物体从不同高度落下(从同一高度抛下)
一提到物理,许多人都对它退避三舍。文科生觉得它过于高深,总是有一大堆看不懂的专业名词。而在理科生眼中,它代表着痛苦的学习生涯和数不清的、复杂的定理定律。
其实我们都误会物理了。物理不高深也不枯燥,它看似遥远,但作为研究万物运行规律的学科,它其实在生活中无处不在。晚上躺在床上,你脑洞大开,是不是有过许多奇思妙想?
比如:
鬼魂真的存在吗?
未来能否被预见?
为什么耳机线总是打结?
四维空间下,人会怎么样?
薛定谔的猫到底是死了还是活着?
……
如果你想继续探究下去,就会发现这些神奇的问题都能在物理中找到答案。
就拿我们经常遇到的耳机打结来说,将整齐的耳机线放在口袋里,不出意外,每次从口袋里掏出它,就是一团乱麻,而且你肯定没见过乱糟糟的的耳机线放进口袋里,掏出来的时候变整齐了。
物理学家是怎么解释这一现象的?
任何物体都是由分子构成的。当分子排列得整齐的时候,我们将这种情况叫做有序;而当分子排列得乱七八糟的时候,我们将这种情况叫做无序。
用一个我们经常遇到的情况打比方:一堆码得整整齐齐的砖,也就是一堵墙,看上去有序;而将这堵墙推倒,变成一堆乱七八糟的砖头,看上去无序。显然,无序的砖比有序的墙,发生的概率更大。
总结起来,相对于无序,有序的可能性更小,所以不容易做到。回到用原子和分子组成的物体,玻尔兹曼说,任何物体,一定是从有序变成无序,而不是相反,因为无序总是更加可能的。这也就解释为何耳机线总是打结,却不会自己变整齐。
这一原理同样可以用熵增定律来表述:一个物理系统,混乱度只会越来越大,而不是相反。“熵”就是一个物理系统的混乱度。用一个成语来说,就是“覆水难收”。
如此有趣的物理知识,我们大可不必在提到物理学时就开始抗拒。不妨试着走近它,深入了解这门十分实用的学科。
现代人为什么要学习物理?
物理其实是一门通用学科,学好物理,其他绝大部分的学科都是小菜一碟。
物理学完全可以运用到经济领域,比如用统计物理学来研究股票价格的分布,用布朗运动模拟股票价格运行轨迹。这两个学科连结得多了还演化出了一门新的学科——经济物理学。
在世界范围内,将物理应用到高新技术中去已经成为一种潮流。在美国,大批物理学家进驻硅谷,研究如何提高机器学习的能力。在中国,阿里巴巴开始布局量子计算和量子通信,提升数据计算速度和数据的保密性。
当然,物理学的思维方式也影响着人类个体,像量子思维不确定的动态属性就用到了企业管理中,企业家张瑞敏就曾大力推荐一本叫《量子领导者》的书,日本东京大学的物理学家上田正仁基于自己深厚的物理学修养写了一本叫《思考力》的畅销书。
所以物理到底有没有用?有用,不仅对于当下的生活来说,对于未来,对于理解世界的本源,生命的本质,物理都可以为你效劳。
怎样才能学好物理?
如果你觉得物理枯燥乏味,那大概是因为你漏掉了什么关键的步骤。
你一定听过这个耳熟能详的故事,1589年的一天,伽利略登上比萨斜塔塔顶,将100磅和1磅的铁球同时抛下,两个物体同时落地。学过物理的人都知道这是自由落体定律,跟重力作用有关。这是书本告诉我们的确切结论,但问题就在于学习物理的时候,许多人总是在背结论,却没有进一步思考过其他结果。如果这个实验是重的物体先落下,其中的原理又如何解释,有没有这样的可能呢?
再来看看另一个故事。古希腊国王召见阿基米德让其鉴定一下黄金皇冠是否掺假。阿基米德在洗澡的时候,看着漫出水盆的水,想到了将纯金皇冠和待鉴定的皇冠同时放到水盆里,用比较漫出水多少的方式来鉴定真假,进而得出了经典力学中最基本和最古老的定律——阿基米德定律。中国古代曹冲称象用的也是相关原理,但曹冲没有如阿基米德那样去做进一步的考证和理论的升华,也就错过了把日常转化为科学的机会。
这也正是我们学习物理时所缺少的关键一环。我们总是在死记硬背书本告诉我们的东西,却缺少科学研究的理论思维,和进一步思考和探索的科学能力。
而无论是上面提到的脑洞问题,或是故事中引人深思的地方,著名理论物理学家、中山大学天文与空间科学研究院院长李淼在物理学节目——《像物理学家一样思考:带你了解世界运行的规律》中,会以引人入胜的方式一一解答。
除了回答这些问题,这门课还会讲到与生活紧密相关的经典物理学,像力学、热学、电磁学,用来发现生活中错过的小细节。
除此之外,课程还会涉及到颠覆我们三观,刷新认知的现代物理学,比如颠覆世界的量子力学以及搅动时空的相对论。许多人都听过这两个词,但真正理解的可能并不多,在这门课中,你可以收获更全面的认知。
如果你觉得这些知识很难,也不要担心,作为一名专注物理科普的专家,李淼会用最贴合生活的例子、时下有意思的科幻科技,或是当下最时髦的话题,用文科生也能听懂的语言,普通人也能明白的解释来讲解物理。
这门课所做的,就是打破枯燥乏味,用最有趣的方式把看似高冷的物理拉到你的面前。通过这档节目,你不但可以系统学习物理学三大分支,还可以打破思维边界,学会物理学家的思考方式,重构一个更有趣的科学世界。那么现在,就来打开这扇物理之门,与物理学家一起解锁生活的奥秘,畅游未来的深邃吧。
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