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网上看到的物理笑话,以前只知道帕斯卡量纲的段子...


一群伟大的科学家死后在天堂里玩藏猫猫,轮到爱因斯坦抓人,他数到100睁开眼睛,看到所有人都藏起来了,只见伏特趴在不远处。
爱因斯坦走过去说:“伏特,我抓住你了。”
伏特说:“不,你没有抓到我。”
爱因斯坦:“你不是伏特你是谁?”
伏特:“你看我身下是什么?”
爱因斯坦低头看到在伏特身下,居然是安培
伏特:“我身下是安培,我俩就是伏特/安培,所以你抓住的不是我,你抓住的是...”
欧姆

爱因斯坦反应迅速,于是改口喊,“欧姆,我抓住你了!”
说时迟那时快,伏特和安培一个鱼跃站了起来,但是仍然紧紧抱在一起,
爱因斯坦大惑~
他俩不紧不慢地说,现在,我们不再是欧姆,而是伏特×安培,变成瓦特了~
爱因斯坦觉得有道理,于是喊,那我终于抓到你了,瓦特!

这时候,安培慢慢悠悠地说:“你看我俩这样抱着已经有好几秒了,所以,我们不再是瓦特,而是瓦特×秒, 我们现在是焦耳啦~”

爱因斯坦被说的哑口无言,于是默默地转过身,这时,他看到牛顿站在不远处,爱因斯坦于是跑过去说:“牛顿,我抓住你了。”
牛顿:“不,你没有抓到牛顿。”
爱因斯坦:“你不是牛顿你是谁?”
牛顿:“你看我脚下是什么?”
爱因斯坦低头看到牛顿站在一块长宽都是一米的正方形的地砖上,不解。
牛顿:“我脚下这是一平方米的方块,我站在上面就是牛顿/平方米,所以你抓住的不是牛顿,你抓住的是帕斯卡!”
爱因斯坦倍受挫折,终于忍无可忍地爆发了,于是飞起一脚,把牛顿踹出了那块一平米的地板砖,
然后吼到:“说!你还敢说你是帕斯卡??”
牛顿慢慢地从地上爬起来,说:“不,我已经不是帕斯卡了,你刚刚让我牛顿移动了一米的距离,所以,我现在也是焦耳了!”

焦耳这次学聪明了,一把扑到了阿伏伽德罗在自己身下,说:
“你看,我现在是J/mol啦”,
正当爱因斯坦思考J/mol是什么东西的时候,亥姆霍兹吉布斯这两个自由能吵了起来,都说是对方。为了不至于两败俱伤,他们一脚把开尔文踹到焦耳下面,把阿伏伽德罗顶了出来。
“看!”他俩说,“现在是J/K,是熵啦,要抓就抓克劳修斯吧。”

游戏继续,这次是安培被爱因斯坦发现了,眼看安培就要被抓了。安培顺势往地上一躺,伸直身体对站在身边不远处的爱因斯坦说:“等等,我在你站的地方产生了磁场。”正当爱因斯坦在考虑该抓高斯还是特斯拉的时候,发现他俩一人找了一块地板砖抱着,说:“不麻烦你老了,我们现在是磁通量B·S,去找韦伯吧。”
等到爱因斯坦要抓住韦伯的时候,发现韦伯在做深蹲。
爱因斯坦问:“你干嘛呢。”
韦伯回答说:“你没看到我一会儿变大,一会儿变小,我在产生感应电动势呢。”
这时伏特一下子慌了,一把抓住密立根的衣领,说:“你成天拿个油壶乱喷什么。”
“测定元电荷。”密立根回答道。
“太好了!”伏特一把抱住密立根说,“从现在起,我们就是eV,也就是焦耳。”

靠,今天是邪了门啦”焦耳嘀咕道一把把赫兹压在身下,说:
“看,现在是E/v,是普朗克啦”
普朗克也不是好惹的,他突然发现远处有个来自东方的老头在地上写下了22/7和355/113,很是得意,一打听此人姓,心里大喜,急忙跑过去,把这两个分数照抄了一遍,趴在这四个分数上面。对刚气喘嘘嘘赶来的爱因斯坦说:
“看现在是h/4pi,啦”
“那又怎样?”爱因斯坦问。
“是我的好哥们海森堡教我的,说这样我就不是我了,有什么事尽管找他。”
“好,那他在哪里?”
“这个,还真说不准。”
爱因斯坦恼羞成怒,正准备对普朗克大打出手。普朗克说:
“等等,海森堡有个姓薛的好哥们,就躲在前面的箱子里。”
“这个箱子连通风口都没有,难道不会憋死吗?” 爱因斯坦问。
“这个就得你亲自去打开看看了。”
...

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方励之:“天为什么是蓝色的”一百年

“天空为什么是蓝色?”正确的物理解释完成于1910年,迄今整一百年。“天蓝”物理学的一个重要应用,是光纤通讯,即高锟(曾任香港中文大学校长,2009年获诺贝尔物理学奖一半奖项)先生去年获得物理诺贝尔奖的项目。


“天蓝”物理学似乎很普及。凡是看过“十万个为什么”的初中生,都能说出它的“标准 答案”: “空气中会有许多微小的尘埃、水滴、冰晶等物质,当太阳光通过空气时,波长较短的蓝、紫、靛等色光,很容易被悬浮在空气中的微粒阻挡,从而使光线散射向四方,使天空呈现出蔚蓝色。”

中文世界中,大小权威的教育和科学网站,大多仍采用上述“标准答案”,几乎一字不差。

这个“天蓝”解释,基本上是十九世纪中叶的水平。它是英国物理学家丁铎尔(John Tyndall,1820-1893)首创的。常称作丁铎尔散射模型(中学化学似乎讲过丁达尔现象?)。确实,“波长较短的蓝色光,容易被悬浮在空气中的微粒阻挡,...散射向四方”。但它并不是“天蓝”的真正原因。如果天蓝主要是由水滴冰晶等微粒的散射引起的,那末,天空的颜色和深浅,就应随着空气湿度的变化而变化。因为当湿度变化时,空气中水滴冰晶的数目会明显变化。潮湿地区和沙漠地区的湿度差别很大,但天空是一样的蓝。丁铎尔散射模型解释不了。到十九世纪末叶,丁的天蓝解释已被质疑。

1880年代,瑞利(John Rayleigh,1842-1919)注意到,根本不必求助尘埃、水滴、冰晶等空气中的微粒,空气本身的氧和氮等分子对阳光就有散射,而且也是蓝色光容易被散射。所以,空气分子的散射就可以作为“天蓝”的主因。

然而,各个分子有散射,不等于空气整体会有蓝色。如果纯净的空气是极均匀的,分子再多也没有“天蓝”。就像一块极平的镜子,只有折射或反射,而极少散射。在均匀一致的环境中,不同分子的散射相互抵消了。就如在一个集体纪律超强的环境(如监狱)中,每个人的独立和散漫行为被彻底压缩。而“天蓝”靠的就是分子各自的独立和相互不干涉 ,或少干涉。

为此,瑞利假定,空气不是分子的“监狱”。相反,氧和氮等分子,无规行走,随机分布 。瑞利由这个模型算出的定量结果,很好地符合天蓝的性质。1899年,瑞利写了一篇总结式的文章“论天空蓝色之起源”[1],开宗明义就说: “即使没有外来的微粒,我们依旧会有蓝色的天”。 “外来的微粒”即指丁铎尔散射所需要的。从此,丁铎尔的天蓝理论被放弃。瑞利散射成 为“天蓝”理论的主流。

瑞利的天蓝理论虽然很成功,瑞利的分子无规分布假定,也有根据。然而,瑞利实质上还要假定空气是所谓理想气体,这是一个不大的,但也不可忽略的弱点。因为空气不是理想气体。

1910年,爱因斯坦最终解决了这个问题。爱因斯坦用当时刚刚发展的熵(混乱的度量)的统计热力学理论证明:那怕最纯净的空气,也是有涨落起伏的。空气本身的密度涨落 也能散射,也是蓝色光容易被散射。密度涨落的散射,不多也不少,正好能产生我们看到 的蓝天。如果空气是理想气体,爱因斯坦的结果就同瑞利的一样。所以,简单地说,天空蓝色之起因是:“空气中有不可消除的‘杂质’,即空气自身的涨落。密度涨落等对阳光的散射,形成了蓝天。”

“天蓝”起源物理不是爱因斯坦首创,但最完整的理论是爱因斯坦奠定的。所以说,“天蓝”物理学,完成于1910年。 瑞利和爱因斯坦的“天蓝”理论,是普遍适用的。可以用来解释纯净空气中的“蓝天”现象,也可以用来解释纯净的水,纯净的玻璃等液体或固体中的“蓝天”现象。当然,也有该理论不适用的地方。多年前,听到过有人对着“蓝天”发(歌)情,“我爱祖国的蓝天 ”,千万不要误听为“我爱祖国的独立而又无规游荡的分子们”。

高锟先生在他为“光纤通讯”奠基的第一篇论文[3]中引用的第一个物理公式,就是爱因斯坦的“天蓝”瑞利散射公式(即Einstein-Smoluchowski公式)。玻璃是凝固了的液体。即使最理想的玻璃,没有气泡,没有缺陷,玻璃中依旧有不可消除的‘杂质’,即玻璃本身的不可消除的涨落。在光纤中传播的讯号(光波),会被玻璃的涨落散射。“天蓝”机制,是光纤通讯讯号损失的一个物理主因。它是不能用光纤制 造技术消除的。只能选择“不太蓝”的光,减低它的影响。

不少权威的教育和科学(中文)网站上,正在报导高先生是“影响世界的华人”之最。高先生的影响,确实遍及全球。有趣的是,这些网站本身,似乎并不在“被影响”之列。比如,本文开头引用的“天蓝”解释,就还完全没有“被影响”。对青少年来说,那些“标准解释”虽然不算是有毒奶粉,但也是过期一百年的奶粉。
[1]J.Rayleigh,Phil.Mag.XLVII,375,1899
[2]A.Einstein,Ann,Physik,33,1275,1910
[3]C.Kao,Proc.IEE,133,No.7,1966
Update

20210315

上午(20210315/28)的雾霾很严重,想起电影《银翼杀手2049》的画面。关于教室的灯光发蓝,王同学说是白平衡的问题,孙同学说是校服的颜色,卫同学想到光的散射就如天空是蓝的...
北京出现了蓝太阳,看到比较合理的解释[?]:
沙尘里的颗粒物散射和吸收了波长更长的红光(米氏散射),导致红光减少,所以太阳看起来是蓝色的。而平常阳光在大气中则是经过瑞利散射,因此看起来才是红色的。由于火星上经常沙尘蔽日,所以太阳在火星上也会呈现出蓝色。不少网民因此在社交媒体上调侃,沙尘暴让自己看到了“火星同款太阳”...

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难得的机会在理科部报告厅,混在创新班学生堆里,听了“要办成中国最好大学”的南方科技大学校长朱清时院士的报告:如何培养创新型人才。回来特地检索了下讲座的稿件,发现有几个故事是“学物理出身却被定义为化学家”的朱校长经常提及的,自作主张压缩整理了下~

1950年上小学,1957年上初中,1963年上大学,1966年文革了,1978年准备送第一批人出国就到美国了。加州大学圣巴巴拉分校、麻省理工学院、布鲁克海文实验室、加拿大国家研究院,工作了一大圈回国后又出国,英国剑桥、牛津、法国巴黎大学、巴黎十一大、第戎大学、格林罗布尔大学、芬兰赫尔辛基大学,工作了一大圈又回国。

讲座中关于创新型人才的培养,朱校长强调的是批判性思维、想象力、洞察力、记忆力和注意力等,而这里仅是把小故事精简分离出,有兴趣去看很长的讲稿,或是自己检索了解相关物理学史的详情。

一、中学时代最崇拜的数学家伽罗华
在法国工作时收集伽罗华的资料,也一直想把伽罗华如何解决这个高次方程不能用根号解,并且发明群论的这个思想历程还原出来。

伽罗华上中学时(17岁)就去想解当时几百年数学上解决不了的一个难题---高次方程有没有根号解。他之前几百年,大数学家都要用这个问题来试试自己的能力,但是一直没法解决。伽罗华只是一个中学生,照理说他的知识是不多的,他的知识结构也是不全的,但是他就在中学时代,把这个问题想出了一个很巧妙的办法。这个办法当时的数学家都没有人能够看懂,以至于他的这个稿子被耽误了50年才发表(20岁时死于决斗)。发表之后,就创立了一个新的数学理论,叫群论,这个群论现在是现代物理学的基础。

中学生的他知识不多不少,在当时的知识结构下,他没有过多的思想把他的新思想给淹没了。

二、二十世纪最了不起的人爱因斯坦
爱因斯坦最重要的几篇论文是在二十几岁的时候写出来的,最重要成果都是在二三十岁做出来的,然而随后几十年的时间基本上没有发表什么重要的文章。那个时候二三十岁的爱因斯坦也是知识并不多,知识结构也不是很全面,他的新思想就很突出。

爱因斯坦这个人为什么那么厉害,也在于他的好奇心。他传记中说,其实没有什么特别才能,别人都把我吹的太高了,经常都是惶惶恐恐的、忐忑不安的,只是喜欢寻根刨底的追求问题罢了,这就是我一生都在干的事。爱因斯坦也回答了他的好奇心是怎么产生的,他说四五岁的时一次过生日,父亲送给他一个礼物,就是一个罗盘。这个罗盘很怪,不管你怎么摆弄它,它的针总是指向一个方向,他就在想这里头肯定有什么神秘的原因,要不然这个针怎么固执地总指向一个方向啊?找这个原因成为他少年时代的一个很重大的愿望,把他引向了物理学。

三、气泡室的故事
1953年的阿尔瓦雷斯(Luis Walter Alvarez,1911.6.1-1988.9.1)已是Berkeley的名教授,专门做大型物理学实验。那年他去参加全美的物理学年会,几千人自定旅馆、自己管食宿,会议只给你发那个会议的指南。最后一天的午餐,大家也都专门找不认识的坐在一起,老教授专门找年轻人坐在一起差别越大,收获就越大。阿尔瓦雷斯找了一个旁边的博士后,27岁的格拉泽(Donald Arthur Glaser)。格拉泽就跟阿尔瓦雷斯说,哎呀,今天我是最后一天下午的最后一个报告,我现在有一点紧张,担心没有人来听我的报告。阿尔瓦雷斯说,是的,我也不会去听的,你究竟打算讲什么?格拉泽说,我想了一个新想法,喝啤酒的时候...阿尔瓦雷斯何等人啊?实验物理大师,5分钟的谈话就受启发了。

7年过去了,1960年诺贝尔奖就要颁发给气泡室的发明者了,但是没有给阿尔瓦雷斯,给格拉泽了。诺贝尔奖只授给原创新思想的人,不是授给随后把他搞成大型仪器的人。尽管气泡室最大量的、最艰苦的贡献是阿尔瓦雷斯做出来的,因为原创思想是格拉泽的,这是新思想的典型例子。但阿尔瓦雷斯的这个伟大的道德规范,也使他有机会在1968年获得诺贝尔奖了。

@qiusir:康德也曾把啤酒沫是如何被塞进瓶子里的好奇当成笑话,而年轻的格拉泽正是在一次物理年会的午餐上,和实验大师阿尔瓦雷茨分享了啤酒里的沙子下沉产生气泡的灵感,才有了优于威尔逊云雾室的大气泡室的发明。虽60年的诺奖仅颁给原创思想的格拉泽,阿尔瓦雷茨8年后也得了诺奖,虽名至实归,诚实也算有好报。

四、普朗克回忆录中好奇心培养的一个故事
作为量子力学创始人的普朗克,在上小学的时物理老师讲力学功和能的一段:同学们想象一下,现在有个工人胳膊很粗,正在举起一个大石头,并把他顶到房顶上去放起来,然后这个工人走了。那么这个工人做功的能量消失没有呢?过了一会他就跟同学们说:你们想想,如果过了20年,有人从这个房子边上走过,这个石头塌下来了把这个人脚砸了,这个人会不会就知道这个能量并没有消失啊?这样一说,普朗克留下了很深的印象,觉得周围的世界太有趣了,而这个道理就都在物理学中间了,即便后来有大师告诉他物理学大厦已经建好,他还是选择了物理学。

五、居里夫人发现放射性的故事
居里夫人当初在实验室里读书的时候看见了贝可勒尔(Antoine Henri Becquerel)实验室里的一件怪事,矿物都自己发光的。她的好奇心和兴趣到这种程度:原因不搞清楚睡觉都睡不好,吃饭都吃也不香,她就坚决要求把这件事作为她的博士论文题目,要知道搞不清楚博士学位就得不着了。她把十吨的沥青铀矿拿来在地下,做那个大铁锅熬,4年时间中逐渐提炼提炼,最后提炼出了0.5克物质。这是好奇和兴趣推动科学发展的最著名的一个例子。

六、feeling
国际科学界评论一个年轻人搞科研有没有前途,他们都不是说你知识多全面、基础多好,他们往往都说这个人对这个学科的感觉好不好。我在加拿大国家研究院的时候,就在赫茨伯格研究所里工作,就是得诺贝尔奖的那个赫茨伯格。我们在那经常参加这个研究所的讨论会,他们都不请大权威的人来做报告的,都请各个领域中年富力强的人来作报告,因为像赫茨伯格这种人厌烦了大权威做总结似的报告,都想听听年轻人究竟在想什么、在做什么。我印象最深刻就是有一次英国的皮特萨尔就是诺丁汉大学的那个年轻人来做报告。做完报告我们一起吃饭,这个时候大家背后评论这个皮特萨尔:这个年轻人不简单,他对这个问题的感觉feeling非常之好。这个是对一个科学家的最高评价,说你feeling非常好。这就像踢足球的或者打篮球的,你说哪个动作规范,动作好不好,那个都不够味的,要说他的感觉好不好,他的球感好不好,这个才是直觉。这个跟科学说的不一定是一回事。这些呢都是直觉和洞察力。

七、杨振宁讲过的故事
杨振宁先生这个人非常聪明,是我见过的最聪明的科学家之一。他的这段话我就经常都记住,而且经常都和学生讲。
杨振宁讲他原来在西南联大学学过量子学,到芝加哥大学又让他重学量子力学,上课的是Taylor,当初美国物理学的权威的权威,美国的氢弹之父。这个人是非常聪明,也是个特别忙的人,每天上课是从不备课的,大家常提醒他上次讲到什么什么了,然后他开始想今天他要讲什么。他的这种讲法恰好是给杨振宁他们一个绝好的机会,就是看像Taylor这种人的思维过程是怎么进行的。因为Taylor他上课不准备,他往往讲着讲着就要出错,就要误入歧途了。杨振宁知道Taylor讲到这要出问题了,他就很注意看Taylor怎么去跳出这个陷阱,他就觉得Taylor一旦发现问题,脑袋就像天线一样伸出去了,到处去探测看看什么地方有出路,然后这试一下那试一下,然后很快就试出来了,就找到出路了。杨振宁说在这个关头上,他们就特别清楚的看到了Taylor的关注点。他关注什么样的问题,他不关注什么样问题。有一些枝节末叶的问题,Taylor这种人根本就不关注的,就丢开了,关注的问题都是实质性的重大问题,这是学好科学的很重要的一点。

P.S.
@qiusir:朱清时校长多次强调那些能力(想象力、洞察力、记忆力和注意力等)仅仅是被抑制不是被磨灭,是可以恢复的。可学生疑惑全国那么多大学,也那么多年了怎么还无法回答钱学森之问呢?是那些能力根本没法恢复还是大学继续抑制?或许这是微博上“根据相关法律法规和政策‘南方科技大学’搜索结果未予显示”的原因吧~

@qiusir:为回答钱学森之问而生的南方科技大学,在招生方面除复试成绩外,还引入平时成绩,不过和高考成绩的60%相比,也只有区区10%,况且这是重叠的,招生宣传手册上更特别强调了新生高考成绩高出一本多少,达到985院校的中上水平云云,和创新和改革的高呼呐喊相比,如此表现未免让人有所失望~

十二 18

天津近一周的学习收获良多(抽空会梳理一下),比如一位本就资优的资优教师王**让我印象深刻,在一次小组活动中还了解到他成长的经历,总觉得和我以前的于同学[?]有几分相近,关联到近期“清华博士逃离科研去中学教书”[?]一事的争议[?],特别贴出王老师的这份回顾,希望分享给那些资优孩童(超长、特长、创新...)的家长们~


网路上不经意发现这句:"Our kids are normal,They just aren't typical."
静伊:我们的学生很正常,只是他们不平常~
海妹:孩子们很正常,只不过不是你们眼中的正常罢了~

http://rochestersage.org/2011/09/28/what-are-characteristics-of-a-gifted-child/

北大研究生毕业,从中学、大学到研究生一路保送,想当年当年全国理科班,黑龙江的第一名,班级中传说的外星人,还是“我只是被教育成听话的好孩子”...

一个资优生的小前半段人生

小学时,围绕在耳旁:
“你必须……”“题目都做了?”“不对,重来,三遍。”
初中时,围绕在耳旁:
“哇!他怎么总考第一。”“不是地球人,别和他比了......”
高中时,来到了一个资优班。
“我是省里联赛第一名,周围人再牛能算个啥……”
高二时,班里排名后50%。讨厌家里人的种种议论,由此有了人生的第一个座右铭——
走自己的路,让别人说去吧。
高三时,学校内部发表人生第一首诗词——
独处
大学了,好像成绩一度越来越差,不怎么资优了。
开始过正常的大学生活,挺有意思。
突然有一天,开始思考——
为什么人总活在别人为他规划的世界中,单一而又重复。那这样,世界多我一个少我一个也都无所谓吧。
不过,最后,还是决定凑合活着吧。
研究生时,想一次次逃离这个社会,挂在嘴边的——
没有人真正理解我。
工作了,找了一所中学任教,因为这里的校长和他说了四个字——
“行胜于言。”他蛮喜欢的,同时,又有了新的座右铭。
现在,他的身边都是和他一样的“异类”,他想说:
孩子们,我懂你们,放心,我们一同去追寻我们的存在......

今后会如何续写呢?我们不吝给予王老师生活上最美的祝福,工作上最平实的祝愿,当然也希望小小王童鞋们更容易找到那普遍受尊重的存在感~

十一 05

某日,高波老师通过RTX分享了台湾大学张文亮博士的这首小诗~


上帝给我一个任务,
叫我牵一只蜗牛去散步。
我不能走太快,
蜗牛已经尽力爬,为何每次总是那么一点点?
我催它,我唬它,我责备它,
蜗牛用抱歉的眼光看着我,
彷佛说:「人家已经尽力了嘛!」
我拉它,我扯它,甚至想踢它,
蜗牛受了伤,它流着汗,喘着气,往前爬…
真奇怪,为什么上帝叫我牵一只蜗牛去散步?
「上帝 !为什么?」
天上一片安静。
「唉!也许上帝抓蜗牛去了!」
好吧!松手了!
反正上帝不管了,我还管什么?
让蜗牛往前爬,我在后面生闷气。
咦?我闻到花香,原来这边还有个花园,
我感到微风,原来夜里的微风这么温柔。
慢着!我听到鸟叫,我听到虫鸣。
我看到满天的星斗多亮丽!
咦?我以前怎么没有这般细腻的体会?
我忽然想起来了,莫非我错了?

是上帝叫一只蜗牛牵我去散步。

Pic Via:http://www.si-serv.com/blog/?p=337