为什么说20世纪,是人类物理学史上最辉煌的一百年? 20世纪,是人类物理学史上最辉煌、也最震撼的一百年。从1900年到2000年,物理学家用一系列突破性的发现,彻底改变了我们理解世界的方式。本期视频将沿着时间线,带你回顾这场横跨百年的科学革命,看人类如何一步步揭开自然最深层的秘密。故事从普朗克提出能量量子化开始,一个看似“绝望”的假设,却意外终结了经典物理,拉开了量子时代的序幕。随后,年轻的爱因斯坦在1905年提出狭义相对论和质能方程,时间和空间不再绝对,质量与能量可以相互转化,人类的宇宙观被彻底重塑。原子不再是不可分割的基本单元,卢瑟福的金箔实验发现了原子核,玻尔的原子模型揭示了电子的量子化运动。进入20世纪20年代,德布罗意的物质波、海森堡的不确定性原理、薛定谔方程和狄拉克方程相继出现,量子力学逐渐成形,微观世界展现出前所未有的概率性与奇异性。随着中子被发现、核裂变被实现,人类第一次掌握了原子能,科技的力量开始深刻影响文明进程。战后,晶体管的发明引发信息革命,超导理论、夸克模型和电弱统一不断完善人类对物质结构的认知。标准模型的建立,成功描述了除引力之外的所有基本相互作用,成为物理学史上最成功的理论之一。20世纪末,量子霍尔效应和玻色—爱因斯坦凝聚的实现,让量子现象在宏观尺度显现。回望这一百年,这是一次关于思想、世界观与技术的巨大飞跃。今天的我们,正站在这些伟大发现的基础之上,继续追问宇宙的终极奥秘。 #物理学史 #20世纪思想史 #诺贝尔物理奖 #爱因斯坦相对论 #引力的本质是什么
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66662周前
这或许是现代物理学最震惊的一项理论,发现黑洞可能并不存在事件视界。黑洞的边界就是时空终结的奇点,这就是现代物理学中一个被广泛讨论的理论:黑洞火墙理论。 科学家为什么要提出黑洞火墙理论?这个理论又是又是如何产生的?本期视频我将带你一探究竟。 如果你在地球上发射一枚炮弹,那么它在飞行一段高度后就会落回到地面上。但是如果你发射炮弹的速度非常快,比如超过了每秒11.2公里,那么这枚炮弹就会摆脱地球的引力逃向外太空,这个速度正是地球的逃逸速度。 实际上宇宙中的各种天体都有一个逃逸速度,比如木星的逃逸速度约为每秒60公里,太阳的逃逸速度约为每秒600公里。天体的质量越大,它的逃逸速度也越大。 如果一颗恒星的逃逸速度超过了每秒30万公里,那么这颗恒星的逃逸速度就超过了光速,这意味着即使是光也无法从这颗恒星逃离,此时这个恒星就变成了一颗暗星,暗星正是黑洞的雏形。黑洞就是一个逃逸速度超过光速的天体。 表面上看这个对黑洞的解释很形象的让我们理解了为什么光无法从黑洞中逃离。然而可能让你意想不到的是这个解释完全是错误的。 首先这个解释会得到一个极其荒诞的结论,那就是即使黑洞的逃逸速度大于光速,但任何物体都能从黑洞中出来。这是因为根据逃逸速度的定义,黑洞的逃逸速度大于光速指的是如果你在黑洞表面突然以光速逃离黑洞,那么在没有任何火箭助推力的情况下你最终会落回到黑洞。 但是在你落回黑洞之前你完全有机会再次把速度加速到接近光速,此时你的速度早已超过了落回黑洞时的速度,你将很轻松的从黑洞中逃离。然而在一个真实的黑洞中任何物体都无法从中逃离,因此通过逃逸速度来定义黑洞是无法解释一个真实的黑洞的。 那么我们该如何定义黑洞?实际上我们只能通过广义相对论来定义黑洞。在广义相对论下黑洞有两个特性,第一个是任何物体都无法从黑洞中逃离,第二个是任何物体都无法进入黑洞。 第一个特性我们都比较熟悉了,这里重点说一下第二个特性,以经典的星际穿越中的场景为例,当库珀掉进黑洞时,从我们的视角看,首先他下落的速度会越来越快,不过当他即将进入黑洞时,他的速度却突然慢了下来。这是因为黑洞周围的时间流速是不一样的,越接近黑洞,时间流逝的速度就越慢。 当库珀真正到达黑洞的边界时,库珀的时间完全停止了。我们看到的是库珀冻结在了黑洞的表面,你或许觉得这一切也比较好理解,因为连光线都无法从黑洞中逃离。库珀身上的光线冻结在黑洞表面也很正常,
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查德威克,中子的发现者。 查德威克(1891年10月20日——1974年7月24日),英国物理学家,因其发现中子荣获诺贝尔物理学奖。 20世纪20年代末,当时的物理学界正沉浸在原子核内部结构研究的热潮之中。科学家们已经知道,原子核由质子和电子组成,但一些实验数据却无法用现有的理论完美解释。特别是,卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子核的存在,但原子核内部是否仅有质子?质量数与质子数之间的不匹配成为了亟待解决的问题。正是在这样的背景下,詹姆斯·查德威克踏上了寻找“缺失质量”的征途。 查德威克的研究始于对铍元素放射性衰变产物的兴趣。他注意到,当α粒子轰击铍原子核时,会产生一种穿透力极强的未知射线。这种射线与已知的任何辐射都不同,它不带电,因此不受电磁场的影响,却能轻松穿透物质。起初,查德威克将这种射线称为“N射线”,但很快,他意识到这可能与之前理论预测的中子有关。中子,作为一种不带电的基本粒子,其存在意味着原子核内部除了质子外,还有另一种质量相当但不带电的粒子。为了验证这一猜想,查德威克设计了一系列精密的实验。他利用云室观测到了中子与氢原子核(质子)碰撞后产生的反冲质子轨迹,这一发现直接证明了中子的存在。查德威克的实验不仅解决了原子核质量亏损之谜,也为后续核反应、核裂变乃至核能开发奠定了理论基础。 查德威克的成功并非偶然,它源于他对科学的热爱、严谨的态度以及不懈的探索精神。在发现中子的过程中,查德威克展现了非凡的实验设计能力和数据分析技巧。他善于从细微之处捕捉科学的灵光,不畏艰难,勇于挑战权威。即便是在面对同行质疑时,查德威克也坚持自己的实验观察和逻辑推理,最终用无可辩驳的证据说服了整个科学界。中子的发现,无疑为物理学界带来了一场革命。它不仅完善了原子核模型,还直接推动了核物理学的诞生和发展。中子作为核反应的关键参与者,使得人类能够更深入地理解原子核内部的相互作用机制,进而探索核能的巨大潜力。 在第二次世界大战期间,中子的发现对于原子弹的研发起到了至关重要的作用。虽然查德威克本人并未直接参与曼哈顿计划,但他关于中子的研究成果为核裂变链式反应的实现提供了理论基础。正是基于这些发现,人类历史上第一颗原子弹得以诞生,尽管这一成果最终带来了战争的灾难,但也揭示了核能作为和平能源的无限可能。
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