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物理学家费米的估算方法:如何量化无形之物?

更新时间:2024-07-11 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

物理学家恩里科·费米深知快速估算的价值,他因教学生估算奇妙的数字而闻名。最著名的例子是“费米问题”——费米问他的学生:“我如何估算芝加哥的钢琴调音师的数量?”hJA物理好资源网(原物理ok网)

学生们都是理工科专业的,一开始通常会说自己对这些数据知之甚少。当然也有一些更简单的解决方案,比如通过看广告逐一统计钢琴调音师的数量,或者通过发证机构查看某些执照的数量。但费米想教给学生的,是如何量化“无形的东西”物理学家费米理论,他希望学生通过提出问题并量化其价值,真正理解和领悟一些东西。hJA物理好资源网(原物理ok网)

费米首先向学生们询问了有关钢琴和钢琴调音师的其他问题,这些问题的答案虽然也不确定,但相对容易找到。这些问题包括:hJA物理好资源网(原物理ok网)

芝加哥当前人口(1930-1950 年网校头条,略超过 300 万),hJA物理好资源网(原物理ok网)

每户平均人口数(2 或 3 人),hJA物理好资源网(原物理ok网)

每个家庭拥有的需要定期调音的钢琴的平均数量(不超过十分之一,但至少三十分之一),hJA物理好资源网(原物理ok网)

每架钢琴需要多久调音一次(平均每年一次),hJA物理好资源网(原物理ok网)

一名调音师平均每天可以调音多少架钢琴(4-5架物理学家费米理论,包括旅行时间)?hJA物理好资源网(原物理ok网)

您每年工作多少天(约250天)hJA物理好资源网(原物理ok网)

ETC。hJA物理好资源网(原物理ok网)

此时,我们可以计算出结果:hJA物理好资源网(原物理ok网)

芝加哥的钢琴调音师数量 = 人口/每户人口数 × 拥有钢琴的家庭比例 × 每年调音次数 / (调音师每天调音的钢琴台数 × 每年的工作天数)hJA物理好资源网(原物理ok网)

这种解决费米问题的方法被称为“费米分解”或“费米解”。hJA物理好资源网(原物理ok网)

这种方法不仅有助于估计不确定值,还为评估者提供了一种了解不确定性来源的方法:是一个家庭拥有的钢琴的平均数量吗?还是每年钢琴需要调音的平均次数?还是调音师每天调音的钢琴数量,还是其他什么?了解不确定性的来源可以帮助我们量化相关事物,从而最大限度地减少不确定性。hJA物理好资源网(原物理ok网)

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