米游社 · 崩坏学园2

「崩崩故事汇」科学系列装备篇(更新中)

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文章发表:05-26 最后编辑:05-28

故事汇第八期,科普一下科学系列的装备吧~

七月和八月有个考试,这期间可能会停更或者更的少点啦

★对了对了 粉丝达到两百会开个帖子抽两张月卡呢!

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5.贝克勒尔的可乐

安东尼·亨利·贝克勒尔

贝克勒尔(放射性活度的国际单位)

【放射性的发现】

第一位发现放射性的是法国物理学家亨利·贝克勒尔(Henri Becquerel),他是研究荧光和磷光的专家。

1896年初,伦琴发现X射线的消息传到巴黎,一个偶然的机会使他遭遇上放射性问题。当时法国有一位著名数学物理学家叫彭加勒,收到伦琴的通信后,在法国科学院1896年1月20日的例会上向与会者报告了这件事,展示了伦琴的通信和X光照片。贝克勒尔正好在场,他问彭加勒,这种射线是怎样产生的?彭加勒回答说,似乎是从真空管阴极对面发荧光的地方产生的,可能跟荧光属于同一机理。彭加勒还建议贝克勒尔试试荧光会不会伴随有X射线。于是第二天贝克勒尔就在自己的实验室里开始试验荧光物质会不会辐射出一种看不见却能穿透厚纸使底片感光的射线。他试来试去,终于找到了一种物质具有预期效果。这种物质就是铀盐。贝克勒尔拿两张厚黑纸,把感光底片包起来,包得那样严实,即使放在太阳底下晒一天,也不会使底片感光。然后,他把铀盐放在黑纸包好的底片上,又让太阳晒几小时,就大不一样,底片显示了黑影。为了证实是射线在起作用,他特意在黑纸包和铀盐间夹一层玻璃,再放到太阳下晒。如果是由于某种化学作用或热效应,隔一层玻璃就应该排除,可是仍然出现了黑影。于是贝克勒尔肯定了彭加勒的假定,在法国科学院的例会上报告了实验结果。又过了几天,贝克勒尔正准备进一步探讨这种新现象,巴黎却连日天阴,无法晒太阳,他只好把所有器材包括包好的底片和铀盐都搁在同一抽屉里。也许是出于职业上的某种灵感,贝克勒尔突然产生了一个念头,想看看即使不经太阳照晒,底片会不会也有变黑的现象。于是他把底片洗了出来。哪里想到,底片上的黑影真的十分明显。他仔细检查了现场,肯定这些黑影是铀盐作用的结果。贝克勒尔面对这一突如其来的现象,很快就领悟到,必须放弃原来的假设,这种射线跟荧光没有直接关系,它和荧光不一样,不需要外来光激发。他继续试验,终于确证这是铀元素自身发出的一种射线。他把这种射线称为铀辐射。铀辐射不同于X射线,两者虽然都有很强的穿透力,但产生的机理不同。

05-26
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同年5月18日,他在法国科学院报告说:铀辐射乃是原子自身的一种作用,只要有铀这种元素存在,就不断有这种辐射产生。这就是发现放射性的最初经过。这一发现虽然没有伦琴发现X射那样轰动一时,但其意义还是很深远的。因为这一事件为核物理学的诞生准备了第一块基石。贝克勒尔的发现实在是太偶然了。如果不是彭加勒在法国科学院例会上介绍X射线的发现;如果贝克勒尔没有跟彭加勒谈话;如果贝克勒尔没有把铀盐当作试验对象;如果2月26-27日这几天巴黎不是阴雨天;如果贝克勒尔没有把未曝光的底片置于铀盐下搁在抽屉里;如果他不是下意识地或者好奇地把没有曝光的底片也拿来冲洗,也许贝克勒尔就不会发现放射性了。如果那样的话,放射性就不知什么时候、由谁来发现了,而放射学和核物理学的历史必将改写。很多人说,巧合使贝克勒尔交了好运。贝克勒尔发现放射性当然也有一定的偶然性,但贝克勒尔自己却常对人说:在他的实验室里发现放射性是“完全合乎逻辑的。”这个逻辑指的就是必然性。
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我老看成贝纳勒斯
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3.麦克斯韦的妖精

【麦克斯韦妖】

物理学假想的能探测并控制单分子运动的机制

麦克斯韦妖(Maxwell's demon),是在物理学中假想的妖,能探测并控制单个分子的运动,于1871年由英国物理学家詹姆斯·麦克斯韦为了说明违反热力学第二定律的可能性而设想的。

中文名

麦克斯韦妖

外文名

Maxwell's demon

学科

物理学

【简介】

麦克斯韦妖(Maxwell's demon),是在物理学中假想的妖,能探测并控制单个分子的运动,于1871年由英国物理学家詹姆斯·麦克斯韦为了说明违反热力学第二定律的可能性而设想的。

当时麦克斯韦意识到自然界存在着与熵增加相拮抗的能量控制机制。但他无法清晰地说明这种机制。他只能诙谐地假定一种“妖”,能够按照某种秩序和规则把作随机热运动的微粒分配到一定的相格里。麦克斯韦妖是耗散结构的一个雏形。

可以简单的这样描述,一个绝热容器被分成相等的两格,中间是由“妖”控制的一扇小“门”,容器中的空气分子作无规则热运动时会向门上撞击,“门”可以选择性的将速度较快的分子放入一格,而较慢的分子放入另一格,这样,其中的一格就会比另外一格温度高,可以利用此温差,驱动热机做功。这是第二类永动机的一个范例。

在1981年,Bennett的论文表明,麦克斯韦妖控制“门”使分子从一格进入另一格中的耗散过程,并不是发生在衡量过程中,而是发生在妖的对上个分子判断“记忆”的去除过程,且这个过程是逻辑不可逆的。

05-26
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【第二类永动机】
在热力学第一定律问世后,人们认识到能量是不能被凭空制造出来的,于是有人提出,设计一类装置,从海洋、大气乃至宇宙中吸取热能,并将这些热能作为驱动永动机转动和功输出的源头,这就是第二类永动机。
历史上首个成型的第二类永动机装置是1881年美国人约翰·嘎姆吉为美国海军设计的零发动机,这一装置利用海水的热量将液氨汽化,推动机械运转。但是这一装置无法持续运转,因为汽化后的液氨在没有低温热源存在的条件下无法重新液化,因而不能完成循环。
19世纪20年代法国工程师尼古拉·卡诺设计了一种工作于两个热源之间的理想热机——卡诺热机,即经典的“卡诺循环”。卡诺热机从理论上证明了热机的工作效率与两个热源的温差相关。德国人鲁道夫·克劳修斯和英国人开尔文在研究了卡诺循环和热力学第一定律后,提出了热力学第二定律。这一定律指出:不可能从单一热源吸取热量,使之完全变为有用功而不产生其他影响。热力学第二定律的提出宣判了第二类永动机的死刑,而这一定律的表述方式之一就是:第二类永动机不可能实现。
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7.拉格朗日的轮回

【主要贡献】

主要贡献

拉格朗日在数学、力学和天文学三个学科中都有重大历史性贡献,但他主要是数学家,研究力学和天文学的目的是表明数学分析的威力。全部著作、论文、学术报告记录、学术通讯超过500篇。

拉格朗日的学术生涯主要在18世纪后半期。当对数学、物理学和天文学是自然科学主体。数学的主流是由微积分发展起来的数学分析,以欧洲大陆为中心;物理学的主流是力学;天文学的主流是天体力学。数学分析的发展使力学和天体力学深化,而力学和天体力学的课题又成为数学分析发展的动力。当时的自然科学代表人物都在此三个学科做出了历史性重大贡献。

05-27
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【数学】
数学分析的开拓者
牛顿和莱布尼兹以后的欧洲数学分裂为两派。英国仍坚持牛顿在《自然哲学中的数学原理》中的几何方法,进展缓慢;欧洲大陆则按莱布尼兹创立的分析方法(当时包括代数方法),进展很快,当时叫分析学(analysis)。拉格朗日是仅次于欧拉的最大开拓者,在18世纪创立的主要分支中都有开拓性贡献。
【变分法】
这是拉格朗日最早研究的领域,以欧拉的思路和结果为依据,但从纯分析方法出发,得到更完善的结果。他的第一篇论文“极大和极小的方法研究”(Recherches sur la méthode demaximis et minimies)[2]是他研究变分法的序幕; 1760年发表的“关于确定不定积分式的极大极小的一种新方法”(Essai d'unenouvelle méthode pour déterminer les maxima et les minima desformules integrales indéfinies)[3]是用分析方法建立变分法的代表作。发表前写信给欧拉时,称此文中的方法为“变分方法”(themethod of variation)。欧拉肯定了,并在他自己的论文中正式将此方法命名为“变分法”(the calculus of variation)。变分法这个分支才真正建立起来。
拉格朗日方法是对积分进行极值化,函数y=y(x)待定。他不像欧拉和前人用改变极大或极小化曲线的个别坐标的办法,而是引进通过端点(x1,y1),(x2,y2)的新曲线y(x)+δy(x),δy(x)叫曲线y(x)的变分。J相应的增量△J按δy,δy′展开的一、二阶项叫一次变分δJ和二次变分δ2J。他用分析方法证明了δJ为零的必要条件就是欧拉方程
他达继续讨论了端点变动时的情况以及两个自变量的重积分的情况,使这个分支继续发展。1770年以后,拉格朗日达研究了被积函数f包含高阶导数的单重和多重积分时的情况,已发展成为变分法的标准内容。
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【天体力学】
天体力学的奠基者
天体力学是在牛顿发表万有引力定律(1687)时诞生的,很快成为天文学的主流。它的学科内容和基本理论是在18世纪后期建立的。主要奠基者为欧拉,A.C.克莱罗(Clairaut)、达朗贝尔、拉格朗日和拉普拉斯。最后由拉普拉斯集大成而正式建立经典天体力学。拉格朗日一生的研究工作中,约有一半同天体力学有关,但他主要是数学家,他要把力学作为数学分析的一个分支,而又把天体力学作为力学的一个分支对待。虽然如此,他在天体力学的奠基过程中,仍有重大历史性贡献。
首先在建立天体运动方程上,拉格朗日用他在分析力学中的原理和(16),(17)式,建立起各类天体的运动方程。其中特别是根据他在微分方程解法的任意常数变异法,建立了以天体椭圆轨道根数为基本变量的运动方程,仍称作拉格朗日行星运动方程,并在广泛应用,此方程对摄动理论的建立和完善起了重大作用,方程在1780年获巴黎科学院奖的论文“彗星在行星作用下的摄动理论研究”(Recherches sur la théorie des perturbations queles comètes peuvent éprouver par l'action des planètes)[13]中给出,得到达朗贝尔和拉普拉斯的高度评价。另外在一篇有关三体问题的获奖文章中[8],把三体问题的运动方程组第一次降到七阶。
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19.时间旅行者的宴会

外祖母悖论

外祖母悖论,即祖父悖论,是有关时间旅行的悖论。由法国科幻小说作家赫内·巴赫札维勒(René Barjavel)在1943年小说《不小心的旅游者》(Le Voyageur Imprudent)中提出。

悖论情形如下:假如你回到过去,在自己父亲出生前把自己的祖父母杀死,但此举动会产生一矛盾的情况:你回到过去杀了你年轻的祖母,祖母死了就没有父亲,没有父亲也不会有你,那么是谁杀了祖母呢? 或者看作:你的存在表示,祖母没有因你而死,那你何以杀死祖母?

这就是祖母悖论宽矛盾。

中文名:外祖母悖论

外文名:Grandfather paradox

类别:科学言论

属性:科学假设

解释:爱因斯坦相对论

又名:祖父悖论

【物理中的祖父悖论】

「平行宇宙」

物理学家认为,也许世界是由无数个平行宇宙组成的,而当某人回到过去杀你的祖父母时,此人杀的其实是另一个宇宙的人(或者你的这个举动也可以创造一个新的平行宇宙),而此人的“祖父”或“祖母”的死只会使那个平行宇宙的此人不再存在,而这个平行宇宙的此人则平安无事。

在量子物理中,“多个世界(世界线理论)”理论可以如此理解:对于每一个似乎随机的事件来说,只要它的可能性不是零,它所有可能的情形都会在不同的平行世界中发生,造成历史的分支。物理学家大卫·多伊奇(David Deutsch)认为,当你回到过去去杀你的祖父母时,你其实进入了另一个世界,杀的是另一个世界的人。(那个世界与你的世界的差别仅在于你祖父母死了)

M理论,作为至今最有可能结合5种不同的弦论的理论,是如此解释平行宇宙的:多个三维的“膜”可以同时在一个四维的宇宙(不是爱因斯坦的三维空间加一维时间;见膜宇宙学)中存在;这些膜之间的撞击会在膜中产生大量的能量——这也可以解释大爆炸是如何起源的。可是,M理论并不能解释不同膜的历史之间的关系,也不能肯定,当你回到过去时,你会进到另一个膜里面。

05-29
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M理论
M理论(英语:M-theory)是物理学中将各种相容形式的超弦理论统一起来的理论。此理论最早由爱德华·威滕于1995年春季在南加州大学举行的一次弦理论会议中提出。威滕的报告启动了一股研究弦理论的热潮,被称为第二次超弦**。
弦理论学者在威滕的报告之前已经识别出五种不同的超弦理论。尽管这些理论看上去似乎非常不一样,但多位物理学家的研究指出这些理论有着微妙且有意义的关系。特别而言,物理学家们发现这些看起来相异的理论其实可以透过两种分别称为S对偶和T对偶的数学变换所统合。威滕的猜想有一部分是基于这些对偶的存在,另有一部分则是基于弦理论与11维超重力场论的关系。
尽管尚未发现M理论的完整表述,这种理论应该能够描述叫膜的二维及五维物体,而且也应该能描述低能量下的11维超引力。现今表述M理论的尝试一般都是基于矩阵理论或AdS/CFT对偶。威滕表示根据个人喜好M应该代表Magic(魔术理论)、Mystery(神秘理论)或Membrane(膜理论),但应该要等到理论更基础的表述出现后才能决定这个命名的真正意义。
有关M理论数学架构的研究已经在物理和数学领域产生了多个重要的理论成果。弦理论学界推测,M理论有可能为研发统合所有自然基本力的统一理论提供理论框架。当尝试把M理论与实验联系起来时,弦理论学者一般会专注于使用额外维度紧致化来建构人们所处的四维世界候选模型,但是到目前为止,物理学界还未能证实这些模型是否能产生出人们所能观测到(例如在大型强子对撞机中)的物理现象。
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13.霍恩海姆的实验瓶

帕拉塞尔苏斯是医药化**动的始祖。帕拉塞尔苏斯原名特奥弗拉斯特斯·博姆巴斯特 ·冯 ·荷恩海姆,1493年5月1日生于瑞士,父亲是移居瑞士的德国医生,因此荷恩海姆从小学到了许多医学和化学知识。 1510年,他进入巴塞尔大学学习,后周游欧洲各国,在意大利的费拉拉城取得了医学博士学位,在奥地利的矿区研究矿石。

1527年,他被任命为巴塞尔大学的医学教授,他不用当时课堂上流行的拉丁文而用德文讲课,结果引起非议。荷恩海姆自负而又傲慢,对从前的医生批评十分尖刻,他自称帕拉塞尔苏斯,意思是超过“塞尔苏斯”,后者是罗马时代一位著名的医生。据说,帕拉塞尔苏斯十分看不上当时被人们奉为权威的古代医生盖仑,有一次上课时,他把盖伦的著作连同硫磺和硝石一起放在黄铜盘子里烧了。 这些过火的举动引起了学校当局的不满,结果在受聘任教的次年便被解聘。

以后一直在德奥等地流浪行医,1541年9月24日在奥地利的萨尔茨堡去世。 由于生前树敌太多,他的著作直到逝世二十年后才得以问世。这些学说一出版,立即赢得了广大的追随者。帕拉塞尔苏斯基本上还是炼金术的信奉者,例如他相信可以从矿物中提取到使人长生不老之药,他也相信可以将贱金属炼成贵重金属,但他大大扩展了炼金术的概念,使其包括一切化学过程。

他将炼金术定义为“将不纯净物质变为纯净物质的技艺”,而且他主张炼金术的主要目的在于制取满足人们需要的东西,特别是用于医疗事业帕拉塞尔苏斯在医学上的主要贡献是引进了矿物质作为药物,从前人们主要用植物作药,用无机矿物质治病是一大创举.为了制药,帕拉塞尔苏斯系统考察了许多金属的化学反应过程,并总结了标准反应的一般特征,这在化学发展史上具有重要的意义,它启发后人通过实验发现物质的化学性质,再由其化学性质进行分类。

帕拉塞尔苏斯不反对亚里士多德的四元素说,但认为在人的身体里起作用的实际上是如下三要素:硫、汞和盐,硫是代表颜色和可燃性的元素,汞是代表流动性的元素,盐则是代表坚固性的元素,它们分别是人体的精神,灵魂和身体。三要素说实际上是关于物质三态(气、液、固)的一种形象记法。据说,帕拉塞尔苏斯第一个发现了锌,称它是“劣等金属”,给酒精正式命名的也是他.

05-28
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18.薛定谔的喵

【薛定谔的猫】

量子力学思维实验

薛定谔的猫(英文名称:Erwin Schrödinger's Cat)是奥地利著名物理学家薛定谔(Erwin Schrödinger, 1887年8月12日~1961年1月4日)提出的一个思想实验,是指将一只猫关在装有少量镭和氰化物的密闭容器里。镭的衰变存在几率,如果镭发生衰变,会触发机关打碎装有氰化物的瓶子,猫就会死;如果镭不发生衰变,猫就存活。根据量子力学理论,由于放射性的镭处于衰变和没有衰变两种状态的叠加,猫就理应处于死猫和活猫的叠加状态。这只既死又活的猫就是所谓的“薛定谔猫”。但是,不可能存在既死又活的猫,则必须在打开容器后才知道结果[1]。该实验试图从宏观尺度阐述微观尺度的量子叠加原理的问题,巧妙地把微观物质在观测后是粒子还是波的存在形式和宏观的猫联系起来,以此求证观测介入时量子的存在形式。随着量子物理学的发展,薛定谔的猫还延伸出了平行宇宙等物理问题和哲学争议。

中文名:薛定谔的猫

外文名:Erwin Schrödinger's Cat

别称:薛定谔之猫

表达式:P(死)+P(生)=1【P(死)=P(生)】

提出者:薛定谔

提出时间:1935年

应用学科:量子物理学

【基本概念】

“薛定谔的猫”是由奥地利物理学家薛定谔于1935年提出的有关猫生死叠加的著名思想实验,是把微观领域的量子行为扩展到宏观世界的推演。这里必须要认识量子行为的一个现象——观测。微观物质有不同的存在形式,即粒子和波。通常,微观物质以波的叠加混沌态存在;一旦观测后,它们立刻选择成为粒子。实验是这样的,在一个盒子里有一只猫,以及少量放射性物质。之后,有50%的概率放射性物质将会衰变并释放出毒气杀死这只猫,同时有50%的概率放射性物质不会衰变而猫将活下来。

根据经典物理学,在盒子里必将发生这两个结果之一,而外部观测者只有打开盒子才能知道里面的结果。在量子的世界里,当盒子处于关闭状态,整个系统则一直保持不确定性的波态,即猫生死叠加。猫到底是死是活必须在盒子打开后,外部观测者观测时,物质以粒子形式表现后才能确定。这项实验旨在论证量子力学对微观粒子世界超乎常理的认识和理解,可这使微观不确定原理变成了宏观不确定原理,客观规律不以人的意志为转移,猫既活又死违背了逻辑思维。

05-29
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28.拉普拉斯的魔女

【拉普拉斯妖】

法国数学家拉普拉斯提出的一种科学假设

拉普拉斯妖(Démon de Laplace)是由法国数学家皮埃尔-西蒙·拉普拉斯于1814年提出的一种科学假设。此“恶魔”知道宇宙中每个原子确切的位置和动量,能够使用牛顿定律来展现宇宙事件的整个过程,过去以及未来。

中文名:拉普拉斯妖

外文名:Démon de Laplace

作者:皮埃尔-西蒙·拉普拉斯

分类:科学假设

【原理简介】

拉普拉斯妖(Démon de Laplace)是由法国数学家皮埃尔-西蒙·拉普拉斯于1814年提出的一种科学假设。此“恶魔”知道宇宙中每个原子确切的位置和动量,能够使用牛顿定律来展现宇宙事件的整个过程,过去以及未来。

【原文引述】

拉普拉斯坚信决定论,他在他的概述论(Essai philosophique sur les probabilités)导论部分写道:

“我们可以把宇宙现在的状态视为其过去的果以及未来的因。如果一个智者能知道某一刻所有自然运动的力和所有自然构成的物件的位置,假如他也能够对这些数据进行分析,那宇宙里最大的物体到最小的粒子的运动都会包含在一条简单公式中。对于这智者来说没有事物会是含糊的,而未来只会像过去般出现在他面前。” —拉普拉斯

拉普拉斯这里所说的“智者”即后人所谓的拉普拉斯妖。

【近代观点】

拉普拉斯以后,近代的量子力学诠释使得拉普拉斯妖的理论基础受到质疑。

粒子物理学家、神学家 John Polkinghorne 指出,由于电子位置的不确定性,即使相互作用仅考虑牛顿力学,试图计算一个气态氧气分子在与其他分子碰撞50次(约0.1毫微秒以内)后的位置也是无效的。

化学家 Robert Ulanowicz 在他的《Growth and Development》(1986)一书指出19世纪物理学的不可逆过程、熵、及热力学第二定律已经使得拉普拉斯妖成为不可能。拉普拉斯妖的可能性是建立在经典力学可逆过程的基础上的,然而热力学理论则指出现实的物理过程都是不可逆的。

近来,有人对拉普拉斯妖分析数据的能力提出一个极限。这个极限是由宇宙最大熵、光速、以及将信息传送通过一个普朗克长度所需要的时间得来的,约为10^120比特。在宇宙开始以来所经历过的时间以内不可能处理比这个量更多的数据。

06-01
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22.进化论

【进化论】

进化论,生物学术语。是由英国生物学家查尔斯·达尔文(1809—1882)曾经乘坐贝格尔号舰作了历时5年的环球航行中,对动植物和地质方面进行了大量的观察和采集后,当时是对物种起源的一种猜测而提出的一种假说。随着进化论的发展,产生了现代综合进化论,而现代进化学绝大部分以查尔斯·罗伯特·达尔文的进化论为指导,埃尔温·薛定谔的《生命是什么》为主体方向,进化论已为当代生物学的核心思想之一。

所有生物物种是由少数共同祖先,经过长时间的自然选择过程后演化而成。

2018年诺贝尔化学奖:定向进化技术是进化论的具体应用和实现。

古希腊时期曾出现零星的进化思想,包括现在“进化论”者的进化无方向存在即合理,都不具有系统性的科学性。

中文名:进化论

外文名:theory of evolution

别称:演化论、天演论

提出者

布丰和拉马克最早提出,达尔文为公认的集大成者

应用学科:生物学

适用领域范围:进化生物学

发展:现代综合进化论

【进化论主张】

宇宙中最原始的存在,并不是具有精神的事物、灵或神,而是具有生能的物质。这生能以进化方式,演进成生元,即细胞;这细胞便是万物中一切生命的开始。

在西方思想史上,力持进化论观点的是英国生物学家达尔文(1809—1882)。经过多年的探索,达尔文逐渐形成了一个系统的进化思想:生物界本来就存在着个体差异,在生存竞争的压力下,适者生存,不适者被淘汰;物种所保留的有利性状在世代传递过程中逐渐变异,经过性状分异和中间类型消失便形成新种。

达尔文主张,生物界物种的进化及变异,系以天择的进化为其基本假设:此外,并以性别选择和生禀特质的遗传思想来作辅助。1859年,达尔文的《物种起源》的出版,震动了整个学术界和**界,强烈地冲击了《圣经》的创世论。达尔文的《物种起源》提出生物进化论学说,对**“神造论”和林奈与居维叶的“物种不变论”发起一场**,震动当世。由于进化论违反《圣经》里的创世论,所以自问世以来,一直是**争论的焦点 。

05-30
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29.反物质引爆器

【反物质】

反物质是正常物质的反状态。当正反物质相遇时,双方就会相互湮灭抵消,发生爆炸并产生巨大能量。


正电子、负质子都是反粒子,它们跟通常所说的电子、质子相比较,电量相等但电性相反。科学家设想在宇宙中可能存在完全由反粒子构成的物质,也就是反物质。电子和反电子的质量相同,但有相反的电荷。质子与反质子也是这样。粒子与反粒子不仅电荷相反,其他一切可以相反的性质也都相*。


*文名:反物质

外文名:anti matter

提出者:卡尔•安德森

提出时间:1932年

应用学科:物理

适用领域范围:物理

适用领域范围:宇宙


【主要概念】

主要概念

正电子、负质子都是反粒子,它们跟通常所说的电子、质子相比较,电量相等但电性相反。科学家设想在宇宙中可能存在完全由反粒子构成的物质,也就是反物质。

电子和反电子的质量相同,但有相反的电荷。质子与反质子也是这样。那么中子与**子的性质有什么差别?其实粒子实验已证实,粒子与反粒子不仅电荷相反,其他一切可以相反的性质也都相反。这里我们讨论一下重子数的概念。

质子与中子被统称为核子。人们从核现象的研究发现,质子能转化为中子,中子也能转化为质子,但在转化前后,系统的总核子数是不变的。例如:在发生β衰变时,放出正电子的称为“正β衰变”,放出电子的称为“负β衰变”。在正β衰变中,核内的一个质子转变成中子,同时释放一个正电子和一个中微子;在负β衰变中,核内的一个中子转变为质子,同时释放一个电子和一个**微子。此外电子俘获也是β衰变的一种,称为电子俘获β衰变。

由于重子数的守恒性,两个质子相碰是不会产生一个包含三个重子的系统的,那么反核子应当怎么产生?实验表明,反核子总是在碰撞中与核子成对地产生的。例如 p+p → N+N+N+N'+若干 π介子,其中N代表质子或中子,N'代表反质子或**子。反核子一旦产生,它常很快与周围的某个核子再相碰而成对地湮灭。例如

N+N' → 若干 π介子。按照这种说法推论,在宇宙的某个地方,一定存在着反物质世界。如果反物质世界真的存在的话,那么,它只有不与物质会合才能存在。可物质与反物质怎样才能不会合?反物质在宇宙何方?这还是待解之迷。

06-10
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4.维内奇诺弦

弦理论的雏形是在1968年由维内奇诺(Gabriele Veneziano)发明。有说法称,他原本是要找能描述原子核内的强作用力的数学函数,然后在一本老旧的数学书里找到了有200年历史的欧拉贝他函数,这函数能够描述他所要求解的强作用力。事实并非如此,根据维内奇诺本人的说法,这个函数是他多年努力的结果,而那些“偶然发现”以及“从数学书中发现”的传言令他本人很不高兴。不久后李奥纳特·苏士侃发现,这函数可理解为一小段类似橡皮筋那样可扭曲抖动的有弹性的“线段”,这在日后则发展成“弦理论”。

05-26
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弦锯老婆天下第一!!
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炼都可以炼.jpg
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11.诺贝尔的起爆器

【主要贡献】

科研成就

1863年10月,诺贝尔获得炸药发爆剂的发明专利权。这项发明人们称之为“诺贝尔引燃器”。

1864年,取得硝化甘油炸药发明的专利权。

1865年,他多次实验,反复钻研,研制成了固体韧性燃料,并先后在瑞典、英国和**取得炸药的专利。

1866年,制造出能吸收比本身多三倍的硝化甘油,并且像粘土一样软硬适中的“矽藻土炸药”,这一产品成为以后诺贝尔国际性工业集团的基石。

1867年,发明安全雷管引爆装置。

1888年,发明了用来制造军用炮弹、手雷和弹药的无烟炸药,亦称诺贝尔爆破炸药。

1896年,取得开有细孔的玻璃制压榨喷嘴的专利,发明对纺织工业也造成相当大的影响。[10]

诺贝尔不仅在炸药方面做出了贡献,而且在电化学、光学、生物学、生理学和文学等方面也有一定的建树。诺贝尔的一生中,仅在英国申请的发明专利就有355项之多。[4] 除了炸药,诺贝尔对于使用硝化甘油的导火线、无声枪炮、金属的硬化处理、焊接、熔接,以及子弹的安定、使用瓦斯的海底装备极其安全性、救助海难用火箭等,都获有理论与实际的成就;他在人造橡胶、人造皮革及以硝化纤维素为基础制造真漆或染料、人造宝石等方面的实验研究都有创造。

05-28
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【诺贝尔奖】
诺贝尔去世前于1895年立下遗嘱,将其财产大部分920万美元作为基金,以其年息(每年20万美元)设立物理学奖、化学奖、生理学或医学奖、文学奖以及和平奖5种奖金(1969年瑞典银行增设经济学奖),奖励当年在上述领域内作出最大贡献的学者。从1901年开始,奖金在每年诺贝尔逝世时间12月10日下午四点半颁发。
诺贝尔奖分成下列的六项:
(1)诺贝尔物理学奖:由瑞典科学研究院决定,颁发给对于物理方面有重要发明和发现的人。
(2)诺贝尔化学奖:由瑞典科学研究院决定,颁发给在化学有重要发现和改良的人。
(3)诺贝尔医学奖:由斯德哥尔摩加罗林学会决定,颁发给在生理学或医学上有重要发现的人。
(4)诺贝尔文学奖:由斯德哥尔摩学术院决定,颁发给对文学思想有启发引导作用的人。
(5)诺贝尔和平奖:由挪威议会组成的五人委员会决定,颁发给为促进国际的友好关系、且为和平会议的设立和普及竭尽心力,在军备的废除和缩减上有重要贡献的人。
(6)诺贝尔经济学奖:并非诺贝尔遗嘱中提到的五大奖励领域之一,是由瑞典银行在1968年为纪念诺贝尔而增设的,获奖者由瑞典皇家科学院决定。
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【人物评价】
诺贝尔毕生致力于科学发明的实用普及,死后都把自己全部财产捐献出来成立了举世闻名的诺贝尔奖,这种精神值得赞叹。 (腾讯网评)
诺贝尔是位崇尚科学的人、是个有文学企图心的热情读者。(诺贝尔传记作者佛瑞迪克森评)
诺贝尔不愧是一位19世纪典型的、极赋天才的发明家,他的发明似乎更多地来自于其敏锐的直觉和非凡的创造力。(中青网评)
诺贝尔不仅把自己的毕生精力全部贡献给了科学事业,而且还在身后留下遗嘱,把自己的遗产全部捐献给科学事业,他的名字和人类在科学探索中取得的成就一道,永远地留在了人类社会发展的文明史册上。(人民网评)
诺贝尔对金钱和财物并不贪得无厌,对旁人慷慨施舍,对发展科学大力援助,自己却生活俭朴,一生在艰苦中度过。他为人类创造了大量物质文明财富,给人类留下了艰苦创业,不慕功利与虚名的精神。 (北方网评)
诺贝尔不善言辞,爱好孤独且易于畏缩,所以对一般大众只将他视为战争与破坏工具的发明人而不多做辩解。他喜欢思考,具有空想的诗人及梦想家本质、敏锐的洞察力及不屈的精神,同时也憎恨战争,对炸药被转为军事用途而感到忧心。总之,他的性格中有相当显著的对立性。他对人生常保持着诗人的态度。(南方网评)
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24.阿基米德的诺言

【阿基米德 】

古希腊哲学家、数学家、物理学家

阿基米德(公元前287年—公元前212年),伟大的古希腊哲学家、百科式科学家、数学家、物理学家、力学家,静态力学和流体静力学的奠基人,并且享有“力学之父”的美称,阿基米德和高斯、牛顿并列为世界三大数学家。[1]阿基米德曾说过:“给我一个支点,我就能撬起整个地球。”

阿基米德确立了静力学和流体静力学的基本原理。给出许多求几何图形重心,包括由一抛物线和其网平行弦线所围成图形的重心的方法。阿基米德证明物体在液体中所受浮力等于它所排开液体的重量,这一结果后被称为阿基米德原理。他还给出正抛物旋转体浮在液体中平衡稳定的判据。阿基米德发明的机械有引水用的水螺旋,能牵动满载大船的杠杆滑轮机械,能说明日食,月食现象的地球-月球-太阳运行模型。但他认为机械发明比纯数学低级,因而没写这方面的著作。阿基米德还采用不断分割法求椭球体、旋转抛物体等的体积,这种方法已具有积分计算的雏形。

中文名:阿基米德

外文名:Archimedes

国籍:古希腊

出生地:叙拉古

出生日期:公元前287年

逝世日期:公元前212年

职业:科学家、数学家、物理学家

主要成就

几何体表面积和体积的计算方法

发现浮力定理、杠杆原理

05-30
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【个人成就】
浮力原理
浮力原理简述:物体在液体中所获得的浮力,等于它所排出液体的重量,即:F=G(式中F为物体所受浮力,G为物体排开液体所受重力)。该式变形可得
(式中ρ为被排开液体密度,g为当地重力加速度,V为排开液体体积)
相传叙拉古赫农王让工匠替他做了一顶纯金的王冠。但是在做好后,国王疑心工匠做的金冠并非纯金,工匠私吞了黄金,但又不能破坏王冠,而这顶金冠确又与当初交给金匠的纯金一样重。这个问题难倒了国王和诸位大臣。经一大臣建议,国王请来阿基米德来检验皇冠。
最初阿基米德对这个问题无计可施。有一天,他在家洗澡,当他坐进澡盆里时,看到水往外溢,突然想到可以用测定固体在水中排水量的办法,来确定金冠的体积。他兴奋地跳出澡盆,连衣服都顾不得穿上就跑了出去,大声喊着“尤里卡!尤里卡!”(ερηκα,意思是“找到了”。)
他经过了进一步的实验以后,便来到了王宫,他把王冠和同等重量的纯金放在盛满水的两个盆里,比较两盆溢出来的水,发现放王冠的盆里溢出来的水比另一盆多。这就说明王冠的体积比相同重量的纯金的体积大,密度不相同,所以证明了王冠里掺进了其他金属。
这次试验的意义远远大过查出金匠欺骗国王,阿基米德从中发现了浮力定律(阿基米德原理):物体在液体中所获得的浮力,等于它所排出液体的重量。(即广为人知的排水法)[4] [5]
【杠杆原理】
杠杆原理:满足下列三个点的系统,基本上就是杠杆:支点、施力点、受力点。杠杆原理亦称“杠杆平衡条件”:要使杠杆平衡,作用在杠杆上的两个力矩(力与力臂的乘积)大小必须相等。即:动力×动力臂=阻力×阻力臂,用公式可表达为:
(F1表示动力,l1表示动力臂,F2表示阻力,l2表示阻力臂)
海维隆王又遇到了一个棘手的问题:国王替埃及托勒密王造了一艘船,因为太大太重,船无法放进海里,国王就对阿基米德说:“你连地球都举得起来,把一艘船放进海里应该没问题吧?阿基米德叫工匠在船的前后左右安装了一套设计精巧的滑车和杠杆。阿基米德叫100多人在大船前面,抓住一根绳子,他让国王牵动一根绳,大船居然慢慢地滑到海中。国王异常高兴,当众宣布:“从现在起,我要求大家,无论阿基米德说什么,都要相信他!”
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机械应用
阿基米德对于机械的研究源自于他在亚历山大城求学时期,有一天阿基米德在久旱的尼罗河边散步,看到农民提水浇地相当费力,经过思考之后他发明了一种利用螺旋作用在水管里旋转而把水吸上来的工具,后世的人叫它做“阿基米德螺旋提水器”。埃及一直到二千年后的现代,还有人使用这种器械。这个工具成了后来螺旋推进器的先祖。
阿基米德非常重视试验,一生设计、制造了许多仪器和机械,值得一提的有举重滑轮、灌地机、扬水机以及军事上用的抛石机等。
当时的欧洲,在工程和日常生活中,经常使用一些简单机械,譬如:螺丝、滑车、杠杆、齿轮等,阿基米德花了许多时间去研究,发现了“杠杆原理”和“力矩”的观念,对于经常使用工具制作机械的阿基米德而言,将理论运用到实际的生活上是轻而易举的。阿基米德极可能是当时全世界对于机械的原理与运用了解最透彻的人。
阿基米德和雅典时期的科学家有着明显的不同,就是他既重视科学的严密性、准确性,要求对每一个问题都进行精确的、合乎逻辑的证明;又非常重视科学知识的实际应用。
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26.量子聚合输出装置

【能量释放率】

能量释放率是根据Griffith的能量释放观点而定义的量。

钢结构内部总是存在不同类型和不同程度的缺陷。对于一些类裂纹型的缺陷可以简化为裂纹,认为其尖端处的曲率半径等于零。这样的简化是偏于安全的,我们把这种裂纹称为Griffith裂纹裂纹随着应力的增大而扩展,起初是稳定的扩展,然后达到临界状态,出现失稳扩展而断裂。

按照线弹性断裂力学的能量观点,断裂发生的条件是:当裂纹扩展所释放出来的变形能等于或者大于裂纹扩展所需要的能量时,裂纹将失稳扩展。这个观点就是Griffith理论,又叫能量释放率准则,简称G准则。

中文名:能量释放率

外文名:energy release rate

相关人物:Griffith

相关观点:能量释放观点

类型:变量

学科:数理科学

定义

能量释放率是根据Griffith的能量释放观点而定义的量,其定义如下:能量释放率是指裂纹由某一端点向前扩展一个单位长度时,平板每单位厚度所释放出来的能量。为了纪念Griffith的功绩,用G来表示,其单位为MN/m(百万牛顿每米)。

【熵增】

物理定义:熵增过程是一个自发的由有序向无序发展的过程(Bortz, 1986; Roth, 1993)。 热力学定义:熵增加,系统的总能量不变,但其中可用部分减少。统计学定义:熵衡量系统的无序性。熵越高的系统就越难精确描述其微观状态。 早在1947年薛定鄂就曾**远瞩地指出了熵增过程也必然体现在生命体系之中(Schrodinger1947)。人体是一个巨大的化学反应库,生命的代谢过程建立在生物化学反应的基础上。从某种角度来讲,生命的意义就在于具有抵抗自身熵增的能力,即具有熵减的能力。在人体的生命化学活动中,自发和非自发过程同时存在,相互依存,因为熵增的必然性,生命体不断地由有序走回无序,最终不可逆地走向老化死亡。

中文名:熵增

外文名:increase of entropy

领域:热力学

性质:自发的由有序向无序发展的过程

基本原理:熵增原理

基本定律:熵增定律

05-31
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1.莫比乌斯之枪

【★莫比乌斯带】

∞这个符号在数学里可以代表无穷大~

莫比乌斯带常被认为是无穷大符号「∞」的创意来源,因为如果某个人站在一个巨大的莫比乌斯带的表面上沿着他能看到的“路”一直走下去,他就永远不会停下来。但是这是一个不真实的传闻,因为「∞」的发明比莫比乌斯带还要早。

【无限符号的等式】

在数学中,有两个偶尔会用到的无限符号的等式,即:∞=∞+1,∞=∞×1。

某一正数值表示无限大的一种公式,没有具体数字,但是正无穷表示比任何一个数字都大的数值。 符号为+∞,同理负无穷的符号是-∞。

05-26
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21.帕斯卡的启示

布莱士·帕斯卡(Blaise Pascal )公元1623年6月19日出生于多姆山省奥弗涅地区的克莱蒙费朗,法国数学家、物理学家、哲学家、散文家。

16岁时发现著名的帕斯卡六边形定理:内接于一个二次曲线的六边形的三双对边的交点共线。17岁时写成《圆锥曲线论》(1640),是研究德札尔格(Girard Desargues)射影几何工作心得的论文,包括上述定理。这些工作是自希腊阿波罗尼奥斯(Apollonius of Perga)以来圆锥曲线论的最大进步。1642年他设计并制作了一台能自动进位的加减法计算装置,被称为是世界上第一台数字计算器,为以后的计算机设计提供了基本原理。1654年他开始研究几个方面的数学问题,在无穷小分析上深入探讨了不可分原理,得出求不同曲线所围面积和重心的一般方法,并以积分学的原理解决了摆线问题,于1658年完成《论摆线》。他的论文手稿对莱布尼茨(Gottfried Leibniz)建立微积分学有很大启发。在研究二项式系数性质时,写成《算术三角形》向巴黎科学院提交,后收入他的全集,并于1665年发表。其中给出的二项式系数展开后人称为“帕斯卡三角形”,实际它已在约1100年由中国的贾宪所知。在与费马(Pierre Fermat)的通信中讨论赌金分配问题,对早期概率论的发展颇有影响。他还制作了水银气压计(1646),写了液体平衡、空气的重量和密度等方向的论文(1651-1654)。自1655年隐居修道院,写下《思想录》(1658)等经典著作。

中文名:布莱士·帕斯卡

外文名:Blaise Pascal

国籍:法国

出生地:多姆山省奥弗涅地区的克莱蒙

出生日期:公元1623年(癸亥年)6月19日

逝世日期:公元1662年(壬寅年)8月19日

职业:数学家、物理学家、思想家

主要成就:西方科学和思想界的重要人物

发明和改进了许多科学仪器

代表作品:《算术三角形》《思想录》等

**:***

05-29
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25.曼哈顿的秘密

【质能方程】

质能方程式

质能方程即描述质量与能量之间的当量关系的方程。在经典物理学中,质量和能量是两个完全不同的概念,它们之间没有确定的当量关系,一定质量的物体可以具有不同的能量;能量概念也比较局限,力学中有动能、势能等。

在狭义相对论中,能量概念有了推广,质量和能量有确定的当量关系,物体的质量为m,则相应的能量为 E=mc2[1]。

质能方程E=mc2,E表示能量,m代表质量,而c则表示光速(常量,c=299792458m/s)。由阿尔伯特·爱因斯坦提出。该方程主要用来解释核变反应中的质量亏损和计算高能物理中粒子的能量。这也导致了德布罗意波和波动力学的诞生。

中文名:质能方程

外文名:mass-energy equivalence

别称:质能关系、质能等价

公式:E=mc2

提出者:阿尔伯特·爱因斯坦

影响:导致德布罗意波和波动力学的诞生

【裂变反应】

核裂变,是一个重原子的原子核分裂为两个或更多较轻原子核、并在分裂时两到三个自由中子并释放巨大能量的过程。裂变时释放的能量是相当巨大的,1千克铀-235的全部核的裂变将产生20,000兆瓦小时的能量(足以让20兆瓦的发电站运转1,000小时),与燃烧300万吨煤释放的能量一样多。

中文名:裂变反应

英文名fission reaction

应用:发电,动力,武器

危险性描述:核辐射高

能量计算方法:E=mc2

学科:原子能技术

概念

重原子核与中子相互作用时,原子核吸收了一个中子,生成一个复合核。由于中子具有结合能和动能,使它处于强烈的激发态,很不稳定。这种处于高激发态的复合核,或者以放出γ光子的形式退激,形成(n,γ)反应,或者是先形变,经进一步形变达“断裂点”,从而分裂成两个中等质量的碎片,这就是核裂变反应 。

05-31
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8.狄拉克的倒影

【保罗·狄拉克】

保罗·狄拉克(Paul Adrien Maurice Dirac,1902年8月8日-1984年10月20日),男,英国理论物理学家,量子力学的奠基者之一,并对量子电动力学早期的发展作出重要贡献。曾经主持剑桥大学的卢卡斯数学教授席位,并在佛罗里达州立大学度过他人生的最后十四个年头。1984年,狄拉克在佛罗里达州塔拉哈西过世。

他给出的狄拉克方程可以描述费米子的物理行为,并且预测了反物质的存在。

1933年,因为“发现了在原子理论里很有用的新形式”(即量子力学的基本方程——薛定谔方程和狄拉克方程),狄拉克和埃尔温·薛定谔共同获得了诺贝尔物理学奖。

中文名:保罗·狄拉克

外文名:Paul Dirac

国籍:英国

出生地:英格兰西南部布里斯托

出生日期:1902年8月8日

逝世日期:1984年10月20日

职业:理论物理学家

毕业院校:布里斯托大学(学士),剑桥大学圣约翰学院(硕士,博士)

主要成就:1933年,和埃尔温·薛定谔共同获得诺贝尔物理学奖。

量子力学的奠基者之一

代表作品:《量子力学原理》

学历:博士

05-27
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【狄拉克理论】
狄拉克理论就是指狄拉克在纯数学物理的基础上建立起了狄拉克方程,并预言存在一种新的基本粒子——正电子。几年后,在实验室里发现了这种粒子。在1926年薛定谔发表波动力学的论文以后,狄拉克把非相对论的薛定谔方程推广到相对论的情况并作了进一步的研究,于1928年建立了著名的有关电子理论的狄拉克方程。从这一方程出发,可以很自然地推出电子的自旋和与之相应的磁矩,以及电子的总能量既可取正值也可取负值等极其重要的结论。
中文名:狄拉克理论
成就:狄拉克方程
提出时间:1930年
证实时间:1932年
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【空穴理论】
但是,对于能量为负值的状态,已有的理论无法解释。1930年,他根据泡利不相容原理提出了有名的空穴理论。所谓空穴,就是我们所知道的正电子。他认为所谓真空状态并非真的空无一物,而是所有负能态都被电子占有,形成了负能态的电子海,同时所有正能态都未被电子占有。当海中的电子受激发跃迁到正能态上时,便出现了正负电子对的激发态。1932年,安德森从宇宙射线中发现了正电子的存在,证实了狄拉克的预言。
狄拉克还与费米分别**地提出自旋为半整数的粒子所服从的统计分布规律,即费米-狄拉克统计。这一统计已经成为研究基本粒子物理的基础。
针对这个矛盾,1930年狄拉克提出一个理论,被称为空穴理论。这个理论认为由于电子是费米子,满足泡利不相容原理,每一个状态最多只能容纳一个电子,物理上的真空状态实际上是所有负能态都已填满电子,同时正能态中没有电子的状态。因为这时任何一个电子都不可能找到能量更低的还没有填入电子的能量状态,也就不可能跳到更低的能量状态而释放出能量,也就是说不能输出任何信号,这正是真空所具有的物理性质。按照这个理论,如果把一个电子从某一个负能状态激发到一个正能状态上去,需要从外界输入至少两倍于电子静止能量的能量。这表现为可以看到一个正能状态的电子和一个负能状态的空穴。这个正能状态的电子带电荷-e,所具有的能量相当于或大于一个电子的静止能量。按照电荷守恒定律和能量守恒定律的要求,这个负能状态的空穴应该表现为一个带电荷为+e的粒子,这个粒子所具有的能量应当相当于或大于一个电子的静止能量。这个粒子的运动行为是一个带正电荷的“电子”,即正电子。狄拉克的理论预言了正电子的存在。
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14.斐波那契的兔子

【斐波那契数列】

斐波那契数列(Fibonacci sequence),又称黄金分割数列、因数学家列昂纳多·斐波那契(Leonardoda Fibonacci)以兔子繁殖为例子而引入,故又称为“兔子数列”,指的是这样一个数列:1、1、2、3、5、8、13、21、34、……在数学上,斐波那契数列以如下被以递推的方法定义:F(1)=1,F(2)=1, F(n)=F(n - 1)+F(n - 2)(n ≥ 3,n ∈ N*)在现代物理、准晶体结构、化学等领域,斐波纳契数列都有直接的应用,为此,**数学会从 1963 年起出版了以《斐波纳契数列季刊》为名的一份数学杂志,用于专门刊载这方面的研究成果。

中文名:斐波那契数列

外文名:Fibonacci sequence

别称:黄金分割数列、兔子数列

表达式:F[n]=F[n-1]+F[n-2」(n>=3,F[1]=1,F[2]=1)

提出者:列昂纳多·斐波那契

提出时间:1202年

应用学科:数学

适用领域范围:代数

C语言中:FIB数列

【定义】

斐波那契数列指的是这样一个数列:

这个数列从第3项开始,每一项都等于前两项之和。

斐波那契数列的定义者,是意大利数学家列昂纳多·斐波那契(Leonardo Fibonacci),生于公元1170年,卒于1250年,籍贯是比萨。他被人称作“比萨的列昂纳多”。1202年,他撰写了《算盘全书》(Liber Abacci)一书。他是第一个研究了印度和***数学理论的欧洲人。他的父亲被比萨的一家商业团体聘任为外交领事,派驻地点于阿尔及利亚地区,列昂纳多因此得以在一个***老师的指导下研究数学。他还曾在埃及、叙利亚、希腊、西西里和普罗旺斯等地研究数学。另外斐波纳契还在计算机C语言程序题中应用广泛。

05-28
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2. Range:Zero

【实质】

强相互作用力是作用于强子之间的力,是所知四种宇宙间基本作用力(强相互作用力、弱相互作用力、电磁相互作用力、引力相互作用力)最强的,其作用范围在10-15m范围内。强相互作用克服了电磁力产生的强大排斥力,把质子和中子紧紧粘合为原子核。

强相互作用力比其它三种基本作用有更大的对称性。对强相互作用力本质的了解是物理学的难题。人们用强子的夸克模型和规范场的概念提出量子色动力学,

在这个理论中,强相互作用力是组成强子的夸克之间通过一些称为胶子的规范粒子场传递作用。它被认为是有希望的强相互作用力基本理论。

05-26
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15.坍塌核心

【坍塌】

天体物理学概念

史瓦西半径是卡尔·史瓦西(KarlSchwarzschild、也有翻译做卡尔·史瓦兹旭尔得)于1915年针对广义相对论方程关于球状物质分布的解,此解的一个结果是可能存在黑洞。他发现这个半径是一个球状对称、不自转的物体的重力场的精确解。

根据爱因斯坦的广义相对论,黑洞是可以预测的。他们发生于史瓦西度量。这是由卡尔·史瓦西于1915年发现的爱因斯坦方程的最简单解。

根据史瓦西半径,如果一个重力天体的半径小于史瓦西半径,天体将会发生坍塌。在这个半径以下的天体,其间的时空弯曲得如此厉害,以至于其发射的所有射线,无论是来自什么方向的,都将被吸引入这个天体的中心。因为相对论指出任何物质都不可能超越光速,在史瓦西半径以下的天体的任何物质——包括重力天体的组成物质——都将塌陷于中心部分。一个有理论上无限密度组成的点组成重力奇点(gravitational singularity)。由于在史瓦西半径内连光线都不能逃出黑洞,所以一个典型的黑洞确实是“黑”的。

小于其史瓦西半径的物体被称为黑洞(亦称史瓦西黑洞)。在不自转的黑洞上,史瓦西半径所形成的球面组成一个视界。(自转的黑洞的情况稍许不同。)光和粒子均无法逃离这个球面。银河中心的超大质量黑洞的史瓦西半径约为780万千米。一个平均密度等于临界密度的球体的史瓦西半径等于我们的可观察宇宙的半径。

05-28
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