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初中物理教师的博客

教师把敬业内化为一种品质,实践于行动中,不仅是学生的幸事,自己也将终生受益

 
 
 
 
 

日志

 
 

物理趣事  

来自惊鸿岂止一现   2014-06-06 15:15:07|  分类: 【趣味物理】 |举报 |字号 订阅

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物理趣事



物理趣事

    故事发生在二十世纪初的法国。巴黎。
   
一样的延续着千百年的灯红酒绿,香榭丽舍大道上散发着繁华和暧昧,红磨坊里弥漫着躁动与彷徨。而在此时的巴黎,有一个年轻人,名字叫做德布罗意(debroglie),从他的名字当中可以看出这是一个贵族,事实上德布罗意的父亲正是法过贵族。但是他也就正好是贵族的花花公子。时间一转就到了1919,这是一个科学界急剧动荡动着的年代。就在这一年,德布罗意突然移情别恋对物理产生了兴趣,尤其是感兴趣于当时正流行的量子论。具体来说就是感兴趣于一个在当时很酷的观点:光具有粒子性。这一观点早在十几年前由普朗克提出,而后被爱因斯坦用来解释了光电效应,但即便如此,也非常不见容于物理学界各大门派。德布罗意倒并不见得对这一观点的物理思想有多了解,也许他的理解也仅仅就是理解到这个观点是在说波就是粒子。或许是一时冲动,或许是因为年轻而摆酷,德布罗意来到了一派宗师朗之万门下读研究生。从此,德布罗意走出了一道足以让让任何传奇都黯然失色的人生轨迹。
     

    
历史上德布罗意到底花了多少精力去读他的研究生也许已经很难说清,事实上德布罗意在他的5年研究生生涯中几乎是一事无成。事实上也可以想象,一个此前对物理一窍不通。白驹过隙般的五年转眼就过去了,德布罗意开始要为他的博士论文发愁了。其实德布罗意大约只是明白普朗克爱因斯坦那帮家伙一直在说什么波就是粒子,(事实上对于普朗克大约不能用一直二字,此时的普朗克已经完全抛弃自己当初的量子假设,又回到了经典的旧框架。)而真正其中包含的物理,他能理解多少大约只有上帝清楚。五年的尽头,也就是在1924,德布罗意终于提交了自己的博士论文。他的博士论文只有一页纸多一点,不过可以猜想这一页多一点的一份论文大约已经让德布罗意很头疼了,只可惜当时没有枪手可以雇来帮忙写博士论文。他的博士论文只是说了一个猜想,既然波可以是粒子,那么反过来粒子也可以是波。而进一步德布罗意提出波的波矢和角频率与粒子动量和能量的关系是:
   
动量=普朗克常数/波矢
   
能量=普朗克常数*角频率
   
这就是他的论文里提出的两个公式。而这两个公式的提出也完全是因为在爱因斯坦解释光电效应的时候提出光子的动量和能量与光的参数满足这一关系。可以想象这样一个博士论文会得到怎样的回应。在对论文是否通过的投票之前,德布罗意的老板朗之万就事先得知论文评审委员会的六位教授中有三位已明确表态会投反对票。本来在欧洲,一个学生苦读数年都拿不到学位是件很正常的事情,时至今日的欧洲也依然如此。何况德布罗意本来就是这么一个来混日子的的花花公子。然而这次偏偏又有些不一样——德布罗意的父亲又是一位权高望众的内阁部长,而德布罗意在此厮混五年最后连一个ph.d都没拿到,双方面子上自然也有些挂不住.情急之中,朗之万往他的一个好朋友那里寄了一封信。当初的朗之万是不是碍于情面
想帮德布罗意混得一个phd已不得而知,然而事实上,这一封信却改变了科学发展的?
   

   
这封信的收信人是爱因斯坦。信的内容大致如下:
尊敬的爱因斯坦阁下:
   
在我这里有一位研究生,已经攻读了五年的博士学位,如今即将毕业,在他提交的毕业论文中有一些新的想法………………请对他的论文作出您的评价。另外顺便向您提及,该研究生的父亲是弊国的一位伯爵,内阁的**部长,若您……,将来您来法国定会受到隆重的接待朗之万在信中,大约朗之万的潜台词似乎就是如果您不肯给个面子,呵呵,以后就甭来法国了。不知是出于知趣呢,还是出于当年自己的离经叛道而产生的惺惺相惜,爱因斯坦很客气回了一封信,大意是该论文里有一些很新很有趣的思想云云。此时的爱因斯坦虽不属于任何名门望派,却已独步于江湖,颇有威望。有了爱因斯坦的这一封信,评审委员会的几位教授也不好再多说些什么了。于是,皆大欢喜。浪荡子弟德布罗意就这样攻读下了他的phd(博士)。而按照当时欧洲的学术传统,朗之万则将德布罗意的博士论文印成若干份分寄到了欧洲各大学的物理系。大约所有人都以为事情会就此了结,多少年以后德布罗意那篇很新很有趣博士论文也就被埋藏到了档案堆里了。德布罗意大约也就从此以一个phd的身份继续自己的浪荡生活。但历史总是喜欢用偶然来开一些玩笑,而这种玩笑中往往也就顺带着改变了许多人的命运。在朗之万寄出的博士论文中,有一份来到了维也纳大学。
   

    1926
年初。维也纳。当时在维也纳大学主持物理学术活动的教授是德拜,他收到这份博士论文后,将它交给了他的组里面一位已经年届中年的讲师。这位讲师接到的任务是在两周后的seminar(学术例会)上将该博士论讲一下。这位老讲师就是薛定谔?在接下来的两周里,薛定谔仔细的读了一下德布罗意的博士论文,其实从内容上来讲也许根本就用不上仔细二字,德布罗意的这篇论文只不过一页纸多一点,通篇提出的式子也不过就两个而已,并且其原型是已经在爱因斯坦发表的论文中出现过的。然而论文里说的话却让薛定谔一头雾水,薛定谔只知道德布罗意大讲了一通波即粒子,粒子即波,除此之外则是两个黄鹂鸣翠柳”——不知所云。两周之后,薛定谔硬着头皮把这篇论文的内容在seminar 上讲了一下,讲者不懂,听者自然也是云里雾里,而老板德拜则做了一个客气的评价:这个年轻人的观点还是有些新颖的东西的,虽然显得很孩子气,当然也许他需要更深入一步,比如既然提到波的概念,那么总该有一个波动方程吧”.多年以后有人问德拜是否后悔自己当初作出的这一个评论,德拜自我解嘲的说你不觉得这是一个很好的评论吗?并且,德拜建议薛定谔做一做这个工作,在两周以后的seminar上再讲一下。两周以后。薛定谔再次在seminar上讲解德布罗意的论文,并且为德布罗意的找了一个波动方程。计算起来真灵通:但psi真正代表什么,没人能够说得清。(欧文就是薛定谔,psi是薛定谔波动方程中的一个变量)。故事的情节好像又一次的要归于平庸了,然而平庸偏偏有时候就成了奇迹的理由。

冰棍和冰激凌



冰棍和冰激凌

冰棍和冰激凌是世界各国人们都喜欢的止渴解暑食品。当你吃到凉甜可口的冰棍和冰激凌时,你是否想过,世界上最早制作冰棍和冰激凌的是哪个国家呢?

  我国是冰棍和冰激凌的故乡。早在3000年以前,我国就有用冰解暑的记载。后来皇宫里就有了用奶和糖制成的冰棍。到了元世祖忽必烈时代(大约700多年前),皇宫里又有了类似现在冰激凌的食品,叫做冰酪。那时,元朝统治者禁止王室以外的人制作冰酪。直到意大利旅行家马可波罗离华回国前,元世祖才让人把这种珍品的制作方法教给他。马可波罗回去后,又把这种制作方法传给了意大利王室,意大利王室把这种方法保密了约300年,到1533年,法国国王和意大利人结婚以后,制作冰酪的方法才由意大利传入法国。1777年美国纽约大街上才有了冰激凌广告。

  我国古代劳动人民的解暑食品是冰核。直到清代,每当盛夏到来之际,北京大街上还有人买冬天入窖保存下来的天然冰快冰核。大约在1935年,北京有人想出了绝招:先把天然冰放进一个大木桶里,加入适量的食盐,这样的木桶就成了一个土冷冻室。再准备许多圆柱形小铁筒,每个小铁筒里都装满加了香料和糖的水,并插上一根木棍。然后把一个个装满糖水的小铁筒放进土冷冻室大木桶里,封闭起来冷冻。经过半小时后,小铁筒里的糖水就冻结成了冰棍。由于这种解暑食品很受顾客的欢迎,所以很快就在前门大街出现了专售冰棍的商店。

  为什么把食盐放到天然冰里混合后能使水结冰呢?这是因为许多纯净物质一旦掺入杂质,它的凝固点就会降低。放在大木桶里的天然冰,加入适量的食盐,就会因凝固点降低而融解;冰融解时要从小铁筒里的水中吸热,小铁筒的水就会放热冻结成冰。这就是制作冰棍的道理。

  当然,在现代,人们已经能用各种先进的制冷设备来制造冰棍和冰激凌等冷食了。

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