部分思考问题的提示与解答241113

文化   科学   2024-11-13 10:17   吉林  

物理思考问题v240827

大致填几个坑,这篇给出6个问题的大致解答:

1.我们知道地球是绕着太阳转的,可以通过测量参数来求得中心天体(太阳)的质量,那么可不可以反过来以地球为参考系(中心天体)计算地球的质量呢?

2.在经典力学和狭义相对论中,所有惯性系中的物理学定律具有相同的形式,这个形式是指哪些?如何理解?

3.一个均质圆环内径是r,外径是R,加热这个圆环,已知热胀冷缩,那么r和R如何变化?

4.麦克斯韦速度分布律中的速度参数可以无穷大,是否与物体最大速度是光速矛盾?

5.思想实验薛定谔的猫中的“观测”是什么意思?

6.相对论为什么能允许质量为0速度为c的粒子存在?

我们知道地球是绕着太阳转的,可以通过测量参数来求得中心天体(太阳)的质量,那么可不可以反过来以地球为参考系(中心天体)计算地球的质量呢?

答案是不可以的,这个问题是以前(好像很久了)一个高中生问的,他去问老师,他老师也没跟他说清楚,就在某群里询问,这个解答很简单,就是两体系统并没有严格的中心天体,两体系统实际上是在围绕两体的质心运动,我们把地球的轨道半径近似为日地距离是合理的,因为在日地系统中,日地质心在太阳内部,并且很靠近太阳中心,但是把太阳的轨道看成日地距离就不行了,日地系统的太阳的轨道半径是太阳中心到质心的距离。


在经典力学和狭义相对论中,所有惯性系中的物理学定律具有相同的形式,这个形式是指哪些?如何理解?

这个问题也很简单,物理学定律无非就是F=ma,p=mv,M=r×F等式子和描述,公式的形式都是一样的,只不过数值是在相应的参考系中的,以前还有一个经典的做功问题:人在飞机上,以地面为参考系飞机对人做功W=Fx,以飞机为参考系,人静止,做功为W=F×0=0,这是正确的结果,不是悖论,因为参考系不同,但是不同的惯性系都有着相同的物理学定律。


一个均质圆环内径是r,外径是R,加热这个圆环,已知热胀冷缩,那么r和R如何变化

大多数人的第一反应是热胀冷缩,r和R都应该变大,但实际上也是要分材料的,武林外传里就有一个热胀冷缩的片段,大嘴被误戴枷锁,老白用热水利用热胀冷缩原理来把圈变大,结果就是枷锁膨胀不仅外径R变大了,也向内膨胀把r变小了,也可以想想甜甜圈,所以这个问题并没有严格的结果,只能说和材质有关。


麦克斯韦速度分布律中的速度参数可以无穷大,是否与物体最大速度是光速矛盾?

麦克斯韦速率分布(见:“麦克斯韦分布”)其实只适用于低温系统,它可以由相对论性Maxwell-Juttner分布(见:“相对论理想气体动量分布和状态方程”)在低温近似下得到,而在低温系统中,高速粒子很少,可以看分布在高速时的粒子分布几乎是0,这对我们的计算并没有实质上的影响,甚至我们把Maxwell分布取光速截断也是可以的,不过无穷更好计算。


思想实验薛定谔的猫中的“观测”是什么意思?

薛定谔的猫也算是个人尽皆知的实验了,但是也总有人不理解,比如不能打开的话,那就放个摄像机或者用其他手段来看结果呗,在薛定谔的猫的实验中,有一个关键的点就是“观测”,他们确实找对了关键点,但是没有明白什么是关键点。

这个思想实验中的“观测”是一切与外界的相互作用,想要观测到结果,就必须有相互作用,包括外界的粒子冲进去,里面的光子走出来(比如通过摄像机等)都算内外的相互作用,所以在内外没有相互作用的情况下,结果依然无法观测。


相对论为什么能允许质量为0速度为c的粒子存在?

这个在“狭义相对论20:经典波与德布罗意波”中写到了,这里不写了


Cosmos and Us
物理是世界上至高无上的艺术。在这里,我会谈论这个世界中最基本的艺术:一种叫做物理学的艺术。这里有宇宙诞生、基本粒子与宇宙结构、天体塌缩到黑洞、黑洞蒸发的故事。我会从大爆炸说起,直到现在,到……未知的未来……以及谈论科学与我们的生活。
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