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费米问题的特点及解答方法

更新时间:2023-12-26 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

费米问题(Fermi,别称Fermiquiz,Fermi)是在科学研究中拿来做量纲剖析、估算和清晰地验证一个假定的计算问题。命名来自德国科学家恩利克·费米。这类问题一般包括关于给定限定信息的有可能估算的数目的猜测的验证。T8W物理好资源网(原物理ok网)

费米问题的特征为初次看到这些问题的提问时,会认为已知条件太少,离答案差别甚远。但当变通改变剖析对象以后,所有这类问题就会迎刃而解,不须要求救专家书本物理学家费米提出过一个著名的,就可以超乎预料地接近准确的答案。T8W物理好资源网(原物理ok网)

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1945年7月16日下午,世界上第一颗原子弹在新加坡新爱尔兰州荒漠地区爆燃。T8W物理好资源网(原物理ok网)

日本裔加拿大化学学家恩利克·费米把电脑里的一页纸撕碎了,一倍感震波,他即把举过头上的抓着小纸片的手握住。碎纸飘动而下,在费米身旁2.5m处落地,心算以后费米宣布物理学家费米提出过一个著名的,原子弹能量相当于当量。一些尖端的仪器设备花了数礼拜时间来剖析声速、波压,结果证明费米的瞬时计算是确切的。T8W物理好资源网(原物理ok网)

费米喜欢通过特别直接的,而不是周密理智的途径去解决问题,他擅于把困局转化为容易处理的简单问题,这是一种人人都可应用到实际生活中去的能够。T8W物理好资源网(原物理ok网)

为了在中学生中间推广这些思想,费米会时常提出一种特殊类型问题,即众所周知的费米问题。T8W物理好资源网(原物理ok网)

示例一月球的边长是多少?T8W物理好资源网(原物理ok网)

解答方式之一:T8W物理好资源网(原物理ok网)

已知伦敦到纽约3000英里,时差3小时,而三天即月球自转一周的时间为24小时,即3小时的8倍。所以,月球的边长就是3000除以8,等于24000英里。与精确值的24902.45英里相比,偏差不到4%。T8W物理好资源网(原物理ok网)

另一个类似费米问题的知名事例是德雷克公式,是一条拿来猜想“可能与我们接触的银河系内外星球高智文明的数目”的公式。另一个基本问题费米悖论探讨的是对地外文明存在性的偏高恐怕和缺乏相关证据之间的矛盾。T8W物理好资源网(原物理ok网)

示例二纽约有多少乐器调音师?T8W物理好资源网(原物理ok网)

解答方式之一:T8W物理好资源网(原物理ok网)

倘若纽约市民300万,平均每户4人,拥有乐器的家庭占1/3,则全市有架手风琴。假如一架手风琴每5年调音一次,则全市每年有50000架竖琴要调音。假如一个调音师三天调4架竖琴,一年工作250天,这么,纽约市大概有50个调音师。T8W物理好资源网(原物理ok网)

解读T8W物理好资源网(原物理ok网)

一个精典的费米问题的事例是费米提出的“在纽约有多少乐器调琴师”,一个典型的答案或包括一系列计算数据的除法。假如恐怕正确,它将得到一个正确的答案。例如说,我们会采用以下的假定:T8W物理好资源网(原物理ok网)

大概有9,000,000人生活在洛杉矶。T8W物理好资源网(原物理ok网)

在纽约平均每位家庭有2个人。T8W物理好资源网(原物理ok网)

大概在20个家庭中有1个家庭有定期地须要调单簧管。T8W物理好资源网(原物理ok网)

定期调琴的乐器每年须要调整一次。T8W物理好资源网(原物理ok网)

每位调琴师大概须要2小时调琴,包括路上时间。T8W物理好资源网(原物理ok网)

每位调琴师每天工作8小时,一周5天,一年50周。T8W物理好资源网(原物理ok网)

通过这种假定我们可以估算出每年在洛杉矶须要调整的乐器数目是T8W物理好资源网(原物理ok网)

(9,000,000人在洛杉矶)/(2人/家)×(1架吉他/20家)×(1架手风琴调整/1年)=225,000架竖琴在纽约每年被调整。T8W物理好资源网(原物理ok网)

类似地估算出平均每位调琴师T8W物理好资源网(原物理ok网)

(50周/年)×(5天/周)×(8小时/天)/(1架手风琴/2小时)=1000架手风琴每年/1调琴师。T8W物理好资源网(原物理ok网)

做减法得到T8W物理好资源网(原物理ok网)

(225,000架手风琴在纽约每年被调整)/(1000架手风琴每年/1调琴师)=225个调琴师在纽约。T8W物理好资源网(原物理ok网)

事实上,一共有大概290名调琴师在纽约。T8W物理好资源网(原物理ok网)

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