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史上最强物理学科普!!!【完整版,长文,附全球最前沿实验室多图】

HOTKING2019-10-28 14:06:49.0物理学

物理所微加工实验室电子束曝光系统 物理所极端条件实验室高频电磁感应炉 我一生所有的骄傲与高潮 不过是你眼中的星辰大海

“唯有宇宙和人类的愚蠢是永恒的”

这是关于物理学的最强科普(完整版)

本文素材主要摘录自加来道雄的《Hypersapce》和丘成桐的《The Shape of Inner Space》。凭籍本文,回顾一下两百年来的科学史,看看那些代表着人类最高心智的数学家、物理学家们前仆后继探究宇宙本源的奇妙历程,并向他们致以最崇高的敬意!

《Hypersapce》和《The Shape of Inner Space》

这是一部壮丽的物理史诗,这是一串光耀后世的姓名

他们是:牛顿,高斯,黎曼,麦克斯韦尔,爱因斯坦,杨振宁,罗摩奴詹,霍金,维藤……(且慢,最近十年,我们只能在娱乐版看到的杨老师,居然可以和那些大师比肩吗?可以的!以杨老师和他的学生命名的杨-米场,即所谓标准模型,成功地解释、整合了四种自然力中的三种)

第五届索尔维会议合影

后排左起:A.皮卡尔德,E.亨利厄特,P.埃伦费斯特,Ed.赫尔岑, Th.顿德尔(德康德),E.薛定谔,E.费尔夏费尔德,W.泡利,W.海森堡,R.H.否勒,L.布里渊

中排左起:P.德拜, M.克努森,W.L.布拉格, H.A.克莱默,P.A.M狄拉克, A.H.康普顿,L.德布罗意,M.波恩,N.玻尔

前排左起:I.朗缪尔,M.普朗克,居里夫人,H.A.洛伦兹,A.爱因斯坦,P.朗之万,Ch.E.古伊,C.T.R.威尔逊,O.W.里查逊

上世纪初,一位比利时的实业家欧内斯特·索尔维创立了索尔维会议。1911年,第一届索尔维会议在比利时布鲁塞尔召开,以后每3年举行一届。1927年10月,第五届索尔维会议召开,因为发轫于这次会议的A.爱因斯坦与N.玻尔两人的大辩论,这次索尔维会议被冠之以“最著名”的称号。


那么,这些智慧的头脑到底有多智慧?

我们普遍接受这样一个结论,即我们现存的这个宇宙起源于一次大爆炸,英文叫做“Big Bang!”

备注1:

在当今的科学界,支持大爆炸理论是压倒性的共识, 然而在二十世纪二十至三十年代,几乎每一个主流宇宙学家都更喜欢稳恒态理论,还有很多人指责说大爆炸理论提出的宇宙在时间上的开端是将宗教概念引入了物理学中。

稳态理论是物理宇宙学中的一个宇宙模型假说,与大爆炸理论同时出现。稳态理论假设,随着宇宙扩张,新的物质会不断产生,使宇宙符合完美宇宙学原理(Perfect Cosmological Principle)。随着越来越多的天文学与物理学证据支持大爆炸理论,稳态理论目前已经被视为是过时的假说。

但是,原子物理学家绝不可以止步在如此初级的常识上。他会告诉你,创世的刹那,是如下的演化阶段:

话说:一切,开始于10E^- 43 秒……(10的负43次方秒,也称为普朗克时间2,人类已知的最小时间存在。普朗克时间=普朗克长度/光速。光速定义值:c=299792458m/s=299792.458km/s。请注意了,这是一个定义值,而不是一个测量值。

普朗克

备注2:

马克斯·普朗克是德国著名的物理学家和量子力学的重要创始人,和爱因斯坦并称为二十世纪最重要的两大物理学家。普朗克十分具有音乐天赋,他会钢琴、管风琴和大提琴,还上过演唱课,曾在慕尼黑学生学者歌唱协会(Akademischer Gesangverein Munchen)为多首歌曲和一部轻歌剧(1876年)作曲。但是普朗克并没有选择音乐作为他的大学专业,而是决定学习物理。

普朗克常数


普朗克常数记为h,是一个物理常数,用以描述量子大小。在量子力学中占有重要的角色,马克斯·普朗克在1900年研究物体热辐射的规律时发现,只有假定电磁波的发射和吸收不是连续的,而是一份一份地进行的,计算的结果才能和试验结果是相符。这样的一份能量叫做能量子,每一份能量子等于普朗克常数乘以辐射电磁波的频率。

普朗克常量-内部结构模型图

言归正传,创世的刹那: