“奇怪”的世界

发布时间: 2021-09-26 14:39:32 来源: 励志妙语 栏目: 经典文章 点击: 109

这个世界是多么的奇怪啊!在这个缤纷多彩的世界里,各种各样有趣的物理现象无时无刻扮演着主角。以宏观视角和微观视角看待这个世界之间存...

“奇怪”的世界

这个世界是多么的奇怪啊!

在这个缤纷多彩的世界里,各种各样有趣的物理现象无时无刻扮演着主角。以宏观视角和微观视角看待这个世界之间存在着巨大的差异,高速运动的物体和低速运动的物体之间又有着不可思议的区别。

只想吐槽一句,这个世界真是太复杂了!

不同的物理定律描述着不同的物理现象,不同的物理公式定量的描述着对应着的物理现象中所涉及到的物理量之间的关系。不同的物理量也有着各自深刻的含义,有些物理量则是人为假象的,而有些呢则是慢慢衍生出来的。

这个世界真是的,竟然要那么多物理定律来描述!

不只是物理定律的数量繁多,物理学是一个大集合,其中包含着许多的物理学分支。经典力学、热力学、动力学、光学、电磁学、以及量子力学等等的众多分支。

不同的分支表面看起来好像是各自独立的,但是经过几番深刻的思考后变可以从不同的角度上找出它们之间的关联。能量守恒定律将表面上看起来毫无联系的热力学、经典力学、动力学等等的诸多物理分支联络在一起。

热力学第一定律是能量守恒定律的一种形式:△Q=△U+△W,热力学第一定律表达出来了能量守恒定律通过描述一个热力学系统与外界交换能量时的情形,其中△Q为从外界所吸收的热量、△U表示系统内能的增量、△W则表示该系统对外界所做的功。

能量守恒定律表述着的大概意思呢就是能量无法凭空创生或者消灭,只能在系统之间发生转移或转化。这就表示了能量的传递与过程无关无关,能量只是状态量而不是过程量,就好比用不同的方式对同一个系统做着等量的功,该系统能量的变化量与做功的方式不相关。

啊啊啊——!真的是太烦了呀,物理定律之间的联系也是很复杂的呀!

不同的物理定律之间都存在着某种意义上的关联,分子动理论说明了热只是源于分子间的热运动,而不是某种物质。分子动理论更深层次的解释了许多有关于气体的定律,例如查理定律(定量描述着处于平衡态气体的等容过程)即P=CT,其中C只是一个比例常数、P为气体的压强、T则是气体的热力学温度。分子动理论合理的解释了该定律,由于气体的热力学温度增加,说明了气体分子的平均动能增加,既然气体分子的平均动能增加了就说明气体分子对容器壁的撞击将更加的猛烈,从而可以推断出气体的压强增大。

T=a*Ek;P=aC*Ek;由此可知气体的压强与热力学温度成正相关关系也就是所谓的正比例关系。(其中a和C都是比例常数,也就相当于是正比例函数中的k)

公式公式总是公式,公式这么多真烦人啊!

物理学涉及到数学知识是因为唯独数学表达方式可以严格定量的描述着量与量之间的关系,物理量的基本单位也都是人为规定的,毕竟这样通用方便嘛。

举一些例子吧:

F=ma是牛顿第二定律的数学表达式,定量的表达出了物体的加速度与其质量和所受到的外力之间的关系。

F=kQq/r^2是库仑定律的数学表达式,定量的说明了影响点电荷与点电荷之间静电力数值大小的相关因素,距离平方反比呀和电荷值大小啊都会影响点电荷之间静电力的数值。

F/S=E△l/L是杨氏弹性定律的数学表达式,其中E为弹性模量是一个比例系数。这个公式说明了材料所受到的弹性正应力与其长度的变化量与原长度的比率有关。

这些例子应该足够了吧,这些数学表达式都不涉及到高等数学,还不足以表示出物理定律对于数学的依赖性啊。

其实许多物理量的定义都需要用到略微的高等数学通过对基本单位进行代换,速度v的数学定义则是dm/dt, 其中量值前面加了d只是将它们极限化处理了而已,这样就适用于瞬时速度了。

讲述一些好玩的吧,就比如质能方程E=mc^2和Ek=mc^2-m0c^2 相信恒多人都不陌生吧。

这个公式看似简单,推导起来可是要用到相对较多的高等数学方法的。如下图所示,其中涉及到了较多的微积分知识,比如定积分、函数乘积的求导、凑微分法等等的。

这个世界的奇妙性也是很大的,微观世界的不确定性、高速运动物体的各种相对性效应、物质的波粒二象性、时空膜的扭曲性等等的众多定律都违反常识。

世界的不确定性真是很奇怪,不过这也是源自于物质波粒二象性的本质。根据波动力学,一些物质只不过就是波函数的波包而已。不确定性原理也很好理解,对于波而言,越是想要确定其位置其基本合成成分的数量就越是庞大。根据公式p=h/λ便可以得知由于基本正弦波的数量增大,总波包所对应着的λ值则越多,这也说明了该波包所对应着的动量的不确定性就越大。

多一句嘴,特诺定理大家都有些陌生吧,其大致意思就是任何连续的对称性都对应着一个守恒量。特诺定理就相当于是物理学家们的灯塔,爱因斯坦当年也是通过者个定理重视着对称性,才有所成就的。

四维时间轴的平移不变性对应着能量守恒

四维空间轴的平移不变性对应着动量守恒

四维时空轴的旋转不变性对应着角动量守恒

做一个总结吧,这个世界真的是太奇怪了,为什么要这么复杂呢,可能也是因为这奇怪的复杂性才使得这个世界如此的美丽、神秘、多彩!

感谢各位读者阅读此文,希望能为各位读者带来帮助!

笔者到时候会出几片文章专门讲述对称性、傅立叶变换、和复变函数。

敬请期待!

本文标题: “奇怪”的世界
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