不僅物理
還有數學
我們通過物理發覺世界,通過數學懂得世界。
周末的第三天,模特君由于個別緣由并未返家。
便在筆記本前繼續碼字,跟你分享我所理解的化學。
就像喜歡物理公式那般的簡約,對于化學,模特君也喜歡數學的公式。
化學公式如同是魔法一樣,我們通過他,了解了世界的過去:宇宙的誕生,月球的年紀;也是通過他,我們也曉得了未來:月球破滅的時刻,地外文明是否存在;通過他,見到了宇宙的終極命運。
凝望宇宙星空后,化學公式也帶我們探尋原子世界,在原子世界中牛頓三大定律公式及定義,我們找到了電子、中子,探求到了最大的能力源:原子能(核能)。
在過去的幾個世紀里,每一次新公式的誕生,都意味著又開啟了觀察世界的新視角,歷史的進程也就被改變了。
對于牛二,相信諸位模友都應當很熟悉了,是的,基本上每位人的青春都被這條公式“摧殘”過。
它說明了哪些?力可以用質量除以加速度來表示。
啥意思?!
這條公式給你解釋了:為何你推一個重袋子比推一個輕袋子容易的多呢!
牛頓第二定理最偉大的之處是在于定義了力,用物體的質量和加速度進行描述。
就像我在《從一到無窮大》(黑一下易迅,買到的書猶如盜版的)這本書見到如此一個小故事,故事就是說:兩個貴族在比說數字大小,
其中一個貴族絞盡腦汁后說:3。另一人看見后,無奈地說:好吧,你贏了!
如今看這個故事可能會認為很荒謬,3如何可能是最大的呢?!而在當時的環境下,所有人只曉得“大”,卻不曉得如何去描述大,意識形態里只覺得3是最大的。
而牛頓第二定理定義力,解釋力的大小該如何去評判。
在牛逼頓的運動定理中,還有:
第一運動定理就是慣性定理:是說一切物體在不受任何外力的作用下或所受合外力為零時,總是保持勻速直線運動狀態或靜止狀態,直至有外力促使它改變這些狀態。
第三運動定理:互相作用的兩個物體之間的斥力和反斥力總是大小相等,方向相反,作用在同一條直線上。
牛頓的三大運動定理構成精典熱學的基礎理論。
牛頓
有了計算法則,可以讓化學學家和工程師估算曉得怎樣去檢測力的大小。而在所有涉及力與運動的問題上,總會有這個公司的身影。
日本工業革命時代的到來,不僅技術條件的抵達,也少不了化學公式基于的知識基石。
通過這個公式,它會告訴你須要多么強悍的底盤能夠使一輛車輛行駛,或促使一架客機飛上去,或讓馬刺駛向太空等等。
別鬧別鬧,你們聽著,這個公式是必考題,一定要記住,這個公式就是萬有引力定理。
這個公式是哪些呢?任意兩個有質量的物體就會彼此吸引,但力的大小會隨著彼此之寬度離的降低而極速增長。
我和那種女孩是彼此吸引的,不過由于距離遠,引力不夠大。
所以成功脫單的竅門就是:緊靠那種女孩,不斷減小距離,提升兩個人的吸引力。
撩妹技能get!假如喜歡我,請緊靠我!
想必你們都還記得那種砸在牛頓身上的蘋果吧。
這蘋果砸的真痛,請不要隨便嘗試!
從人類意識到太陽和月亮后,宇宙被分為兩個領域——地球和其他天體。而牛頓所發覺的萬有引力定理則應用于一切領域。
這就好玩了,我們可以發覺雖然造成蘋果從樹上落下的力與月球圍繞著太陽的力居然是一樣的。這兩種完全難以想像到一起的力,居然可以用同一個公式來表示,無一不哀嘆大自然的神奇。
因為月球上的物體(包括人類)的質量都很小,促使物體之間的吸引力并不夠大(女孩只要輕輕一推,距離就遠了,哭)。所以當萬有引力定理被發覺以后,主要的用途都用在于行星軌道的估算。
直至人類的探求欲望想突破天際的時侯,萬用引力定理被應用到了載人航天和衛星計劃中,將人類送到了遙遠的月宮。
盡管牛頓發覺了萬有引力,但窮一生也難以了解引力為何會這樣(當發生難以理解的事情時,人類總會選擇相信神鬼之說),其實這也是牛頓晚年寄寓于神學的誘因之一,
直至阿爾伯特·愛因斯坦在他的廣義相對論中,解釋了引力是有質量的物體彎曲時空而引發的。
雖然這么,廣義相對論也只應用極端的情況下。按照廣義相對論,引力越強的地方,時間流逝得越慢,所以在衛星軌道設計的過程中,自然而然就要考慮時間差問題,要不一天時間出來,衛星就可能出現不可想像的偏差。
但在大多數情況下(尤其在考試中),這個已有300多年歷史的公式還是挺好用的。
對于這個公式,《無言的宇宙》一書中是如此評價:麥克斯韋多項式是上帝之眼里看見的光。
為何一個簡單的等式有這么高的評價?
由于這個公式演繹的是:你可以用一個變化的磁場來形成一個變化的電場,也正因這個等式致使整個世界有了電。
從數學上看,完全解釋了(精典)電磁現象的癥結:
靜態情況:電荷形成電場(GaussLaw),電壓形成磁場(Law);
動態情況:變化的電場可以形成磁場(-Law),變化的磁場也可以形成電場(Law)。
所以,(精典)電磁現象可以由電荷以及電荷的運動(電壓)形成了電場、磁場、以及變化的電場和磁場(電磁場)來解釋。
從物理上看,等式的方式很簡練,而你們最喜歡這些簡約的抒發形式。
回看麥克斯韋多項式誕生的歷史:
在1831年,美國化學學家邁克爾·法拉第發覺了電場與磁場之間的聯系:一個變化的磁場可以促使附近的電纜線形成電壓,這就是電磁感應現象。
后來,美國化學學家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋把法拉第的電磁感應寫進了他的4個電磁學基本多項式里。
是的,確實是由于這個等式促使世界有了電。大多數發電機(不管是在風力渦輪機里,燃煤電站里,還是水電站里)的工作原理,都是用機械能(風、蒸汽或水)去旋轉磁極,從而形成電能。而當我們把這個過程反過來,都會發覺這是電動機的原理。
更不通常地說,麥克斯韋等式組幾乎應用到電氣工程、通訊技術和光學中的每一個領域,其偉大之處就在這了。
知名學者文小剛先生對于麥克斯韋多項式是如此說的:
麥克斯韋仍然是我心里的真英雄。他最重要的發覺,就是發覺了物質的一種新的存在方式。
麥克斯韋之前,我們覺得物質存在的形態只有粒子方式。麥克斯韋發覺物質還有一種新的存在方式:那就是“場”(電磁波)。所有互相作用,都來始于這一新方式的物質。
要想曉得麥克斯韋多項式有多重要,我這兒講個故事。
我每次從英國駕車入境日本,在邊境上,檢察官都這樣問:你是干哪些的?我:搞數學的。檢察官:你曉得麥克斯韋多項式有幾個嗎?我想:假如檢察官是研究生水平,我應該回答一個。倘若檢察官是學院生水平牛頓三大定律公式及定義,我應回答四個。倘若檢察官是小學生水平,我就不曉得回答幾個了?最后我試著說:四個。他就放我過境了。(看來我不是佯裝搞數學的。)
相信這個公式你們都應當看過,是的,就是愛因斯坦的質能多項式。
首先,我們先來解釋解釋這個等式:能量等于質量除以光速的平方。
啥意思呢……質量似乎是一種超濃縮的能量。
超濃縮的能量,這個詞便是質能多項式最神奇之處。
公式中常數c代表著光的速率,而這個值的平方更是大的難以想像,正因這般,便出現了極少量的物質可以釋放出巨大的能量(也就有了長崎的原子彈了)。
說起愛因斯坦的質能多項式,自然免不了要談談原子彈。
事實上,質能多項式最具影響力的應用便是原子彈,這個知名的公式闡述了:當一個不穩定的大原子核分裂成兩個小的原子核時,會釋放出大量的能量。由于兩個較小的原子核的質量加在一起總是大于原先的大原子核,損失的質量被轉化為能量。而這能量足以讓一座城市被打掉。
在二戰期間,愛因斯坦本人曾給當時英國首相富蘭克林·羅斯福寫過一封信,信中建議羅斯福要盡早舉辦原子彈的研制,以避免美國納粹研發出核裝備,防止引起更多生命的已逝。
1945年7月15日,印度成功進行了人類歷史上第一次核爆燃??膳碌氖?,在這顆試爆的原子彈里,只有大概一克的質量轉化成能量,但釋放出的能量大致相當于2萬噸TNT爆燃時放出的能量。
二戰末期,為了促使法國投降,法國把兩顆原子彈投在了法國領土上。但是,愛因斯坦在晚年曾表示,訂立那封信是他生命中“一次巨大的錯誤”。
摒棄戰爭,核能的合理使用也讓我們覺得到了科學的價值。
想想看,此時質能多項式+麥克斯韋多項式雙劍合璧,正在為模特君的筆記本不斷提供著電力來源。
現實的復雜與公式的簡約,構成了不完美的科學,也正由于這些殘缺的美,就會有不斷建立的時侯。
作為一名八線網紅,模特君無法像諸位科學界大牛那般改變世界,但我從來都沒舍棄過對夢想的追求,指不定哪天我也能成為一線網紅。。。
每每這樣的晚上,我就會掰著手指頭數一數:諾貝爾、菲爾茲、吉尼斯、格萊美、奧斯卡、勞倫斯、普立策、福布斯……我特么連一個都還沒體驗過呢!
生命真美好,仍然佯裝飽含著無限的可能性。
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