为什么物理很难?

bdqnwqk4个月前基础12

物理难在几个地方:

1.物理学的终点是哲学,所以要学好物理,必须有哲学思想,必须要学好哲学,不论是东方哲学还是西方哲学,尤其是以德国为代表的近现代哲学思想。

2.物理以数学为载体,每个物理人,都是半个数学人。一般大学物理系前两年都是和数学系一起上课的。而且物理中还有很多独特的数学内容,比如薛定谔方程中的算符,都是物理学独有的。

3.物理学分支太多,声光电力热是基本,需要学很多的分支学科,需要大量时间的学习。

4.物理需要实验和资金,而基础物理实验,需要天量的资金。例如欧洲粒子加速器CERN,建设费用以百亿美金为单位,这不是一般国家、机构可以负担的。资金是个大问题。

5.物理需要计算。现代物理正大规模地向计算物理转移,需要计算设备,尤其是算法。所以一个物理学家,也是半个计算机专家。

6.物理需要协作和团队,牛顿、爱因斯坦、薛定谔那种单打独斗的时代已经一去不复返了。现代物理研究项目,都是大工程,例如前述的CERN,有数千名物理学家同时工作。

7.耐得住寂寞,多少物理人,穷其一生,也无建树,这太正常了。

学物理不难,难的是没有一个真正懂物理的教师去教物理。难在教师,我任教数理化,深有体会。多做实验,使学生对物理有兴趣,提高自学能力。不但不难还很轻松快乐。我上过小学自然,关于热空气上升,在教室广台我做了演示:将打火机点燃让热气进入开口向下的保鲜袋,豉涨后一放手就飞到天花板,引起学习兴趣,在教光学时,教学生制作针孔照相机,用废灯泡充水制放大镜。教原电池时,负极锌片不变,改进正极,用细铜丝卷成团用火烧成氧化铜,替代原来铜片:,演示效很好,能直接点亮小灯泡。兴趣是学习的动力,学习物理不难,难在教师,难在教师有没有责任心。

对撞机加速电子的原理是什么?怎样才能把质子加速到很高的速度?

对撞机是一种能够将正负电子或正反质子加速到很高能量,然后将正反粒子迎头相撞的大型实验装置,这种装置可以称得上是实验粒子物理学家的最有力法宝。目前世界上最大的对撞机是欧洲的大型强子对撞机,其周长约为27千米,最近国内争论的要不要建的对撞机周长达到了100千米。

对撞机是在回旋加速器的基础上逐步发展出来的。下图为回旋加速器的原理示意图,两个D形盒中间是电场,电场可以对带电粒子进行加速,加速后的粒子进入D形盒中,在D形盒中恒定磁场的作用下做圆周运动。粒子经磁场的偏转后再次进入电场,进入电场时恰好改变电场的方向就能进一步给粒子进行加速。粒子的速度越大在磁场中做圆周运动的半径就会越大,最终从D形盒中飞出。粒子可以获得的速度取决于加速器的半径,半径越大粒子的最终速度就越大。

粒子被加速到比较大的速度后,相对论效应就会明显的表现出来,粒子在磁场中转动的周期会发生改变。为此,科学家们放弃了回旋加速器的恒定的磁场,改用了可以随粒子的能量相应变化的磁场,设计制造出了同步加速器。

同步加速器不需要两个大饼状的D形盒,只需要一个环即可。粒子在这个环中运动,速度小、磁场弱时粒子做圆周运动的半径就会大一些,粒子加速后将磁场也相应的增强就能够保持粒子做圆周运动的半径不变。这样粒子就能够在这个圆环中多次加速,一直加速到很高的能量。

粒子在同步加速器中加速会因同步辐射向外辐射出能量,要想减小因同步辐射造成的能量损失,加速器也需要不断的提高自身的半径以及磁场的强度。归根到底,这都是为了提高粒子的能量。

被加速的粒子撞击一个静止的粒子会使得被撞击的粒子的动能增加,这不是粒子物理学家所希望的,粒子物理学家希望能够将被撞击的粒子撞碎成其他粒子。如何避免将粒子从加速器中获得的能量转换为被撞击粒子的动能呢?很简单,就是让两个粒子迎头相撞,这样就能够充分利用两个粒子的动能将粒子撞碎。对撞机就是由此而发明出来。

所以现在看到的对撞机形状,不是回旋加速器那样的铁饼状,而是一个圆环状。圆环中正负电子或正反质子在磁场的作用下沿相反的方向运动,经过电场加速后磁场再做同步调整使得粒子还能够继续在这个环中做圆周运动。一次次的加速,粒子的能量就会一次次的提高,最后两个能量很高的正反粒子发生了迎头相撞,并被探测器捕捉到,粒子物理学家们就可以根据碰撞情况做他们的研究了。

加速电子是利用磁场中自旋粒子的自旋能来加速电子的,电子本身也有自旋的属性,所以电子是能够被加速的,但是空间无处不存在暗物质,也就是最小粒子的光子,光的传播介质,单个电子在暗物质中冲刺运动,受到的阻力是很大的,因为它的量级与光子的质量量级相比,相差不是太大,所以阻力是非常明显的,它的速度想得到光速,那是差的远着尼,它不过就能得到每秒几百米的速度就不错了,质子呢?加速到光速的0.9都是在说神话,根本不可能。你能说出把质子加速很高速度的机制吗?