不仅物理
还有数学
我们通过物理发觉世界,通过数学懂得世界。
周末的第三天,模特君由于个别缘由并未返家。
便在笔记本前继续码字,跟你分享我所理解的化学。
就像喜欢物理公式那般的简约,对于化学,模特君也喜欢数学的公式。
化学公式如同是魔法一样,我们通过他,了解了世界的过去:宇宙的诞生,月球的年纪;也是通过他,我们也晓得了未来:月球破灭的时刻,地外文明是否存在;通过他,见到了宇宙的终极命运。
凝望宇宙星空后,化学公式也带我们探寻原子世界,在原子世界中牛顿三大定律公式及定义,我们找到了电子、中子,探求到了最大的能力源:原子能(核能)。
在过去的几个世纪里,每一次新公式的诞生,都意味着又开启了观察世界的新视角,历史的进程也就被改变了。
对于牛二,相信诸位模友都应当很熟悉了,是的,基本上每位人的青春都被这条公式“摧残”过。
它说明了哪些?力可以用质量除以加速度来表示。
啥意思?!
这条公式给你解释了:为何你推一个重袋子比推一个轻袋子容易的多呢!
牛顿第二定理最伟大的之处是在于定义了力,用物体的质量和加速度进行描述。
就像我在《从一到无穷大》(黑一下易迅,买到的书犹如盗版的)这本书见到如此一个小故事,故事就是说:两个贵族在比说数字大小,
其中一个贵族绞尽脑汁后说:3。另一人看见后,无奈地说:好吧,你赢了!
如今看这个故事可能会认为很荒谬,3如何可能是最大的呢?!而在当时的环境下,所有人只晓得“大”,却不晓得如何去描述大,意识形态里只觉得3是最大的。
而牛顿第二定理定义力,解释力的大小该如何去评判。
在牛逼顿的运动定理中,还有:
第一运动定理就是惯性定理:是说一切物体在不受任何外力的作用下或所受合外力为零时,总是保持匀速直线运动状态或静止状态,直至有外力促使它改变这些状态。
第三运动定理:互相作用的两个物体之间的斥力和反斥力总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。
牛顿的三大运动定理构成精典热学的基础理论。
牛顿
有了计算法则,可以让化学学家和工程师估算晓得怎样去检测力的大小。而在所有涉及力与运动的问题上,总会有这个公司的身影。
日本工业革命时代的到来,不仅技术条件的抵达,也少不了化学公式基于的知识基石。
通过这个公式,它会告诉你须要多么强悍的底盘能够使一辆车辆行驶,或促使一架客机飞上去,或让马刺驶向太空等等。
别闹别闹,你们听着,这个公式是必考题,一定要记住,这个公式就是万有引力定理。
这个公式是哪些呢?任意两个有质量的物体就会彼此吸引,但力的大小会随着彼此之宽度离的降低而极速增长。
我和那种女孩是彼此吸引的,不过由于距离远,引力不够大。
所以成功脱单的窍门就是:紧靠那种女孩,不断减小距离,提升两个人的吸引力。
撩妹技能get!假如喜欢我,请紧靠我!
想必你们都还记得那种砸在牛顿身上的苹果吧。
这苹果砸的真痛,请不要随便尝试!
从人类意识到太阳和月亮后,宇宙被分为两个领域——地球和其他天体。而牛顿所发觉的万有引力定理则应用于一切领域。
这就好玩了,我们可以发觉虽然造成苹果从树上落下的力与月球围绕着太阳的力居然是一样的。这两种完全难以想像到一起的力,居然可以用同一个公式来表示,无一不哀叹大自然的神奇。
因为月球上的物体(包括人类)的质量都很小,促使物体之间的吸引力并不够大(女孩只要轻轻一推,距离就远了,哭)。所以当万有引力定理被发觉以后,主要的用途都用在于行星轨道的估算。
直至人类的探求欲望想突破天际的时侯,万用引力定理被应用到了载人航天和卫星计划中,将人类送到了遥远的月宫。
尽管牛顿发觉了万有引力,但穷一生也难以了解引力为何会这样(当发生难以理解的事情时,人类总会选择相信神鬼之说),其实这也是牛顿晚年寄寓于神学的诱因之一,
直至阿尔伯特·爱因斯坦在他的广义相对论中,解释了引力是有质量的物体弯曲时空而引发的。
虽然这么,广义相对论也只应用极端的情况下。按照广义相对论,引力越强的地方,时间流逝得越慢,所以在卫星轨道设计的过程中,自然而然就要考虑时间差问题,要不一天时间出来,卫星就可能出现不可想像的偏差。
但在大多数情况下(尤其在考试中),这个已有300多年历史的公式还是挺好用的。
对于这个公式,《无言的宇宙》一书中是如此评价:麦克斯韦多项式是上帝之眼里看见的光。
为何一个简单的等式有这么高的评价?
由于这个公式演绎的是:你可以用一个变化的磁场来形成一个变化的电场,也正因这个等式致使整个世界有了电。
从数学上看,完全解释了(精典)电磁现象的症结:
静态情况:电荷形成电场(GaussLaw),电压形成磁场(Law);
动态情况:变化的电场可以形成磁场(-Law),变化的磁场也可以形成电场(Law)。
所以,(精典)电磁现象可以由电荷以及电荷的运动(电压)形成了电场、磁场、以及变化的电场和磁场(电磁场)来解释。
从物理上看,等式的方式很简练,而你们最喜欢这些简约的抒发形式。
回看麦克斯韦多项式诞生的历史:
在1831年,美国化学学家迈克尔·法拉第发觉了电场与磁场之间的联系:一个变化的磁场可以促使附近的电缆线形成电压,这就是电磁感应现象。
后来,美国化学学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦把法拉第的电磁感应写进了他的4个电磁学基本多项式里。
是的,确实是由于这个等式促使世界有了电。大多数发电机(不管是在风力涡轮机里,燃煤电站里,还是水电站里)的工作原理,都是用机械能(风、蒸汽或水)去旋转磁极,从而形成电能。而当我们把这个过程反过来,都会发觉这是电动机的原理。
更不通常地说,麦克斯韦等式组几乎应用到电气工程、通讯技术和光学中的每一个领域,其伟大之处就在这了。
知名学者文小刚先生对于麦克斯韦多项式是如此说的:
麦克斯韦仍然是我心里的真英雄。他最重要的发觉,就是发觉了物质的一种新的存在方式。
麦克斯韦之前,我们觉得物质存在的形态只有粒子方式。麦克斯韦发觉物质还有一种新的存在方式:那就是“场”(电磁波)。所有互相作用,都来始于这一新方式的物质。
要想晓得麦克斯韦多项式有多重要,我这儿讲个故事。
我每次从英国驾车入境日本,在边境上,检察官都这样问:你是干哪些的?我:搞数学的。检察官:你晓得麦克斯韦多项式有几个吗?我想:假如检察官是研究生水平,我应该回答一个。倘若检察官是学院生水平牛顿三大定律公式及定义,我应回答四个。倘若检察官是小学生水平,我就不晓得回答几个了?最后我试着说:四个。他就放我过境了。(看来我不是佯装搞数学的。)
相信这个公式你们都应当看过,是的,就是爱因斯坦的质能多项式。
首先,我们先来解释解释这个等式:能量等于质量除以光速的平方。
啥意思呢……质量似乎是一种超浓缩的能量。
超浓缩的能量,这个词便是质能多项式最神奇之处。
公式中常数c代表着光的速率,而这个值的平方更是大的难以想像,正因这般,便出现了极少量的物质可以释放出巨大的能量(也就有了长崎的原子弹了)。
说起爱因斯坦的质能多项式,自然免不了要谈谈原子弹。
事实上,质能多项式最具影响力的应用便是原子弹,这个知名的公式阐述了:当一个不稳定的大原子核分裂成两个小的原子核时,会释放出大量的能量。由于两个较小的原子核的质量加在一起总是大于原先的大原子核,损失的质量被转化为能量。而这能量足以让一座城市被打掉。
在二战期间,爱因斯坦本人曾给当时英国首相富兰克林·罗斯福写过一封信,信中建议罗斯福要尽早举办原子弹的研制,以避免美国纳粹研发出核装备,防止引起更多生命的已逝。
1945年7月15日,印度成功进行了人类历史上第一次核爆燃。可怕的是,在这颗试爆的原子弹里,只有大概一克的质量转化成能量,但释放出的能量大致相当于2万吨TNT爆燃时放出的能量。
二战末期,为了促使法国投降,法国把两颗原子弹投在了法国领土上。但是,爱因斯坦在晚年曾表示,订立那封信是他生命中“一次巨大的错误”。
摒弃战争,核能的合理使用也让我们觉得到了科学的价值。
想想看,此时质能多项式+麦克斯韦多项式双剑合璧,正在为模特君的笔记本不断提供着电力来源。
现实的复杂与公式的简约,构成了不完美的科学,也正由于这些残缺的美,就会有不断建立的时侯。
作为一名八线网红,模特君无法像诸位科学界大牛那般改变世界,但我从来都没舍弃过对梦想的追求,指不定哪天我也能成为一线网红。。。
每每这样的晚上,我就会掰着手指头数一数:诺贝尔、菲尔兹、吉尼斯、格莱美、奥斯卡、劳伦斯、普立策、福布斯……我特么连一个都还没体验过呢!
生命真美好,仍然佯装饱含着无限的可能性。
本文由超级物理建模编辑整理
部份资料来始于网路