系中什么現(xiàn)象呢？,一視同仁的參照系,顯然是速度為V-v的球撞速度為v的球交換速度啰。則由v和V的任意性可知兩相同小球完全彈性對撞交換速度。 這才是物理！！,一視同仁的參照系,不過，就是這樣簡單的道理讓一個偉大的人被

8、活活燒死-------,一視同仁的參照系,不管其他物體，一物體圍繞另一物體作圓周運動等效于另一物體繞此物體做圓周運動。稍加解釋，十歲小朋友也能明白。但十歲小朋友看天空時,如果他聰明的發(fā)現(xiàn)太陽和月亮在運動，又如果他爸爸耐心的告訴他那在天球上是圓周運動，他一定會高興的說：“原來太陽是繞著地球轉(zhuǎn)的?！?一視同仁的參照系,我們當然可以容忍一個十歲的小朋友說這樣的話，因為我們都曾經(jīng)年輕。這個例子也許有點不恰當，但為什么布魯諾，哥白尼之前的那

9、么多博學(xué)的科學(xué)家沒有想到如果地球繞太陽轉(zhuǎn)會讓他們的天球模型大大簡化讓人覺得不可理解。 人還真是奇怪。,一視同仁的參照系,布魯諾和哥白尼擋住了太陽，推動了地球。而愛因斯坦則擋住了所有的不同，用引力與加速度的等效讓世界沒有了優(yōu)先。,背后的話,參照系變換所帶來的等效代表著平權(quán)，這讓我們沒有優(yōu)越感，只能在自然面前感嘆自己的渺小。而這平權(quán)又預(yù)示著對稱，物理學(xué)的美就又一次以一種連貫的形式體現(xiàn)在我們面前。,一座,橋,

10、溫度是如何定義的？,溫度表征分子平均動能的大小。 直觀結(jié)論就是運動的物體溫度高，也就是說物體的速度等效于溫度。這就成了連接力學(xué)和熱學(xué)的橋梁。兩者的理論結(jié)果的相互應(yīng)用，可以得出一些很驚人的結(jié)論。,一座橋,考察一個自引力系統(tǒng)，比如地球和月亮。對月亮作功，則其軌道將會變化，由力學(xué)知識可知其將在離地球遠一些的軌道上穩(wěn)定。而在這軌道上其平均速度是低于其原來軌道的，證明如右。則此系統(tǒng)吸收能量溫度降低，放出能量溫度升高。在熱

11、學(xué)上認為其具有負比熱。,,一座橋,膨脹的宇宙也是一個自引力系統(tǒng)。熱學(xué)上已經(jīng)證明負比熱系統(tǒng)沒有穩(wěn)定態(tài)，也就是說宇宙沒有穩(wěn)定態(tài)，由熱力學(xué)第二定律而產(chǎn)生的“熱寂說”前提就錯了。我們的思想又一次以一個簡單的跳板飛向了宇宙。,一座橋,這種等效促使我思考一個問題，什么是能量。從定義上來看，引力勢能是用作功定義的，而機械能則更具有“力性”，熱能也是分子的勢能和動能之和，這不能不讓我覺得能量就是我們所規(guī)定的一種度量。跳出我們的感覺，仿佛所有的動能，勢能

12、，化學(xué)能，生物能都是一種速度的變相表示。但看到 又有一些另外的感覺。C是一個常量，E只與質(zhì)量有關(guān)，能量又換了一個面目。直覺的覺得其中有很深刻的內(nèi)涵，但現(xiàn)在懂的太少，思想也不夠深刻。只好引用費曼的一句話：“作為科學(xué)家，我們知道偉大的進展都源于承認無知，源于思想的自由?！?無知并不可怕，而不愿承認無知才是人類的噩夢。感謝有這樣一個機會讓我們發(fā)現(xiàn)自己的無知。,結(jié)語,當我們拋開了物理題目的繁瑣計算，而暢游在精妙的物理思想中的時