物理需要生活的常识吗我们为什么要学习物理
能点进来观看这篇文章的朋友都知道,许多自然现象都是物理定律在起作用,或者是物理定律的一种现象,又或者物理定律就是对自然现象的归纳。
正文开始之前大家思考一个问题:宇宙诞生之后,是先有的种种迹象,还是先有的各种定律。
物理定律通常都需要大量复杂的实验来进行验证,在当今社会,通常需要高性能的计算机来算出正在发生什么,并跟踪重要参数。
当舒梅克-利维9号彗星在1994年7月高速冲进木星浓厚的大气层然后爆炸时,对这场爆炸制作的最精确的计算机模型结合了各种物理定律:流体力学、热力学、运动学和万有引力定律。
气候和天气代表了另一方面的例子——复杂(和极难预言的)现象。但是约束它们的基本定律仍然在起作用。
木星大红斑是已经肆虐了至少350年的强气旋,驱动它的是与地球上和太阳系其他地方产生风暴的相同的物理过程。
另一类普遍真理是守恒定律,其中某些测量量在任何情况下都保持不变。
最重要的三个是质量和能量的守恒、线性动量和角动量的守恒,以及电荷的守恒。这些定律的证据既存在于地球上,也存在于我们已经想到和看到的任何地方——从粒子物理微观领域到宇宙大尺度结构这样的宇观结构。
尽管有这么多引以为傲的成果,但我们对宇宙的了解也不是完美无缺的。我们无法看到、触摸或感受到我们在宇宙中测量到的85%的引力来源。
而神秘的暗物质,除了它对我们可见物质的引力,仍未被真正探测到,它可能是由我们尚未发现或识别的奇异粒子组成。
然而,少数天体物理学家并不同意,而且认为并不存在暗物质——你只需要修改牛顿万有引力定律,他们认为简单地在方程中加入一些成分,一切都会解决的。
也许有一天我们会知道,牛顿的万有引力定律确实需要调整,不过那也没关系,这事儿已经发生过一次了。
爱因斯坦在1916年发表的广义相对论在某种方式上扩展了牛顿的引力定律,从而使之也适用于极大质量的物体。牛顿本人的万有引力定律在这个扩展后的领域中失效了,这是他当时所不知道的领域。
我们由此得到的教训是,我们对定律的信心,取决于测试和验证条件的范围。适用的范围越广,定律在描述宇宙时就越有说服力和解释力。
对于日常所见的一般引力条件,牛顿定律是很有效的。
它在1969年把我们带到月球上,并安全地返回地球。对于黑洞和宇宙大尺度结构,我们需要广义相对论。
如果你把低质量和低速度代入爱因斯坦的方程式,它们实际上(或者更确切地说是在数学上)又变成了牛顿方程——在我们对已有定律的持续理解中,我们对物理定律普适性的信心又进一步增强了。
对科学家来说,物理定律的普适性使宇宙成为一个出奇简单的所在。
相比之下,人性——心理的领域——是无限而不可捉摸的。
比如恋爱当中的姑娘和小伙子的心理博弈;
求职者和应聘者的心理博弈;
又比如在美国,地方学校的董事会就课堂上讲授的科目进行投票。在某些情况下,选票是根据文化、政治或宗教潮流的一时冲动而投下的。
在世界各地,不同的信仰体系会导致政治上的差异,而这些分歧并非总能和平解决。
物理定律的力量和美在于它们无处不在,无论你是否选择相信它们。 换句话说,除了物理定律之外,其他的都只是个人观点。
不只是科学家们的争论,我们也经常会争论,也会有很多争论。但当我们这样做时,我们通常表达的是一些最前沿的观点,这些观点通常涉及对不充分数据的解读。
无论何时何地,只要讨论中能够援引物理定律,那么这时的辩论保证是简短的:不对,你关于永动机的想法永远无效,它违反了久经考验的热力学定律;
你也无法建造时间机器回到与你初恋相遇的那一刻,这违反因果律;
如果不违反动量定律,无论是否坐在莲花台上,我们都不能无缘无故地悬浮在地面之上。
我们生活在一个充满神奇和奥秘的世界中。在这个世界里,有一些基本的原理和规律,它们像指南针一样,为我们的生活和探索提供了方向。
物理规律它揭示了我们周围世界的各种现象背后的原理和规律。从最简单的物体运动,到复杂的宇宙现象,物理学都有着它独特的解释。
不过这些定律是如何应用到我们的生活中的呢?
举个例子,赛车比赛是需要考虑到空气阻力和摩擦力等因素的,而这些都是根据物理定律得出的结论。通过了解这些物理定律,才能更好地控制汽车,保证行车安全,取得更好的成绩。
而太阳能热水器利用太阳能来加热水,这其中涉及到了光的传播、物体的吸热等物理知识。通过这些物理定律,太阳能热水器能够有效地利用太阳能,为我们的家庭提供热水。
此外,物理学在科学研究中也发挥着至关重要的作用。无论是在医学、工程、还是在环境科学等领域,物理学都有着广泛的应用。比如,医学中的影像学技术,如X光、MRI等,都是基于物理学的原理和定律。
物理学并不仅仅是一堆公式和理论。它更是一种思考方式,一种理解和探索世界的方法。通过学习物理学,我们可以更深入地理解我们周围的世界,了解宇宙和世界运行的规律,从而更好地应对生活中的各种挑战。