四个方程式改变理解世界方式

2019-01-04 20:00
养猪 2019年6期
关键词:光速物理学家方程式

【西班牙《阿贝赛报》网站9 月29 日文章】题:4个改变理解世界方式的方程式(作者 西班牙埃尔埃斯科里亚尔医院内科医生佩德罗·加甘蒂利亚)

方程式是复杂、有用而美丽的。对于数学家而言,这些代数表达式的文雅精美可能与语言学家在西班牙诗人克韦多的十四行诗中看到的一样。

全球定位系统(GPS)技术的基本原理之一是由古希腊数学家毕达哥拉斯在25 个多世纪以前提出的一项定理。它描述的是平面上的直角三角形三条边之间的关系:两条直角边的平方和等于斜边的平方。

许多个世纪后,英国物理学家牛顿震惊了所有人。他用一个单一的方程式解释了宇宙的运行,那就是万有引力定律。

1687 年,牛顿在其著作《自然哲学的数学原理》上发表了这个等式,它将苹果的坠落和行星轨道这样至少从表面上看很不相同的事物联系在一起。

牛顿的方程式可以用一种简单的方式来总结:宇宙中任意两个质点相互吸引,引力大小与它们质量的乘积成正比,并与它们距离的平方成反比。

在奥地利物理学家路德维希·玻尔兹曼长眠的维也纳中央公墓,其墓碑上刻有一个方程式,那就是玻尔兹曼熵公式。玻尔兹曼是统计力学领域的先驱,他提出了最重要的物理学定律之一:宇宙中的熵会随时间的推移而增加。

以玻尔兹曼的名字命名的方程式将气体的熵与气体宏观状态所对应的实际微观状态数联系起来。提出于19 世纪的这一定律能够帮助我们解释全球变暖等问题。

还有一个改变了世界的方程式也是在本文中是不可或缺的。它将能量、质量和光速联系起来,从根本上改变了物理学。

该方程式由爱因斯坦在1905 年提出,那时他的声望还没有达到今天的程度。这也许是整个科学史上最有名的方程式:E=mc2。爱因斯坦在试图解释电磁学与牛顿力学之间的不相容性时发现了这个公式。

在这个方程式中,光速(c)是一个巨大的数字,其平方值之大几乎难以想象。由此可以很容易地推断出,如果将很少量的物质转化成能量,其产生的力量会是巨大的。

这种推论为原子弹的开发提供了灵感。

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