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普朗克定律对人类的影响 普朗克定律的定义 普朗克定律,全称为马克斯·普朗克定律,是物理学中的一个基础概念,主要用于描述黑体在不同温度下辐射能量的分布情况1。这一定律不仅揭示了微观世界中能量量子化的现象,而且对物理学的发展产生了深远的影响。 普朗克定律的数学表达式 普朗克定律的数学表达式为: [ E = h\nu ] 其中,( E ) 表示能量,( h ) 为普朗克常数,( \nu ) 为频率4。这一公式表明,一个量子系统的能量只能取离散的值,即能量是量子化的。 普朗克定律的物理意义 普朗克定律的提出,标志着量子力学的诞生。它为解决经典统计物理学在研究黑体辐射时遇到的困难提供了新的思路。具体来说,经典物理学中的能量均分定理导出的瑞利-金斯公式在短波方面得出的结论与黑体辐射光谱实验结果相违背,而维恩公式则仅适用于黑体辐射光谱能量分布的短波部分。普朗克通过引入能量量子化的假设,成功地推导出了一个与实验符合得非常好的公式,从而解决了这一问题4。 普朗克定律的历史背景 普朗克定律是在19世纪末提出的,当时经典统计物理学在研究黑体辐射时遇到了巨大的困难。瑞利-金斯公式和维恩公式都无法完全解释黑体辐射的光谱分布。普朗克通过假设电磁波的发射和吸收不是连续的,而是一份一份地进行的,最终成功推导出了普朗克公式4。 普朗克定律的提出过程 普朗克在研究物体热辐射的规律时发现,只有假定电磁波的发射和吸收不是连续的,而是一份一份地进行的,计算的结果才能和试验结果是相符。基于这一假设,他提出了能量量子化的概念,并推导出了普朗克公式4。 普朗克定律的应用领域 普朗克定律在物理学、化学、生物学等领域有着广泛的应用。例如,在光学领域,普朗克定律可以用来解释光的吸收、发射和散射等现象;在化学领域,普朗克定律可以用来研究分子的振动和转动能量等5。 普朗克定律在光学中的应用 在光学领域,普朗克定律可以用来解释光的吸收、发射和散射等现象。例如,在红外成像技术中,红外辐射正是由物体的热状态产生的,普朗克定律可以帮助我们理解和分析这种辐射现象1。 普朗克定律在化学中的应用 在化学领域,普朗克定律可以用来研究分子的振动和转动能量等。通过分析分子在不同温度下的光谱特性,可以深入了解分子的结构和性质5。 普朗克定律的意义和影响 普朗克定律的提出,不仅解决了经典物理学在研究黑体辐射时遇到的困难,而且为量子力学的发展奠定了基础。普朗克定律的提出,
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01熵1周前
零磁场也能改变电子? 本视频围绕阿哈罗诺夫-玻姆效应展开,从经典力学中的三体问题讲起,梳理势能概念的发展脉络。视频首先回顾牛顿双体问题与三体问题的差异,引出拉格朗日通过引力势将矢量问题转化为标量问题的思想,以及欧拉-拉格朗日方程在力学中的优势。随后扩展到电势与磁矢势,介绍威廉·汤姆森(后来的开尔文勋爵)提出旋度概念,为磁矢势的数学表达奠定基础。 在量子力学框架下,视频重点讨论薛定谔方程中势能项的物理意义。通过分析电子波函数的相位变化,提出一个关键问题:粒子是否可能在没有电场和磁场的区域,仅因势的存在而发生可观测变化?阿哈罗诺夫与玻姆在1959年提出思想实验,预测即便磁场完全局域在螺线管内部,外部磁矢势仍可改变电子干涉条纹。随后介绍钱伯斯实验以及1986年由谷村晃领导团队完成的严格验证实验,确认了这一效应的真实性。 视频进一步讨论该效应的物理诠释之争:势是否具有真实物理性,还是场以非定域方式作用?也提出第三种可能,即通过路径积分观点理解量子相位的来源。最后介绍2022年斯坦福大学团队对引力版阿哈罗诺夫-玻姆效应的实验探索,说明类似机制可能存在于引力相互作用中。整体内容强调科学范式的挑战与演变,展示势与场在现代物理中的基础性问题。 视频配音自:《真理元素》 标签:阿哈罗诺夫-玻姆效应 三体问题 拉格朗日量 欧拉拉格朗日方程 势能 电势 磁矢势 旋度 开尔文勋爵 量子力学 薛定谔方程 波函数 相位 干涉实验 非定域性 路径积分 引力AB效应 现代物理 科学史 物理哲学
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宇宙最诡异的“数学幽灵”:白洞只存在于公式里,却让物理学家疯狂追寻 黑洞能吞噬一切,连光都逃不掉,而宇宙中还存在它的“镜像双胞胎”——白洞。它在爱因斯坦的广义相对论方程中完美自洽,数学推导无懈可击,却在现实宇宙中“隐身”百年,至今没有任何观测证据,堪称宇宙最神秘的“数学幽灵”,也让无数物理学家为之痴迷! 一、数学里的完美存在:白洞到底是什么? 白洞的概念,源于广义相对论的“时空对称解”——如果说黑洞是“只进不出”的引力陷阱,白洞就是“只出不进”的宇宙喷泉,两者在物理性质上完全对称,核心特性藏在硬核理论里: - 与黑洞相反的“排斥力”:白洞同样有一个事件视界,但它的引力是“排斥性”的,任何物质和能量都无法进入事件视界,只能从白洞内部向外喷射; - 宇宙的“物质源头”:白洞内部是高密度的能量和物质,这些物质会以接近光速的速度向外喷发,形成强大的“宇宙喷流”,可能是星系、恒星诞生的能量来源; - 时空的“单向通道”:黑洞的事件视界是“只进不出”的边界,白洞则是“只出不进”,内部的物质无法回头,只能被不断推向宇宙空间; - 数学推导零误差:将广义相对论方程中的时间参数反转,就能得到白洞的解,这个解完全符合所有物理定律,没有任何逻辑矛盾,就像黑洞的“镜像倒影”。 简单说,广义相对论预测了黑洞的存在,也必然预测了白洞的存在——它们是时空方程的一对“孪生解”,缺了谁都不完整。 二、物理上的“隐身之谜”:为什么我们找不到白洞? 既然白洞在数学上如此完美,为什么现实中连一丝痕迹都找不到?科学家提出了三大关键猜想,每一个都颠覆认知: 1. 诞生条件太苛刻:白洞的形成需要“初始奇点”具备特殊的时空曲率,而这种奇点只能在宇宙大爆炸初期形成——138亿年前宇宙诞生时,可能产生了大量“原始白洞”,但它们的寿命极短,可能在诞生后瞬间就蒸发殆尽,只留下引力波痕迹,而人类目前的探测技术还无法捕捉到这种远古信号; 2. 与黑洞的“转化循环”:有物理学家推测,黑洞和白洞是“同一物体的不同阶段”——黑洞在吞噬物质后,会通过某种“时空隧道”(比如虫洞)将物质输送到白洞,再由白洞喷发出去,但这种转化过程可能跨越数百亿年,而人类观测宇宙的时间仅几十年,根本没机会见证; 3. 观测信号被混淆:白洞喷发的物质会形成强大的宇宙喷流,这种喷流的观测特征和类星体、伽马射线暴非常相似——比如
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01熵6天前
物理定律中的对称性 内容总结: 费曼探讨了物理定律的对称性概念,从韦伊对对称性的数学定义出发——即物体经过某种操作后保持不变的性质。他详细阐述了多种对称性:空间平移对称性(实验在不同地点结果相同)、时间平移对称性(实验在不同时间结果相同)、旋转对称性(实验在不同方向结果相同),以及最重要的匀速直线运动对称性(相对论原理)。费曼特别深入讲解了相对论如何颠覆经典时空观,指出时间和空间必须交织成四维时空才能保持物理定律在所有惯性参考系中的形式不变。 他还讨论了尺度变换的非对称性(伽利略发现)、旋转的非对称性(可通过离心力或傅科摆检测),以及最引人入胜的左右对称性问题。通过糖和蛋白质的螺旋结构、细菌代谢的选择性,费曼说明生物界存在手性偏好。1956年吴健雄等人的实验证实了弱相互作用中宇称不守恒——放射性衰变发射的电子具有特定螺旋性,这打破了物理学界长期认为的左右对称定律。费曼还提及物质与反物质的对称性(CPT守恒),以及守恒定律与对称性之间通过最小作用量原理建立的深刻联系(诺特定理)。最后他指出,弱相互作用中左右对称只是近似成立,破坏程度极小但绝对存在,这至今仍是未解之谜。 标签: 物理定律对称性 空间平移对称 时间平移对称 旋转对称 相对论原理 洛伦兹变换 四维时空 闵可夫斯基 尺度变换非对称 伽利略 左右对称性 宇称不守恒 弱相互作用 β衰变 螺旋性 手性分子 蛋白质结构 生命起源 物质反物质对称 最小作用量原理 诺特定理 动量守恒 能量守恒 角动量守恒 费曼讲座 配音素材来自:https://www.feynmanlectures.caltech.edu/messenger.html #费曼 #物理 #相对论 #对称性
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