物理定律的本性读后感2000字

物理定律的本性
费曼是科学怪才,诺贝尔物理奖得主,充满热情的著名教育家,同时也是艺术家。我看过英文原版的《Surely You're Joking,Mr.Feynman!》,这是一本非常有趣的书,像费曼这么全才的人,实在是不多见。《物理定律的本性》这本书是费曼在康奈尔大学的一系列讲座的整理稿。他用引人入胜的方式,将普通人望而却步的自然科学知识讲得趣味盎然,他对于物理定律本性的认识更是让人印象深刻。全书240多页,共七章,主要包括引力定律、数学同物理的关系、守恒定律、对称性、过去和未来的区分、概率和不确定性以及物理定律新的发现内容。
引力实在是一个非常奇怪的东西,当初牛顿上帝般地抛出了万有引力。直到物理学的今天,去年(2016年)引力波的发现的确认,引力似乎总是充满着神奇的力量。平方反比定律使的两个天体之间的引力急剧的减小,然而即使到了宇宙的边缘,引力小到了微乎其微了,引力似乎仍然存在,仍然不会消失。在科幻电影《星际穿越》中,引力异常使得虫洞在土星附加出现,坠入黑洞的男主更是通过引力传递信息,最终使人类免遭毁灭,从而走上了救赎之路的。物理学未来的突破或许就在于引力的研究,或许引力会成为21世纪或以后几个世纪的物理学革命的乌云。
在第一部分“引力定律”中,费曼简单的介绍了哥白尼重新发现日心说,第谷的观测,开普勒三大定律的发现,这些基本的天文学历史。而关键是什么使得地球及其他几大行星围绕这太阳运行呢?天使推动说显然不能糊弄聪明的科学家,此时伽利略发现了伟大的惯性定律,最后还是牛顿解开了万物运行的秘密——万有引力。牛顿万有引力的发现,和观测符合的相当好,后来人们又根据引力的计算发现了海王星。而引力定律又能够很好地解释恒星系统,星系团的形成。引力定律的应用不是太多,而引力却蕴含这巨大的能量,这种能量人类的利用非常少,通过引力弹弓使飞船加速或减速。
让人们感到非常困惑不解的是,电力和引力一样,也遵循这平方反比定律。然而电力的强度却比引力强到惊人的程度。两者直接的差异有多大呢?下面这张图给出了形象的说明。
第二章主要讲了“数学同物理的关系”。数学给予物理定律基本的规则,物理定律无论如何都是要用数学来表达的。例如引力定律的表达可以不止一种方式,但是没有除了数学形式之外,能够更好的解释引力定律模型的。费曼告诉人们一个事实:要感受、领略、说明自然之美,缺乏数学的人是难以深刻理解的。因而,即使仅仅只是为了更好地认识自己,能够欣赏美的事物,我们也应该学习数学。
未来的冲击
数学是一种语言,同时也是一种推理。尤其是用数学预言对物理定律的推理,通过数学就可能把一条陈述同另一条陈述联系起来。之后在第二章里,费曼用牛顿《原理》中数学的形式的例子,精确地说明出了开普勒的行星定律:行星的矢径会在相等的时间内扫过相同的面积。
人类数学有两个基本起源,即巴比伦传统和古希腊传统。就纯数学而已,古希腊系统,欧几里得那样的,从一个公理出发,推导出整个数学世界无疑是完善的。但是对于物理学这样和现实世界联系紧密的学科来说,巴比伦的数学传统能够和物理学符合的更好。即便是巴比伦的数学传统,知道了所有的定理和它们之间的联系,也不能完全地认识到这些定理有共同的地方。
然而物理学和数学的不同又是如此的有趣而奇怪。物理定律的等价表达在数学上是没有任何不同的,而在物理学上却有着截然不同的认识。费曼用引力定律来加以说明。下面的三种陈述对我来说是全新的认识,至少把这三个放在一起来比较和讨论。
1.引力定律的牛顿表达,力依赖远距离外的什么东西。我的理解是一维的类似时间特性的线性因果律。即使相关性和因果性完全不同。
非常女生在线阅读在这里m和r的关系直接而强烈紧密:一个时刻的变化由另一个时刻的变化而决定。
2.场和势的方式。这是一种最大值效应,即力的方向沿着最强的势的运动方向。
这种方式是定域的。情况的变化仅仅取决与邻近的变化。
3.最小路径方式。这个是费曼最知名的路径积分求和的方式。
最后,费曼引用金斯的话总结和概况了数学和物理学之间的关系。物理学能够直接接触到世界之美,自然之美。然而想要欣赏这种美,需要对数学有足够理解的经验。
第三章“伟大的守恒定律”,在这一章中,守恒定律有两种基本的形式。一种是一个电荷从一处移动到另一处,有痕迹可循。另一种是一个电荷在一个地方消失,同时在另外一个地方出现。这两者大有不同,后一种是定域的。守恒最大之处在于既不会产生也不会消失,只是转移。这种转移没有目的,也没有方向。
守恒定律的应用和例子很多,比如化学反应,杠杆运动,中子蜕变为一颗质子、电子和一颗反中微子。数量的多少可以是变化的,然而能量却是守恒和固定的。
六大守恒定律:
①能量守恒,不依赖时间;
②线动量守恒,描述轨迹运动;国术联盟
③角动量守恒,不依赖空间;
④电荷守恒;
⑤重子守恒;
⑥轻子守恒,后三条守恒定律从计数意义上说是简单的。(《费曼物理学讲义第一卷》第4章能量守恒)
建国大业2017
第四章“物理定律中的对称性”。对称的似乎是简单的,人们生活中接触对称的事物很多很多。包括我们人的身体都是对称的。对称性的数学定义是一件东西进行操作之后和之前是没有什么不用的。这样以来,物理定律里的对称就是等效性,也就是物理定律的不同表达,不会引起任何差别。一个很好的例子就是牛顿第一定律。静止的状态和匀速直线运动
的状态是等效的,是不能做出区分的。火柴建筑的模型,用放大了的原木建造是不能行得通的。
在物理世界中,对称性很重要。但是有些常见的内容却不是对称的。例如,尺度的变动就是不对称的。将一个模型按照等比例放大或缩小倍数,那么放大或缩小的模型和原始的模型则可能出现巨大的不同。
对称性对于人们思维僵局的突破是很有贡献的,我们不必固守一种方式,使用不同的方式、途径、策略,只要最终的结果是相同的、没有差异的。那么,这些种种的路径就没有什么不同,区别就在于哪种好用,哪种适合就使用哪种。
过去和未来在人们日常生活中似乎是泾渭分明的。然而过去和未来真的那么清楚吗?一只杯子打碎了,你等待着它回到你手中的时刻,似乎是不可能的。在心理上,悔恨、遗憾、希望等将过去和未来明显地区分了出来。然而在物理世界中,如果原子的运动是不可逆的,那么我们仍然可以像我们的心理感受那么区分出过去和未来。然而,我们没有这样的定律。迄今为止的物理原理并不能告诉我们这种过去和未来的划分有什么区别。在书中费曼例举了分子无规则运动的情况,两种颜的分子在一定的时间后必然会趋于平衡。这种
过程是热力学第二定律描述的统计规律。然而,地球生命的起源,似乎是对这种说法的一种反例。无数的原子分子的毫无目的、毫无规则的运动,最终演化出了地球上最初的生命形态。以上内容构成了第五章“过去与未来的区分”。
攀枝花学院学报

本文发布于:2024-09-24 05:29:49,感谢您对本站的认可!

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