空间和时间真的能无限分割吗?普朗克尺度的答案 两千多年前,庄子提出了一个看似简单却意味深长的思想实验:“一尺之棰,日取其半,万世不竭。”一根一尺长的木棍,每天截去一半,似乎永远都不会真正消失。这句话提出了一个问题:有限的事物,是否可以被无限分割? 在很长一段时间里,人类都默认空间和时间是连续的、可以无限细分的。近代四百年来,科学不断扩展我们的感官,从星系尺度到原子内部,我们发现的结构越来越精细。但这也引出了一个更深的问题:如果我们不断放大、不断压缩,是否终究会碰到一个无法再分的极限? 现代物理学的答案,指向一个极端微小的尺度——普朗克尺度。当我们试图把粒子压缩到越来越小的空间时,量子力学开始主导行为。根据不确定性原理,空间越小,粒子的能量波动就越剧烈。这种能量并非抽象的数学结果,而是真实存在的物理效应。 继续压缩,能量会转化为质量,引力随之增强。当空间尺度小到约10的负35次方米时,引力、量子力学和相对论同时变得不可忽略。再往下压缩,系统甚至会形成黑洞,使任何信息都无法逃逸。此时,“测量空间”本身已经失去了意义。 这个尺度被称为普朗克长度。它并不一定意味着空间真的由最小的“像素”组成,而是告诉我们:在这一尺度以下,现有的物理理论不再适用。空间和时间是否仍然存在,是否连续,或者是否离散,都是尚未解答的问题。 庄子的“万世不竭”,在哲学上成立;而在物理学中,自然似乎为我们设下了一道界限。也许世界并非无限可分,只是我们的理论和想象,尚未抵达它的尽头。 #时间和空间#普朗克尺度#黑洞#物理科普知识#原子物理
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希腊字母-物理公式中的字符该怎么写 从 Alpha 到 Omega,带你重温物理与数学公式的书写方法。 以下是全员硬核名单,建议收藏防挂科: α (Alpha):热膨胀系数,物体随温度升高的形变比例。 β (Beta):相对论速度比,物体速度与光速的比值。 γ (Gamma):伽马函数,阶乘在复数域的解析延拓。 δ (Delta):判别式,判断方程根的情况或微小增量。 ε (Epsilon):正应变,材料受力后的相对形变。 ζ (Zeta):黎曼Zeta函数,解析数论中素数分布的关键。 η (Yi Ta):动力粘度,流体抵抗剪切变形的能力。 θ (Theta):温度变化量,热力学与几何的核心。 ι (Yue Ta):指标符号,张量分析中的下标索引。 κ (Ka Pa):曲率,曲线弯曲程度的量度。 λ (Lambda):衰变常数,原子核衰变概率或波长。 μ (Mu):摩擦系数,摩擦力与法向压力的比值。 ν (Nu):频率,光子能量计算的核心变量。 ξ (Ke Xi):巨配分函数,统计力学中连接微观与宏观的桥梁。 o (Ao Mi Ke Rong):大O符号,算法时间复杂度的渐进增长。 π (Pai):圆周率,周长与直径之比,无限不循环。 ρ (Rou):密度,单位体积内的物质质量。 σ (Sigma):正应力,单位面积承受的内力。 τ (Tao):时间常数,RC电路的响应速度。 υ (Upsilon):Upsilon粒子,粒子物理中的夸克偶素。 φ (Fai):磁通量,穿过截面的磁感线总数。 χ (Xi):卡方分布,统计学中的假设检验工具。 ψ (Pu Sai):波函数,量子力学中描述微观粒子的状态。 ω (Omega):角频率,物体旋转快慢或电阻单位。 #希腊字母 #物理公式 #数学公式 #贝塔 #希腊字母读法
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薛定谔的猫:从坍缩到平行宇宙 如果你觉得现实是确定无疑的,那量子力学可能会让你怀疑人生。在微观世界,万物皆是概率的幽灵。海森堡不确定性原理揭示了一个真相:粒子的位置和动量从来不是固定的,而是处于一种模糊的叠加之中。 为了揭示这种荒谬,薛定谔把一只猫关进了充满未知的铁盒。原子的衰变是随机的,它通过盖革计数器连接着一瓶致命毒气。由于微观原子处于衰变与不衰变的叠加态,这只猫便通过实验装置与原子发生了纠缠,被迫进入了那种“既死又活”的白色幽灵状态。这不仅仅是我们看不见结果,而是大自然在此时根本没有决定生死。直到你开启盒子的瞬间,外界的干扰让波函数瞬间坍缩,现实在这一刻被迫做出了唯一的抉择。 但这真的是真相吗?多世界诠释给了我们更震撼的答案:波函数从未坍缩,观测并没有抹除另一种可能性,而是让整个宇宙发生了分支。在盒子打开的那一秒,你和猫一同卷入了时空的分叉。一个宇宙里的你正面对死亡的悲伤,而另一个宇宙里的你却在庆幸猫的生还。 每一个量子的微小跳动,都在不间断地创造出无穷无尽的平行现实。薛定谔波动方程优雅地描述了这一切:所有的分支都在各自的时空中真实存在。现实不是概率的二选一,而是无穷可能性的永恒共存。或许此时此刻,在某个你无法感知的维度,那只猫依然在轻快地跳跃,而你正生活在它存活的那个、最幸运的宇宙版本里。 #量子力学 #海森堡不确定性原理 #波动方程 #量子纠缠 #原子物理
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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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为什么运动物体永远无法超过光速? #科技 #天文 #物理 #光速不变 #爱因斯坦为什么任何物体永远无法被加速到光速?我们常听解释说:动能会趋向无限大、质量会趋向无限大,因此需要无限能量。但这些并不能真正让人“直觉理解”。真正的原因,来自一个最基本的事实:光速在所有参考系中都保持恒定。从这个简单的前提,整个相对论的推理自然展开。 爱因斯坦提出一个最关键的工具:光子钟。想象一个在飞船中的时钟,由光在两面镜子之间反射来计时。当飞船高速运动时,外部观察者看到光子不再是上下反射,而是走斜线,因为镜子在移动。尽管光速不变,但路径变长了,因此一次“滴答”需要更久——这意味着运动中的时钟变慢了。 这不是假设的效果,而是真实的物理过程。加速在物质中传播,需要靠光速传递的相互作用。当物体运动得更快,这些相互作用——电磁力、弱力等——必须走更长的路径,因此过程真正变慢。我们测试过原子钟、测试过高能粒子μ子的半衰期,都验证了时间膨胀确实存在。高速运动的μ子寿命延长近十倍,就是因为它们的内部过程被“拖慢”。 既然所有物理过程都会因速度而变慢,加速度的传递当然也会变慢。飞船内部尽管感觉正常,但外部观察者会看到飞船每增加一点速度所需的时间越来越长:从两秒、七秒,到成千上万年。原因很简单:加速度要靠粒子间的相互作用传递,而这些相互作用的传播路径因高速运动变得极长,过程近乎冻结。 因此,要想在有限时间内继续加速,你必须不断增加力量,补偿越来越强烈的时间膨胀。结果就是:要想在有限时间内达到光速,需要无限能量。 所以,物体不能被加速到光速,不是因为“宇宙不允许”,而是因为时间本身在告诉你:所有过程都变得无限缓慢。无限时间、或无限能量,你只能选一个。而这全部源自一个简单事实:光速永远恒定。
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神奇的双缝干涉实验 在我们的日常经验里,世界似乎是确定的:球往哪儿扔、灯怎么亮、物体怎么运动,都遵循着清晰可预测的规律。但有一个经典实验,却像一把锤子,击碎了我们对于“现实”的直觉——这就是闻名全球的双缝实验。 实验看似简单:一束粒子射向前方的两条狭缝,按常理,它们应该像子弹一样,只在后方的屏幕形成两道痕迹。然而,真正呈现出来的,却是一幅只有“波”才会出现的干涉图样——明暗相间的条纹,就像水波叠加后的形状。 更不可思议的是,当我们把粒子“一个一个”地发射时,那些看似孤立的粒子,竟然依旧能组成同样的干涉图样,好像它们能“自己与自己发生干涉”。这就像你单独投掷一颗石子,却能在水面上看到一整幅波纹交织的画面,完全无法用常识解释。 科学家于是产生疑问:粒子到底通过了哪条缝?于是加上探测器想“看一眼”。结果这一眼,就把整个世界的规则改写了——干涉条纹消失了,粒子真的像小石子一样,只从其中一条缝通过。就好像宇宙在说:“你看我,我就表现成粒子;你不看,我就呈现波的样子。” 这背后揭示的,是量子世界最神秘的特性之一:观察会改变结果,现实似乎不是固定不变,而像在被“选择”一样决定着自己的形态。 双缝实验,从一个简单的小装置开始,却撕开了人类理解世界的一道裂缝。它告诉我们,宇宙比我们想象的更奇妙、更反直觉,也更值得探索。#波尔 #物理学 #双缝干涉实验 #爱因斯坦 #波粒二象性
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物理学最伟大的10个公式,你心中的Top1是哪一个? 物理学史上,哪些公式真正改变了人类对世界的理解?今天,我们用倒计时方式,盘点公认度极高的“物理学十大经典公式”。 第10名,不确定性原理。它告诉我们,粒子的位置和动量无法同时被精确测量,解释了电子为何不会掉入原子核,也标志着经典力学在微观世界的局限。 第9名,薛定谔方程。它是量子世界的运动规律,让我们能计算电子在原子中的概率分布,解释了原子光谱、化学键形成以及现代半导体工作的原理。 第8名,洛伦兹变换。高速运动下,时间会变慢,长度会收缩,这解决了光速不变与经典时空观的矛盾,是相对论的基础。 第7名,质能关系式。E等于mc²告诉我们,质量本身就是能量,解释了核能释放和太阳能持续发光的奥秘。 第6名,麦克斯韦方程组。它统一了电和磁,预言了电磁波的存在,揭示光的本质,也奠定了现代通信与电力技术基础。 第5名,热力学第一定律。热量和功可以互相转化,但总能量守恒,这为发动机和制冷机提供了理论依据。 第4名,能量守恒定律。无论运动、化学还是电磁过程,能量只在不同形式间转化,总量不变,为复杂物理现象分析提供统一视角。 第3名,动量定理。力作用的时间累积等于动量变化,解释碰撞、火箭反冲和安全设计等现象。 第2名,万有引力定律。苹果落地和行星运行遵循同一法则,统一了天上与地面的运动规律。 第1名,牛顿第二定律。力、质量和加速度的定量关系,让人类第一次能准确预测物体运动,是工程和航天的根本。 这十个公式,从宏观到微观,从力学到量子世界,几乎撑起了整部物理学。你心中的Top1是哪一个?欢迎在评论区留言。最后引用牛顿一句话:如果我看得比别人更远,那是因为我站在巨人的肩膀上。 #牛顿定律 #物理学公式 #不确定性原理 #热力学第一定律 #中学物理
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