您应该在学校知道但可能不知道的10个物理事实

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1.熵不是度量混乱,而是概率


熵是一种无序的量度的想法根本无法解决问题。 假设我做一个面团,为此我将鸡蛋打碎并倒入面粉中。 然后我加入糖,黄油,并混合直到面团变得均匀。 哪个条件更有条理-面粉上的鸡蛋和黄油碎了,或者生了面团?

我会说面团。 但这是一个熵更大的状态。 如果您选择在鸡蛋上撒鸡蛋的选项-那么水和油呢? 分离时或剧烈摇动混合后,熵是否更高? 在该示例中,具有分离的物质的变体的熵较高。

熵定义为给出相同“宏观状态”的“微观状态”的数量。 微状态包含有关系统各个组件的所有详细信息。 宏观状态仅以一般信息为特征,例如“分为两层”或“平均均匀”。 面团的成分有许多不同的条件,混合后所有这些成分都会变成面团,但是混合后几乎没有条件可以分为鸡蛋和面粉。 因此,该测试具有更高的熵。 对于水和油的示例,其工作原理相同。 它们更容易分离,更难混合,因此分开的版本具有更高的熵。

2.量子力学不仅适用于小距离,而且很难在大距离观察


量子力学理论没有任何限制,根据它,它只能在短距离内工作。 碰巧的是,我们观察到的大型物体是由许多较小的物体组成的,这些物体的热运动会破坏所有典型的量子效应。 这个过程称为退相干,因此,我们通常在日常生活中看不到量子力学的表现。

但是量子效应是在跨越数百公里的实验中测量的,它们可以在相当稳定和寒冷的环境中远距离工作。 它们甚至可以扩展到整个银河系。

3.重粒子不会衰减到能量最小的状态,而是衰减到熵最大的状态


节省了能量。 因此,任何系统都试图使能量最小化的想法是没有意义的。 重粒子在可能时会衰减的原因是因为它们可以。 如果我们有一个重粒子(例如,一个介子),它会衰减成电子,介子中微子和反电子中微子。 相反的过程是可能的,但是它需要在一个地方收集三个衰变产物。 因此,其可能性很小。

但这并非总是如此。 如果将重粒子放在足够热的“汤”中,则合成和衰变可以达到平衡,其中重粒子的数量将不为零。

4.费曼图中的线没有描绘粒子路径,它们只是用于复杂计算的辅助图形。


我会定期收到一些人发来的电子邮件,这些人注意到,在许多费曼图中,脉冲都是分配给线的。 而且由于每个人都知道不可能同时以任意精度测量粒子的位置和动量,因此粒子运动线中没有任何点。 由此看来,粒子物理学是错误的!

但是粒子物理学很好。 费曼图是不同的,表示脉冲的图是用于动量空间的。 在这种情况下,这些线绝不与粒子路径连接。 一般而言。 这只是描绘某些积分的一种方式。

在某些费曼图中,这些线实际上表示粒子可以遵循的可能路径,但是即使在这种情况下,该图也无法指示粒子实际执行的操作。 为此,您必须进行计算。

5.量子力学是非本地的,但不能用于信息的非本地传输。


量子力学产生的非局部键在数量上要比非量子理论中的键强。 这就是爱因斯坦所说的“令人恐惧的远程行动”。

quantum,量子力学本质上也是随机的。 因此,尽管我们有这些令人惊叹的非本地连接,但它们不能用于发送消息。 根据爱因斯坦的说法,量子力学实际上与光速的限制完全兼容。

6.在高曲率而不是短距离的情况下,量子引力开始起作用。


如果我们评估量子引力效应的强度,我们会发现,在时空曲率与普朗克长度平方的倒数相当的情况下,它们不再是可忽略的。 这并不意味着可以在接近普朗克长度的距离处看到这些效果。 在我看来,混淆是由术语“普朗克长度”引起的。 普朗克长度是长度的单位,而不是特定对象的长度。

在此重要的是,“曲率到普朗克长度的平方反比的近似值”的陈述不依赖于观察者。 它不取决于您的运动速度。 量子引力在短距离开始起作用的想法的问题在于它与狭义相对论不相容。

在服务站中,长度可能会缩短。 对于一个速度足够快的观察者来说,地球看起来就像一块煎饼,其宽度小于普朗克的长度。 这将意味着我们要么必须注意到量子引力的作用,要么SRT是错误的。 证据反对这两种假设。

7.原子不会随着宇宙的膨胀而膨胀。 像莫斯科


宇宙的扩张非常缓慢,几乎没有效果。 它不会影响通过超过扩展力的相互作用而连接在一起的系统。 扩展能够分解的系统大于星系团的大小。 簇本身由于重力而保持在一起。 像银河系,太阳系,行星以及自然的原子。 后者由于原子相互作用而结合在一起,而原子相互作用比宇宙的膨胀要强得多。

8.虫洞是科幻小说,但黑洞不是


黑洞观测的证据令人信服。 天体物理学家以多种方式证实了黑洞的存在。

最简单的方法是计算您需要在一定体积的空间中收集多少质量,以便获得实际观察到的物体附近的运动。 当然,这本身并不意味着影响可见对象的黑暗对象是否具有事件范围。 但是,通过检查黑色物体发出的辐射,您可以看到事件视界与固体表面之间的差异。 黑洞也可以用作超强大的引力透镜,以验证其是否符合爱因斯坦广义相对论的预测。 因此,物理学家们非常感兴趣地等待着事件地平线望远镜的数据[该项目结合了世界各地的许多射电望远镜,以研究银河系的中心黑洞。 佩雷夫 ]。

也许我们知道的最重要的事情是黑洞是某些类型恒星坍缩的典型最终状态。 从广义上讲,它们很容易获得并且很难避免。

另一方面,虫洞是时空变形,由于自然过程而导致的蠕变是我们所不知道的。 而且,它们的存在需要负能量,这是没人能见过的,而且许多物理学家对此是否存有很大的怀疑。

9.您可以在有限的时间内陷入黑洞。 看起来好像永远需要


当您接近事件范围时,时间变慢,但这并不意味着您在到达事件范围之前就结束了下降。 只有位于一定距离的观察者才能看到这种减速。 您可以通过下降的时钟计算出陷入黑洞所需的时间。 结果是最终的。 您可能会陷入一个黑洞。 只是您外面的朋友永远看不到它。

10.在整个宇宙中,能量不是守恒的,但是这种影响是如此之小,以至于无法察觉。


我说过能量是保守的-但此陈述仅在某种近似下是正确的。 在宇宙不会随时间变化的宇宙中,这将是完全正确的。 但是我们知道,在我们的宇宙中,空间在膨胀,这种膨胀违反了能量守恒定律。

但是,这种违规非常小,以至于在地球上进行的任何实验都无法看到。 要注意这一点,您需要长时间观察很长的距离。 如果这种效果更强,我们很久以前就会注意到宇宙正在膨胀! 因此,不要在电费单上指责宇宙,而只需在打开空调时关闭窗户。

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Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN425395/


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