物理学

【2020-4-18】杨振宁讲物理

物理怪兽

在物理学中有非常著名的四大神兽分别是：薛定谔的猫、芝诺的乌龟、拉普拉斯兽、麦克斯韦妖。
这四种思维实验分别对应了量子力学、微积分、经典力学、热力学第二定律
摘自：数学天才8年前预测美2020将发生剧变！未来真的能被预测吗？

薛定谔的猫

“薛定谔的猫”讲述的是：事物原本处于叠加状态，而一旦科学家们对观测进行干预，处于叠加状态的事物 img

盒子打开前，我们无法确定猫的生死，而人有自己的想法和精神，通过这种能量来影响最后的结果
人们希望猫活着，那么打开盒子之后，猫就有可能活着；
人们希望猫死去，那么打开盒子之后，猫可能就处于死亡状态。

实验告诉我们，世间根本就没有什么确定好的命运轨迹，即使可以通过计算得出大概率事件，生活还是充满无数的可能性与小概率事件。

人的行为和意志对结果是有影响的，有的人一路顺风顺水，有的人生来踉踉跄跄，都是由于各自的选择不同罢了。如果量子力学是对的，那么没有谁可以被预测，每个人都有存在的意义，我们的存在，是可以改变大概率的事件。

芝诺的乌龟

待补充

拉普拉斯妖

19世纪，决定论在物理学界兴起。推广而来，就是事物的一切结果，都是由先前的几种原因所导致，而所有事物都是按照一定的规律所决定好的，这条定律甚至超越了物理学界，在哲学界和心理学界也有一定地位。由于法国物理学家拉普拉斯极其崇拜认可这一定律，因此又称拉普拉斯信条。

基于决定论，拉普拉斯提出假设：

有一个“恶魔”的存在，它知晓宇宙中每个原子确切的位置和速度，而科学家们可以通过经典的牛顿定律来展现宇宙所有事件的整个过程，包括过去和未来的发展。这个恶魔就是后来所说的“拉普拉斯妖”。

这一理论曾在物理学界引起轩然大波，那时的物理学界还是以牛顿的静电力学理论为主导，量子力学的思想尚未萌芽，拉普拉斯提出的“恶魔”，好像违反了唯物论的原理。

如果这种理论是错误的，可它又是真真正正基于确定的物理定论推导得出的
如果这种理论是正确的，那么意志真的可以强大的影响物质的存在，那么武侠小说中假设的超自然神功是不是也不是信口胡诌呢？

一时间，物理学界对这种理论争论个不休。

甚至在20世纪初期，物理学家们观测到量子纠缠，量子叠加等诡异难以解释观测的现象，更是佐证了拉普拉斯妖的存在。

1814年法国著名的数学家皮埃尔-西蒙·拉普拉斯提出了一个假设，如果宇宙中存在一个“怪兽”，它掌握了宇宙中每个原子确切的位置和动量，那么根据经典物理学来推论，这个“怪兽”就可以知道宇宙中所有事件的整个过程，包括它的过去和未来。这个“怪兽”，我们称它为拉普拉斯妖，这实际上就是拉普拉斯坚持的决定论

如果我们的生活真的被所谓的“恶魔”知晓，那么这种高端生物对我们岂不是任生任死，人活这一世，还需要努力拼搏吗，我们的存在又有什么意义呢，巨大的恐慌席卷人类，甚至有人由于失去生活的信心和目标而选择消极的方式对待。

但随着科技和理论的完善，这一理论受到了越来越多的批判，更多新的思想和理论帮助我们解释观测的现象，修正已有的理论，其中最著名的就是普朗克的量子力学和爱因斯坦的相对论。

麦克斯韦妖

待定

十维空间

宇宙到底有多大？从普朗克长度到宇宙的大小，横跨60个零的冒险

维度	解释1	解释2	比喻
0维	点	奇点不解释	-
一维	线	理论上不存在文明，极不稳定，容易膨胀成2或者坍塌成0	线	线的世界
二维	面	有最低形态的文明，拥有的物理性质极少，很少能出现化学反应	我的纸片人老婆的世界
三维	体	平面的卷曲；当前人类认为所处维度，物理性质部分已知，通常文明演化性比2高	我的世界（二维的卷曲）
四维	重复	单条时间线；将陷入类似“纪念碑谷”的不科学的透视性质，这个世界不存在规则物体	我在明天开枪打死了一只鸟
五维	全部	多条时间线；秉承前者，宇宙一切可视，这使得这个维度的文明进化的比较快	我在明天开枪打死了一只鸟，我在明天开枪打死了一只驴，我在明天开枪打死了一只鹿……（无限的时间线分支）
六维	宏观世界	时间线之间的卷曲；宏粒子在这个世界存在实体，文明进步神速	打死鸟的我与打死驴的我进行了会面（五维的卷曲）
七维	显现	将六维看做一个点，这个点所存在的维度；所有隐藏的物质都存在实体	光速为30km/s的宇宙中所有的前六维集合所存在的维度
八维	虫洞	七维中多个点（多个平行宇宙大爆炸产生的平行宇宙）形成的线、面；此时的虫洞可以扩张到容纳文明进入的程度	存在光速为30km/s的前七维和光速1km/s的前七维等多个互不干涉的前七维组成的维度
九维	空间	八维的卷曲（“立体的八维”）；当前维度可以肆意的制造虫洞	光速30km/s的七维中的我与光速1km/s的七维中的我进行了会面（八维的卷曲）
十维	时间	将九维看成一个点，这个点存在的空间；时间也存在实体	所有可能性的集合所存在的维度
十维以上	无法描述	-	-

因为十维已经是“穷尽所有可能性”了，所以无法找到另一个十维的点，连成线了。所以无法继续循环。所谓的十二维度，是将“零维”算进去，并且将视频里八维的“线”和“面”分成两个维度（七：点，七点五：线，八：面）。

什么是弦理论

弦理论是在发展中理论物理的一个分支。是一个量子力学与广义相对论的万有理论。它的核心在于用一段段“能量弦线”作为一种基本单位来解释宇宙中的微观粒子的组成，而弦的不同震动模式也对应着不同的基本粒子。

什么是弦理论？Youtube, B站

【2022-5-8】弦论的创始人演讲《全息宇宙论—我们的世界是虚拟的》

黑洞是把三维物体所包含的信息分解为低维像素点的转化器，黑洞就是二向箔，而且比二向箔厉害多了，二向箔只是三维降成二维, 黑洞是降成像素点
三维物体包含的信息巨大, 所以降维时，黑洞表面会产生开天辟地的恐怖能量
爱丽丝(三维物体)掉进黑洞的时候，从外面看是直接被撕碎了，但是爱丽丝本人并不知道，她还是以完整的形态活着，她的物理结构还是完整的只不过构成她的信息在经过被黑洞时因为被低维化展示了，外面的人看她被分解成了无数个基本粒子撕碎了实际上只是观察她的角度不同，这是三维世界的人看被降维的物体产生的错觉，举个栗子，你用X光观察一个人你只能看见骨头，不代表这个人只剩下骨头了，这个人的身体依然是完整的，只不过展现给你看的方式不同
另外爱丽丝事实上也应该不是活着，而是处于生死叠加状态的，外面的人看不见爱丽丝的生死，如果能看见，那就需要黑洞表面般开天辟地的能量打上去才能反射回来看见爱丽丝，而这么高的能量会直接把爱丽丝杀死，所以只要你看到她就会让她的生死状态坍塌为死亡

万物的本质：一切都是虚空

每天，我们都在忙忙碌碌工作，我们吃饭，坐车上班，在办公室用电脑办公，下班回家坐沙发上看电视，晚上躺在床上惬意地睡个觉。

不同形状、不同颜色的事物

可你想过没有：

这些我们平时工作和生活所依赖的事物，床、被子、桌子、食物……等等，这些不同材质、不同形状、不同功能、不同味道、不同触感、不同颜色的事物它们都是由什么构成的？甚至我们自身又由什么构成的？

事物的基本构成

元素周期表

一旦你开始思考这个问题，那么我们就会想起中学时学过的物理课本，所有的物体都是由原子构成的，在古希腊哲学家德谟克利特提出原子（英文“atom”）一词时，就隐含了“不可分割”的意思。

之后，科学家经过不懈努力发现了100多种不同类型的原子，后来，俄罗斯化学家门捷列夫发现从最轻的氢原子到重原子有一定的周期性，所以他按照原子量制作了一张元素周期表。

原子的构成

当然，随着知识的积累，你又知道，原子其实也不是尽头，还可以进一步分割，它实际上是由更加微小的质子、中子和电子构成的。而其中的质子和中子共同构成了电子核，而围绕电子核旋转的是电子。而之所以我们周围各种物质形态、性质各异，都是在于原子与原子钟的电子相互结合的原因，这种结合会形成复杂的排列。

质子和中子由夸克组成

难道一切到此为止？肯定不是的，1967年至1973年在斯坦福线性加速器中心最前沿的实验已经证实，质子和中子也是由更微小的成分构成的，这种成分就是夸克，质子由两个上夸克和一个下夸克组成，中子由一个上夸克和两个下夸克组成。

有人问，按照这种思路，是不是还可以再分割？目前来说，按照现有技术，这已经是尽头了，因为夸克有个奇怪的地方，那就是不可隔离性，虽然夸克很像电子，都是基本粒子，但是我们无法像观察电子一样把单个夸克取出来观察。所以，最前沿的科学对是否能够分割夸克仍没有答案。

这就是事物的构成链路，夸克组成质子和中子，质子、中子、电子组成原子，原子组成分子，分子构成物质。也就是说，文章开头说的，你所有生存和生活的一切，床、桌子、食物、空气、水，甚至包括你自己都是由夸克构成的。

到此为止，你肯定还不足为奇，因为大部分都是课本知识，但是在这些粒子组成中还隐藏着一个可怕的事实，这才是万物的本质。

认清微观粒子的真面目

上文，我们已经很清楚，万物都是由夸克经过各种排列组合，形成了大千世界的万事万物。但是还有一个问题需要我们深入思考。请看下图：

这是微观粒子的一个尺度图。细心的读者会发现，他们的比例是如此悬殊，假设夸克和电子的大小是1米，也就相当于我们人的肩宽，那么质子的边界是1公里，原子核的边界是100公里（用时速100公里的车也要跑1个小时），原子的边界将达到可怕的10万公里（大约相当于月地平均距离38万公里的四分之一），如果你还没有直观的印象，请看下图。

这个图虽然仍没法将其比例直观显示，但是大家已经可以看出来，整个氢气分子，除了6个夸克和两个电子外，其余全部是虚空。

如果我们再来看电子，更加匪夷所思，电子大小和夸克差不多，但是电子居然是以云态存在于原子核外。这里有必要再多说一点，生活中，有人总是不太理解，一直问我，原子核不是应该像太阳系那样么，我说你的思维还停留在1911年，看下图的原子结构模型演变图就一目了然。

现代的电子云模型已经是不争的事实，那么电子的云态到底是什么形状呢，请看下图：

电子轨道示意图

可以看出，上图中红色部分是电子出现的地方，其余部分是电子从未出现的地方，看起来，电子不是在一个线性轨道上运动，而是在一个类似于球面、锥面或其他曲面的内外运动，所以才有明显的分割。每个电子都在自己的能级层上，进行着量子态运动，表现为无处不在，就像一片云一样包裹着原子核，因此称为电子云。

氢原子的电子云

有人肯定会有疑问，电子如何在一个曲面内外运动，然后跳过空白区域，并在另一个曲面内运动？小编这里只能回答，不知道，因为这是宏观物理规则无法解释的，但事实上，电子就是那样在运动，似乎它们能够穿过某种高维空间，并在另一个地方出现，也许这就是微观世界的法则。

知道了电子云，我们更加感兴趣的是电子到底是个什么东西？部分物理学家认为夸克、电子等基本粒子可能是点粒子，也就是说这些基本粒子是零纬度，不占据空间，也就是说类似于一个质点。

看清万物的本质

如果我们反过来把上面得到的信息梳理一遍，我们会发现什么呢？

世界上的万事万物，颜色、质感、味道、形状等等，所有我们能感受到的一切，都是光和电子的相互作用，而光子是没有静质量的虚空粒子，电子则是没有结构的质点，而唯一让我们感觉比较踏实的原子核，居然也是由类似于质点的夸克组合而成。当然，最前沿的理论——弦理论还认为，所有微观粒子都是由弦的不同振动状态组成的，听起来似乎更加科幻。

我们先看下面这个东西：

旋转LED灯

旋转LED灯高速旋转的效果上面的旋转LED灯大家应该都见过，静止状态下，它是由一个个的数码显示点组成，但是一旦高速旋转，那么就会显示各种非常绚丽的效果。

同样道理，微观世界似乎也差不多，当所有的电子和光子都高速运转起来，这个世界也就显得光彩夺目，绚丽无比，但是其本质还是夸克、电子、光子这些质点通过各种力的作用搭建起来的一个虚空结构。

如果把这种结构表示出来就是下图这样：

这就是这个万事万物的本质所在，你Get到了吗？

光

光是什么

【2022-11-5】探索之路：

公元前430年,墨子小孔成像
公元前300年,欧几里得，直线传播、反射、折射定律
1666年，牛顿，色散，光谱，光是一种粒子，微粒说
- 荷兰物理学家斯蒂安-惠更斯极力反对微粒说，因为两束光交叉并未发生撞击转向的现象
- 惠更斯坚持认为，光像声波一样像四周扩散
- 持续100多年的波粒之争
1861年，麦克斯韦，电磁方程，统一电磁光，光是一种电磁波，解释了光为什么有颜色
- 电和磁是一种能量波，即：电磁波；磁场与电场相互垂直
- 电磁波：无线电波、红外线、紫外线、X射线、伽马射线
- 共同特点：波粒二象性（双缝干涉实验）、真空中光速不变
1895年，爱因斯坦，质能方程，光速上限，光是能量传播形式
- 光是能量的传播形式，最小单位成为光子
- 能量与质量可以互换，$E=MC^2$
1929年，赵忠尧观测到反物质，正负电子对撞湮灭，产生能量+光，即：物质→光
2021年7月30日，光子对撞产生正负电子对，光→物质

一切都是光

【2022-11-5】最神秘预言者，揭示一切都是光，100年后被科学证实

1899年，天才发明家特斯拉在接受访谈时说过一段莫名其妙的话，一切都是光。我第一次看到这段访谈的时候，感到非常的神秘，因为特斯拉揭示了宇宙的核心机密,所有的物质都能够从光里产生。
特斯拉说一切都是光。请记住，世界上没有一个人不曾死过，它变成了光，因此仍然存在。秘密就在于光的粒子能恢复他们原来的状态。
特斯拉的认知最少比他所处的时代提早了100年。问题是，特斯拉是怎么知道的呢？光到底是什么？为什么说光是宇宙最关键的秘密之一？有关光的故事，我们还得从头说起。
时间要回溯到公元前430年左右，当时楚国打算进攻宋国，有个叫墨子的人非常有胆识，一个人去楚国劝说楚王收兵，他知道对好战的楚王讲道义是行不通的，于是他与著名的发明家鲁班进行了一场模拟攻防战，墨子在沙盘战上大获全胜。楚王看到宋国有墨子这样的人才，只能放弃攻宋。这就是一人止战的故事。但是墨子最著名的并不是他的军事才能，他其实是春秋战国时期最有想象力的科学家。
墨子是世界上第一个记录小孔成像的人，他在墙上挖了一个小孔，遮住屋内的光后，就能在屋内的墙上看到外面人影的倒像。墨子通过对光的一系列的观察，提出了墨子光学八条，他已经一脚步入光学研究的殿堂。墨子写道: 足壁下光，故乘警于上，手臂上光，故乘景于下。他第一次提出小孔成像是因为光可以进行直线传播。这是突破时代的观察。墨子是其后一系列光学研究的始祖，人类开始着手探索光学理论，但是要想进一步了解光的特质，不能只通过观察，必须以抽象的形式把光剥离出来。这需要另一种研究方法，那就是数学。
公元前300年左右，古希腊著名的数学家欧几里得运用几何学原理解释光线的传播，这就是人类历史上最早的关于光的专注光学。欧几里得发现远方的柱子比人大很多，但是看上去和眼前的手指差不多大小，这就是近大远小的视觉原理。通过计算，欧几里得进一步发现，光线的入射角完全等于反射角。人类开始使用数学这种新科学掌控光的性质，只要控制入射角度，就可以用不同的三角形完全预测光线的走向，这个时期人们完全无法想象。那个驱散黑暗，填满物质世界的光，其实也是万物的创造者。不管是光的直线传播，还是光的反射，甚至折射现象，这些都只是光的物理性质，仍然属于光的表象。有关光的深层次的发现，要等到人类历史上第一个科学伟人的出现。
1664年，年年21岁的英国人牛顿对光产生了强烈的兴趣。牛顿提出了一个问题，光为什么能够进入眼睛？如果对眼睛施加外部的压力，光会因此改变吗？牛顿找出了一根尖的小木棍，他试着把小木棍塞在眼珠与眼眶之间。牛顿就这么一点一点的向内插入，他的眼球形成了压力越来越大。突然，牛顿发现眼睛焦点外围形成了七彩的色彩。牛顿忍住疼痛继续观察，他发现。七彩颜色的布局居然与彩虹一模一样，这真是奇了怪了，彩虹怎么长进眼睛里了呢？这说明彩虹是光的固有现象，是光的属性的一部分。
两年后，牛顿取得了历史性的突破，1666年，牛顿在一间全黑的屋子里做了一个实验，他使用三棱镜拦截光线，然后调整位置，使阳光的入射角与反射角完全相同。他惊讶的发现，白光居然被分解成彩色的光带，这就是光的色散现象。牛顿进一步解释，因为紫光的偏折最大，红光的偏折最小，所以这两种颜色的光就在光带的两端。它发明了一个词来描述这一现象，光谱。白光可以分解为七彩纯光，但是纯色的光还能再次分解吗？牛顿导出了一缕红光，它再次使用三棱镜。进行调整，牛顿发现纯色的光线不能再分解了，所以他得出了结论，同一颜色属于同一种折射率，光的色散是在不同的折射率中产生的，所以光是一种粒子，它的组成部分极其微小。虽然牛顿不能解释光为什么有颜色，但是他也开始揭开了光的本质。
1861年，对万事万物都充满了强烈好奇心的苏格兰人麦克斯韦正在进行扔猫实验。麦克斯韦想知道猫为什么总是四脚落地。但是很快，比扔猫好玩的多的事情出现了，麦克斯韦与英国物理学家法拉第成为了忘年交。在30年前，法拉利发现了一个奇怪的物理现象，当磁铁在同线圈附近运动的时候，就会产生电流，但是没人能够解释原因。麦克斯韦立刻就被吸引住了，他想用数学来精确的计算这一现象。当时人们也不能理解数学怎么能描述电场、磁场与电荷密度、电流密度之间的关系。经过漫长而艰辛的努力，麦克斯韦创造了四个偏微分方程，这是人类历史上最伟大的方程式之一。然而精彩的故事才刚刚开始。这四个方程里面隐藏了一个惊天的秘密，通过计算，科学家发现电力与磁力的传播速度与光是一样的。麦克斯韦方程不但能够描述电与磁，也能描述光。原来光与电磁在本质上是一个东西，光是一种电磁波。这也同时解释了牛顿不理解的事情，光为什么会产生颜色？这就是因为电磁波在不同频率的震动下决定的。在光谱的两端还有许多不同的波，今天科学家早已经探明了全波段的电子。光，从伽马射线到可见光，再到长波无线电，其实他们都是光，只是有的是可见光，有的是不可见光。继牛顿力学三大定律之后，麦克斯韦的电磁力方程成为人类第二个精确描述世界如何存在的方程式。然而，人们发现对于光的了解仍然远远不够。光为什么具备双重人格？它既是粒子又是一种波，它的真面目到底是什么？这个问题要留给另一位天才来发现。
1895年，年仅16岁的爱因斯坦被一个问题迷住了，光为什么是宇宙中一切物体运动速度的上限呢？如果我们坐在光线上旅行，会发生什么情况呢？经过十年的思考，爱因斯坦用一个数学公式彻底改变了人类对世界的认知，这就是爱因斯坦智能方程式的最简单的表述方式，$E=MC^2$。
- 这个方程告诉我们，光能量与质量可以产生互换。如果我们以光速旅行。时间就会停止，但是我们永远不能停止时间，因为物质想要达到光速，需要的能量将会是无穷的大。我们已经越来越接近光的核心秘密，光似乎与物质、能量和时间有着不可分割的关系。光是这个世界的基础，它是宇宙最基本的组成部分之一。
- 爱因斯坦进一步发现了光的本质，光其实是能量的传播形式。回顾一下，从光是一种粒子，到光是一种波，再到光是能量的传播形式，人类对光的认知越来越深入，但是这些都还指示光的初级研究课题。真正对光的更加古怪的发现来自一位中国人。
1929年，加州理工学院的一间实验室里，27岁的中国研究生赵忠尧发现了一件奇怪的事儿，他创造了一条无中生有的光，他用硬伽马射线的高能量光子束轰击重金属铅，不知道什么原因，光就出现了。当时全地球上没有一个人知道这意味着什么。赵忠尧观测到的光其实是正负电子相撞发生的湮灭，他成了人类历史上第一个观测到反物质的人。正物质与反物质相撞就会产生能量与光。直到今天也没有一个人能够解释其中的原因。但是科学家们却提出了另一个非常深刻的问题：既然物质湮灭会产生光，那么光可以生成物质吗？故事到这里啊，已经开始充满了哲学思辨的味道。中国人有句老话叫无中生有，道家认为世间万物都是从无开始的，从无生出的有，又从有发展成万物。事实真的是这样吗？
2021年7月30日，在纽约长岛的布鲁克海文国家实验室里，科学家们使用两个金离子在同一直线上以99.995%的光速向相反的方向移动。当离子相互通过时，围绕离子的电磁云中的光子就相撞到了一起。奇迹出现了，在光中真的生成了物质，那就是正负电子对。科学家在光子碰撞中一共统计到了6085个正负电子对。这个实验结果确凿无疑的证明了光可以生成物质。
到了这一刻，所有的一切就开始串联起来了。
- 麦克斯韦的电磁方程：光的本质是电磁波
- 爱因斯坦的质能方程：光可以生成物质
- 牛顿的三大力学定律可以计算物质如何进行运动以及相互之间的作用。
这是迄今为止人类对宇宙最深刻的认知。在距今138亿年前，宇宙产生于一次大爆炸。宇宙从无到有，世间万物都从虚空中出现，所有的物质都是通过光产生的。我们并不知道在1899年的时候，特斯拉是如何知道这一切的，但是他显然知道的很多，我给大家摘录一下。
- 记者问特斯拉先生，你对电有点偏执了？特斯拉回答我就是电，或者如果你愿意，我是人类形体中的光，你也是电。史密斯先生但是你没有意识到这一点。
- 特斯拉说的没错，一切都是光。
按理说，故事到这里就应该结束了，但是还有两个事实需要大家去思考。
- 第一，光子的本质是什么？我们仍然不知道。
- 第二，光为什么锁死了宇宙运行速度的上限，也就是每秒钟30万公里。
人类以为自己非常了解光，但实际上对光的研究才刚刚开始，光到底是什么？也许是我们这个宇宙的终极秘密。

光的本质：波

光的本质

【2022-6-3】波：光，声音和现实的本质, 转自YouTube

波的物理学: 包括量子波，声波和光波。解释折射、反射等许多容易理解的话题。
重要更正: 在折射部分，颜色是相反的。紫光在水中比红光慢得多，因此当紫光从空气过渡到水中时，它比红光更容易弯曲。

最黑材料

【2022-10-29】最黑的材料：梵塔黑 Vantablack，参考：Vantablack，梵塔黑堪称最黑物质，可以把一个三维物体活生生黑成二维平面；

传统黑色材料最多只能吸收90%的光线，而抹上梵塔黑涂料的物体吸收程度居然达到99.97%，成为世界公认最黑的材料（截止2014年）
原理：梵塔黑表面由极小的碳纳米管组成，吸收了几乎所有光线
用途：航天相机、雕塑、艺术品，呈现出的画面有很强的视觉冲击力

变色镜片

【2023-11-29】变色眼镜的变色原理归结为光化学反应。当光线照射到镜片上时，镜片中的变色物质会吸收特定波长的光并发生化学反应，从而改变镜片的颜色。

这种光化学反应是可逆的。当光线减弱或停止照射时，镜片的颜色会随之还原或消失。

常用的变色物质包括：卤化银、硫化银、铬等。这些物质具有很高的化学稳定性，能够在不同的光照条件下发生可逆的化学反应，使得镜片的颜色发生变化。

市面上主流的变色镜片技术主要有两种: “基变”和“膜变”

1、基变原理

卤化银是卤素【包括氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）、砹（At）等】与银的化合物。

这里只重点介绍溴（Br）与银的化合物：溴化银。溴化银有一个重要的化学反应，就是在强光作用下会分解为银和溴，分解出的银的微小晶粒，会使镜片颜色变暗。当光线变暗时，银和溴在氧化铜的催化作用下，重新生成溴化银。于是，镜片颜色又变浅。所以，这就是变色镜片的基变技术，通过在镜片中加入溴化银和氧化铜来实现变色效果。

基变的优势：

（1）价格比较实惠
（2）耐高温，不会轻易因高温而失去变色效果

基变的劣势：

产品线短适用人群有限，因为“基变”镜片变色原理主要集中在1.56和1.60折射率上，也就是说600度以上的高度近视用户基本佩戴不了，除非可以忍受厚重的镜片。
变色不够均匀，因为近视镜片大部分都是中心厚边缘比较薄，而溴化银分布在基片中，所以厚的边缘部分就会分布比较多的溴化银，而薄的边缘部分则会少一些，所以会出现变色不均匀的情况，就会导致熊猫眼效应，另外如果左右眼的度数不同，也会导致左右眼的镜片颜色不一致。
使用寿命不会太长，平均在1-2年左右。

2、膜变原理

与基变不同，膜变是一种新近镜片变色技术，通过在镜片基片的表面覆盖一种叫做“智能变色因子”的变色剂膜层，这个变色因子呈剪刀式的结构分布

没有强光照射时，变色因子呈打开状态，这样光就可以轻松通过膜层，这时的镜片就呈现浅色透亮状态；
而受到强光特别是强紫外线照射时，变色因子就是闭合，光线被膜层吸收阻挡，这时看到的镜片就变成了深色

膜变的优势：

膜变因为其本身属性就决定了它的应用范围要比基变广阔，所以其产品线长，因为本质就是镀膜，所以1.50、1.56、1.60、1.67、1.71、1.74这些折射率都能覆盖，基本可以满足各个近视段的用户的需求。其次，好的膜变智能变色镜片响应速度很快，例如明月镜片采用的螺吡喃类化合物的良好光响应形，基本可以达到瞬间变色，另外因为是膜层变色，所以变色效果不会受厚薄影响，变色效果均匀，自然不会出现熊猫眼现象，最后，使用寿命基本上能达到两年以上。

膜变劣势：

膜变智能变色镜片价格可能会高一点

作者：吃核桃不吐核桃皮

声音

音爆

【2022-9-22】当物体运动速度足够快，达到超音速时冲过这道屏障时，就相对于产生一个强烈的冲击波一样，我们耳朵就会听到“啪”的爆炸声，这就形成音爆了，并且有时还会同时伴随出现一团锥形云

飞机达到一定的速度时，机身周围原本看不可见的水蒸气就会凝结变成液态，这是因为在不同压力下水会出现固，液，汽三种不同的状态。在高空中气压小，水一般以水蒸气的形态存在，当飞机飞过时空气被挤压，压力就会变大，就会将水蒸气变成液态，就可以看到很多雾状或者小水滴出现的画面。也就是说飞机瞬间加速到超音速，理论上时速超过1224千米就可能突破音障，周围空气被挤压而让气压升高出现音爆，让机身周围的水蒸气从看不见的气态瞬间变成看得见的液态或者固态，变成了蒸汽锥形云，就会出现这种音爆云。
音爆对人的听力有害，国际上禁止客机超音速飞行；飞行员听不到音爆，因为速度超过声音，而地面上的人能听到震耳欲聋的声音，地面建筑容易被毁坏

空气中飞行速度达到超音速的不仅只有飞机

几亿年前就有一些长尾恐龙它们的甩尾速度就已经超过了音速，达到了超音速，那这些恐龙有可能就是地球上最早达到超音速的物种了；
还有公园里甩鞭子产生的音爆，也有可能是第一个突破音爆的人造物品，那么这些甩鞭子的大爷应该算是第一类能熟练掌握音爆技术的人群，真是厉害了我的大爷
子弹为什么没有音爆？两种说法
- 因为子弹的运动模式并不是在空气中加速达到这个速度的，子弹在外弹道口时速度是最快的，然后进入空气中后由于自身没有加速的动力，受到空气摩擦以及地心引力的作用，速度会逐渐变慢，所以在子弹到达外弹道口的时候已经突破了音速，而进入空气中会减速达到音速的，所以就不会产生音爆现象。
- 子弹在射出的一瞬间是有音爆的，但与枪声混合在一起，耳朵也是根本听不出来的，作者：制造原理 ‘
  热力学

热力学三大定律

一、热力学第一定律：能量守恒定律

热力学第一定律：能量守恒定律，简单说就是第一类永动机不存在，不消耗能量又持续对外做功是不可能的。任何机器的运行都是需要有能量进入的，如果没有能量进入，要对外做功，那只能消耗自己本身的能量，但任何物体的能量都是有限的，不可能无限消耗。

如果要持续对外做功，就要吸收外部能量。想要为祖国做点贡献，光靠燃烧自己发热是不够的，还需要持续学习啊。

传说中的第一类永动机 img

二、热力学第二定律：能量耗散定律

热力学第二定律：能量耗散定律，简单说就是第二类永动机不存在，就是说要能量100%有效传递而不耗散是不可能的。从热能的转化角度说，热量是不可能主动从低温物体传递到高温物体的。

也就是说，别指望躺着啥都不干就等着国家均贫富，实现共同富裕的，先富带动后富不是说直接拿马某的钱直接分给我们这些劳苦穷人的，而是要同舟共济，共克时艰，持续奋斗才能实现财富的积累。也别天天想着看，书本买回来就代表看了，就算看过也不代表就能全部吸收消化。

传说中的第二类永动机 video

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三、热力学第三定律：绝对零度定律

热力学第三定律：绝对零度定律，简单说就是绝对零度（-273.15℃）是永远达不到的。

任何物体多多少少总会有一些能量存在的。不存在完全一无是处的事物，所以也不用瞧不起自己，再废物也是有自己的能量的。对于自己身边的任何人和事，都要保持一份谦逊，三人行必有我师，任何人都有值得自己学习的闪光点。img

力学

表面张力

【2022-10-29】为什么荷叶不会沾水呢？

为什么荷叶不会沾水呢？将镜头放大一千倍后，神奇的事情发生了。原来在荷叶表面紧密排列着无数小山包，这些山包与山包之间塞满空气。由于水滴的大小远远大于这些小山包，所以水滴根本无法浸润到荷叶表面。水滴会在表面张力的作用下形成球状，只要稍微倾斜就会滚落，与此同时也会带走荷叶表面的细菌与灰尘，这就是荷叶出淤泥而不染的原因。

随后，科学家在荷叶上得到启发，发明了超疏水材料。当水洒在普通纸张上后，纸张立马就会被浸湿，当水打在超疏水材料上后，水滴会快速在纸张上滚动，而不会打湿纸张。当我们把两种纸完全浸没水中，拿出来后，焯出水材料依然干净如初。不仅如此，就算打一个鸡蛋在这种材料上，鸡蛋也不会弄脏它，番茄酱也是如此。
那么，用这种材料打造一件免洗的衣服？不管泼咖啡还是撒果汁，对它都没有任何影响，还可以用它来兜着两三条小金鱼到处跑，这样一来，妈妈再也不用担心我弄脏衣服了。

宇宙速度

宇宙速度第一二三宇宙速度

第一宇宙速度又称最小发射速度，其值为7.9公里/秒；
第二宇宙速度又称地球逃逸速度，其值为11.2公里/秒；
第三宇宙速度又称太阳系逃逸速度，其值为16.7公里/秒

三种宇宙速度比较

宇宙速度	数值（km/s）	意义
第一宇宙速度	7.9	这是卫星绕地球做圆周运动的最小发射速度，是卫星圆周运动时的最大环绕速度。
第二宇宙速度	11.2	这是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度
第三宇宙速度	16.7	这是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度

从地球上发射的一个航天器时，如果它的速度小于第一宇宙速度，那么它最终会被地球的引力“扯”下来；如果它的速度达到第一宇宙速度，或者大于第一宇宙速度却小于第二宇宙速度，那么它就会成为地球的卫星；如果它的速度达到第二宇宙速度，或者大于第二宇宙速度却小于第三宇宙速度，那么它就会脱离地球的引力场，并围绕着太阳公转；如果它的速度达到或者超过第三宇宙速度，那么它就可以飞出太阳系了。

注意

上述的航天器速度其实指的是航天器在没有动力的情况下，只依靠自身的惯性飞行时的速度
事实上，如果航天器拥有持续的动力，就可以无视上述这三个宇宙速度的限制，哪怕是它每秒钟飞1米，只要时间足够，它同样也可以飞出地球，甚至飞出太阳系。

飞机

飞行高度

【2022-10-15】飞机一直向上飞，能飞到太空吗？人从太空往下能否跳回到地面？

1960年，苏联生产出世界首个飞行速度超过音速的战斗机，速度 3.2 马赫（1马赫=1倍音速=340m/s）
- 第一宇宙速度 7.9 km/s = 23 马赫
- 一般的民航客机速度 0.8 马赫
1977年，该飞机✈️创造了最高飞行高度：37650 m → 能否飞到太空？不行！要不然还造火箭🚀干嘛？
- 因为飞机飞行依赖空气，流体力学里的伯努利原理，通过机翼上下压强差形成升力。而越往上空气越稀薄，太空里没有空气
- 飞机需要燃烧氧气
- 而火箭🚀可以，因为自带氧化剂+燃料，飞行原理不同于喷气式发动机，火箭靠反作用力飞行
人从太空往下跳，能到达地面吗？
- 阿姆斯特朗线：18900 - 19350m
- 卡门线：太空界限，10w米高度
- 奥地利探险家完成 39045m 高度（平流层位置）跳伞挑战；这个高度气压只有地面的1%，如果宇航服、头盔破裂，超低气压下，身体血液会沸腾，危及生命

国产飞机

国产C919, C929，正式组成全球航空领域里的： A（欧洲空客）B（美国波音）C（中国）。2023年5月28日，C919商业首飞

飞机模型

【2023-10-21】现在的大学生都能手搓察打一体无人机了，北航学生制作简易飞机投递“炸弹”

机上 WIFI

【2024-4-28】机上WiFi免费主要有5种模式：

完全免费：捷蓝航空、挪威航空、新加坡航空；
限额免费：东方航空、南方航空、中国国际航空；
消息免费：达美航空、阿拉斯加航空；
限流免费：阿联酋航空、芬兰航空；
头等舱免费：北欧航空、土耳其航空、新加坡航空、全日空、阿提哈德航空。

火箭

影视资源

【2022-10-4】十月的天空，在线电影，根据真实故事改编

1957年，苏联卫星发射成功，美国民众萌发了危机意识。一个矿井小镇的普通高中生霍默（杰克·吉伦哈尔 Jake Gyllenhaal 饰）此刻却为自己的未来忧虑，他在球队选拔中落选，而体魄强健的哥哥一直更受父亲约翰（克里斯·库珀 Chris Cooper 饰）认可，不甘于平庸的霍默萌生了制作火箭的想法，在老师和朋友们的支持下，霍默全身心投入了研究，老师更带来了他可以通过火箭制作进入大学学习的机会。而另一方面，身为矿井负责人的约翰希望儿子继承矿井，对他的研究加以阻扰，同时警方也为山林失火事件终止了霍默的活动，这个年轻人还能获得自己想要的成功么？

电

全世界被人们家喻户晓的物理学家一般只有牛顿、爱因斯坦这两位物理巨擘，他们确实也是物理发展史上划时代的大师。

牛顿于17世纪出版的《自然哲学中的数学原理》一书中，论述的内容包括光学、力学等等方面的内容，其中最著名的万有引力几乎直接影响了很多科学家的一生。
而爱因斯坦所写的《广义相对论》，将人们观察世界的角度，拉伸到了微观的尺度，让人类科学的发展提速了将近50年。

这两位物理大师的成就不必多言，但是还有一位科学家，他的一生在科学上成就的数量接近爱因斯坦和牛顿的总和，而且件件都是具有重大历史意义，他也被人们成为”最接近神的男人”，这个人就是特斯拉。img

特斯拉发明的交流电系统，使我们在夜晚可以得到光明，使电力可以进行超远程的运输，据说在特斯拉的这一生中一共取得了约1000余项的专利，曾经有9次诺贝尔奖的评委组想要将诺贝尔奖授予他，可是他都婉言谢绝了。

这些足以说明了特斯拉的科学成就，不过更为神奇的是，在特斯拉的晚年曾对今后的科学发展有过”十大预言“，如今已经证实的已经有了6个，这究竟是怎么回事呢？

特斯拉

【2023-1-25】6分钟了解特斯拉一生

少年天才特斯拉的全名叫做尼古拉.特斯拉，出生于奥地利，特斯拉的父母都是当时农场普通的农工，由于家里的地被农场主收购了，所以搬到了镇里靠给农场主做活，挣些工钱养家糊口。

特斯拉出生的那一年恰好赶上农场中庄稼的丰收，所以农场主很高兴，在圣诞节的时候，不仅给所有农工放了假，而且还给了一大笔酬金，作为圣诞节的奖赏。而特斯拉的父亲拿到这笔钱也很高兴，于是拿出些钱为特斯拉买了一个光棱镜玩具，可以在阳光下观察阳光的频谱。年幼的特斯拉对此非常高兴，经常拿着这个玩具四处观察阳光，也正是因为这个玩具，特斯拉对物理着了迷。

一转眼特斯拉到了上学的年纪了，从小特斯拉在物理和数学上就表现出了惊人的天分，在小学和中学，特斯拉的物理与数学成绩一直是满分。在课余时间特斯拉还会预习高年级的知识，甚至有的时候特斯拉还能在课堂上指出老师哪里讲得不对，教过他的老师都纷纷称赞他是百年难得一遇的天才，将来一定会成为大科学家。

可是再聪明的头脑，也无法抵御现实的压力，当特斯拉以优异的成绩考入大学之后，家里也无力再继续承担大学昂贵的学费了，尽管特斯拉已经拿得了学校所有的奖学金，可还是于事无补，无奈之下刚上完大学一年级的特斯拉只能辍学了。前往美国不过辍学之后的特斯拉并没有就此放弃自己的梦想，他先是在大学周围找了一份稳定的工作，然后利用晚上和周六、日的时间，去大学里蹭课，虽然特斯拉只是以一个旁听生的身份在学校里学习。可是每次课上教授提出的问题，当班里所有其他同学都沉默不语的时候，特斯拉都能轻易给出答案。几年后特斯拉旁听生的身份也要结束了，此时的他虽然没有一张大学的文凭，但大学的知识已经完全掌握了。

学业完成之后，特斯拉和同乡一起前去美国寻找机会，当时美国是全世界经济最繁荣的地方之一，有很多的实验室、工厂都选择在美国安家。而且美国为了国家发展，制定了很多对外来殖民非常友好的政策，这些进一步促进了经济的繁荣，也使得美国成为全球有志青年向往的地方。

当特斯拉来到美国之后，进入了一个制造电动机的工厂工作，当时有一个问题一直困扰着这个工厂，那就是他们制造的发电机在运行一段时间后，总是会自动断电，工厂的老板对此一直非常头疼，特斯拉一来就找到了其中的问题，并解决了它。

受到排挤工厂的老板惊讶于特斯拉的才华，于是将特斯拉推荐到了爱迪生开创的公司，但是当特斯拉到了爱迪生的公司之后却与爱迪生发生了矛盾，因为爱迪生此前一直坚持认为直流电才适宜实际生产，但是特斯拉公开提出电力系统的未来一定是交流电。眼看特斯拉与自己的意见不同，于是爱迪生开始利用自己的影响力到处破坏特斯拉的工作，即使特斯拉后来开创了自己的公司，可还是处处受到爱迪生的排挤。

直到他发明的交流电系统成功运用，人们才真正认识了这个这个一向沉默寡言的科学家的才华，但是特斯拉并没有将这项技术用于自己的致富，而是公开向全世界宣授。在特斯拉晚年的时候，由于他将毕生的研究大都公开，没有收取任何的专利费，所以即使他在科学上硕果累累，可还是变得穷困潦倒，只能租住在一间偏僻的公寓中度日。但是虽然特斯拉身处的环境非常穷困，可在思想上他从未停止过对科学的探索。

从他中年开始他就结合科学的发展规律以及这些年人类社会对科学探索的进程，先后提出了”十大预言”，这些预言涉及到了社会、科学、经济、航空、天文等等诸多个方面。

当特斯拉的预言发表之后，公众以为这些都是没有任何事实依据的”玄学”，甚至还有不少人讥笑特斯拉年老神经失常。但时至今日回首特斯拉的”十个预言”时，我们惊人的发现，几十年来的发展与特斯拉的预言完全吻合的已经达到了6个。也正是因为这个原因，在2018年美国的时代周刊将特斯拉评为”最接近神的男人”。

参考：特斯拉：发明交流电，被称“神一般的男人”，十大预言已实现六个

直流电 vs 交流电

特斯拉vs爱迪生。屠龙少年，至死依旧是少年

《电力之战》是2018年上映的一部电影，该片讲述了第二次工业革命时代，托马斯·爱迪生和乔治·威斯汀豪斯两大电力巨头就直流电与交流电展开竞争和对峙的故事。

在19世纪90年代，发生了著名的交流电与直流电之战，使得两大电力巨头卷入了这场“电流大战”。

1888年一个充满神奇的人物，尼古拉·特斯拉发明了世界上第一台交流电发电机，这个发明严重打击了爱迪生的直流电行业，于是发明史上著名的“电流大战”由此而起。
爱迪生开始诋毁特斯拉的交流电，他用交流电电死大象和电椅电死死囚的例子来证明交流电是危险的。
作为对爱迪生宣传攻势的反击，特斯拉也在舞台上进行了很多真正的”电魔术”表演。除了使人们为之惊叹，特斯拉的另一个目的就是向世人传播的交流电理念：当不被用在故意犯罪的目的时，交流电是非常安全的。

当这场”电流之战”愈演愈烈之时，芝加哥正在筹备一个世界博览会，主办者希望寻找到一套可以照亮整个会场的照明设备。于是，威斯汀豪斯开出了一份极具诱惑力的合同，他试图以超低价格来从爱迪生手中抢到这笔生意。

1893年5月1日，博览会开幕了，特斯拉的交流电点的电灯照亮了整个会场。这是一次伟大的成功，同时也是大获全胜之前的一个前奏。

这场无硝烟的战争在1893年到达戏剧化的顶点，这一年的哥伦比亚博览会在芝加哥举行，交流电完胜直流电。这场战争也已爱迪生的失败告终。

磁

磁悬浮

磁悬浮列车利用“同性相斥，异性相吸”的原理，让磁铁具有抗拒地心引力的能力，使车体完全脱离轨道，悬浮在距离轨道约1厘米处，腾空行驶，创造了近乎“零高度”空间飞行的奇迹。世界第一条磁悬浮列车示范运营线——上海磁悬浮列车，建成后，从浦东龙阳路站到浦东国际机场，三十多公里只需6～7分钟。

1922年，德国人赫尔曼·肯佩尔（Hermann Kemper）提出了电磁浮原理，并在1934年获得世界上第一项有关磁浮技术的专利。

世界第一条磁悬浮列车示范运营线——上海磁悬浮列车，建成后，从浦东龙阳路站到浦东国际机场，三十多公里只需6～7分钟。

磁浮上海示范运营线列车属常导高速电磁悬浮列车，它是一种依据电磁相吸式原理，利用长定子直线同步电机产生的电磁悬浮力、导向力和驱动力实现列车的支承、导向、牵引和制动的新型无接触高速轨道交通系统。

原理视频讲解

几百吨的磁悬浮列车是如何跑起来的

核能

核污染

【2023-8-31】德纳：日本“排核”幕后主使及其战略意图与中国的反制对策

2023年8月24日，日本排放核污水

核污水排放形式

方案一：排入海洋。将核污水稀释或分离放射性物质后排入大海，此方案预计花费34亿日元。
方案二：蒸汽排放。将核污水进行蒸发，通过排气管道排入大气，此方案预计花费349亿日元。
方案三：固化填埋。把核污水和水泥等材料混合成固态后埋入地底，此方案预计花费2431亿日元。
方案四：注入地层。将核污水注入2500米深左右的地层结构中，此方案预计至少花费180亿日元。
方案五：电解释放。将核污水进行电解反应，将生成的氢气排入大气，此方案预计花费1000亿日元，耗时106个月。
方案六：长期保管。通过新建储罐、水泥固化等方式，在陆上长期保管核污水。

物理学-Physics Science

物理学