点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:张朝阳讲物理课火了!“硬核推导”相对论 李永乐现场助阵
首页> 科普频道> 科普头条 > 正文

张朝阳讲物理课火了!“硬核推导”相对论 李永乐现场助阵

来源:光明网2022-03-12 19:03

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  时间和空间不是各自独立的吗?怎么搅和到一块儿了?世界上最著名的方程E=mc²是怎么来的?3月11日,《张朝阳的物理课》线下“新春第一课”首次开讲,搜狐创始人、董事局主席兼CEO张朝阳与来自北京各高校的物理学子及物理爱好者们一起探讨物理的奥秘。人大附中物理教师、科普视频创作者李永乐作为嘉宾现身课堂。

  新春第一课“硬核推导”相对论

  线下“新春第一课”,张朝阳重点讲解了狭义相对论中最著名的方程E=mc²,并结合案例加以解释。这个小小的公式蕴藏了巨大的能量,可以把一丁点儿的质量放大成巨大的能量,甚至原子弹、氢弹、太阳的能量都与此有关。

张朝阳讲物理课火了!“硬核推导”相对论 李永乐现场助阵

  “我的课比较强调硬核推导。”张朝阳介绍,要理解狭义相对论,必须先了解光速的特殊性。他先从麦克斯韦方程组导出的电磁波方程入手,指出光速与参考系无关这一反直觉的论述。他从光速不变出发,推导出时间膨胀效应,即运动的时钟相对于静止的时钟流逝较慢,说明此时时间与空间不再独立。

  张朝阳解释,描述时间与空间的关系的方程就是洛伦兹变换,洛伦兹变换能把一个惯性参考系的坐标变换到另一个与之相对匀速运动的惯性参考系下。他在黑板上通过洛伦兹变换公式,结合“同时性的相对性”的概念推导出了“动尺缩短”公式,即运动的尺子在静止参考系下看,会比在尺子的固有参考系下短。

  洛伦兹变换只是坐标的变换。张朝阳通过洛伦兹变换进一步导出了速度的变换公式,这与传统牛顿力学中简单的速度矢量的直接叠加有很大的不同。有了速度变换公式,他开始推导不同参考系下两个质量相同的小球的碰撞过程,结合动量守恒定律,并类比牛顿力学中动量的定义,计算出了“动质量”与速度的关系。

  随后将力对位移进行积分,得出爱因斯坦最著名的质能方程E=mc²,它描述能量与质量的关系。张朝阳又以铀235的裂变过程为例,说明质量可以转化成能量,而其能量可以用爱因斯坦质能方程计算出来。

  “网红”物理老师李永乐现场助阵

  人大附中物理教师、科普视频创作者李永乐也来到了“新春第一课”的现场。

  对于同学们都很关心的爱因斯坦与相对论的问题,李永乐现场补充解释,狭义相对论最大的局限是不能处理引力问题。爱因斯坦提出等效原理,认为引力场与以适当加速度运动的参考系是等价的,这扩充了惯性系的概念,跟随引力自由落体的参考系其实可以看成一个局部的惯性系。这暗示了引力其实是时空的一个属性,而不只是一种单纯的力,因此爱因斯坦进一步将引力几何化,得到了广义相对论。

张朝阳讲物理课火了!“硬核推导”相对论 李永乐现场助阵

  有同学提到在刚结束的冬奥会上,联通5G直播背后的物理学原理问题。李永乐以精简且有趣的语言阐述了联通5G大速率、低延时、覆盖广等优势,体现了科技为生活增添美好的硬实力。

  此外,他还聊到了爱因斯坦的奇闻轶事,讲了他提出狭义相对论乃至广义相对论的过程,以及在这个过程中他受到朋友的帮助与启发的故事。课堂最后,张朝阳与李永乐用三星Galaxy S22手机和到场的全体同学一起合影留念。

  持续打造知识直播平台

  截至目前,《张朝阳的物理课》已直播三十多期。张朝阳1986年从清华大学物理系毕业,并于同年考取李政道奖学金赴美留学。1993年底在美国麻省理工学院(MIT)获得博士学位,并继续在MIT从事博士后研究,1996年回国创业。

  这也是阔别物理20多年后,张朝阳重拾物理。从去年11月开启第一节物理直播课,他先是从经典物理学开始,科普了牛顿运动定律与能量动量守恒原理等;而后从经典物理的“两朵乌云”说起,向近现代物理过渡,探讨了由黑体辐射研究引出的维恩、瑞利-金斯、斯特潘、普朗克等系列公式。

  此后的物理课程逐步进入量子力学领域,从基础的薛定谔方程、算符对易关系等理论内容,到无限深势阱、氢原子波函数,再到谐振子量子化、气体定容比热的温度阶梯等更加具体实用的案例。内容丰富、覆盖广泛,理论公式由浅入深、繁简交融。

  据了解,除了《张朝阳的物理课》外,在直播方面,搜狐视频正持续打造知识直播平台,陆续邀请各领域的头部播主入驻,进行科普知识直播。包括北京交通大学理学院教师陈征博士的“奇趣的科学实验”;康奈尔大学物理化学博士包坤,化身“包大人玩科学”,教普通人看懂2021年诺贝尔奖;天体物理博士刘博洋科普“日全食是怎么产生的”;理论物理博士周思益也开通“弦论世界”直播课等。(金言)

[ 责编:战钊 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 大熊猫“辰星”“晓月”10日在马来西亚国家动物园大熊猫保护中心正式与马来西亚公众见面。两只憨态可掬的大熊猫吸引众多民众前来参观,现场气氛热烈。

  • 1月10日,市民在昆明植物园内观光休闲。

独家策划

推荐阅读
8日,中国载人航天工程办公室发布2025年度《中国空间站科学研究与应用进展报告》。
2026-01-09 02:45
日前,生态环境部与国家统计局联合印发《关于发布2023年电力二氧化碳排放因子的公告》,以便于不同主体核算电力消费的二氧化碳排放量。
2026-01-09 02:45
近日,中国农业科学院农产品加工研究所联合国内外科研团队,系统揭示了小麦基因型、灌溉条件、储存方式及制粉工艺影响面团流变特性及产品质量的微观和介观机制。
2026-01-09 02:45
各地要强化标准牵引,结合相关部门人工智能终端智能化分级标准制定和产品智能化等级认定等情况,合理确定补贴品类。
2026-01-09 09:05
从中国机械工业联合会获悉,“十四五”时期是我国环保装备制造行业技术创新爆发期,产业链自主可控率超90%,核心专利数量全球第一,技术装备水平跃升,国际竞争力显著提升,国际市场占有率达23.1%。
2026-01-09 02:55
CES历来是观察前沿技术走向的重要窗口。今年,一个新词被频频提及——“物理人工智能(物理AI,Physical AI)”。
2026-01-08 18:29
从7日在京召开的全国知识产权局局长会议上了解到,根据世界知识产权组织最新发布的《2025年全球创新指数报告》,我国“综合排名进前十、单项排名‘双第一’”。
2026-01-08 02:20
近日,中央农村工作会议在北京召开。会议强调,“加强农业关键核心技术攻关和科技成果高效转化应用,因地制宜发展农业新质生产力”,为做好“三农”工作提供了重要指引。
2026-01-08 02:20
时序轮转一甲子,肇始于一间实验室的中国科技考古,历经六十载深耕求索,终从一片学术荒原,昂首跻身世界学科前沿之列。六十年来,中国科技考古依靠工作者们的汗水、智慧与坚守,写成一段传奇。
2026-01-08 02:20
冰冷坚硬的金属骨架、精确运转的齿轮电机……这,是不是你脑中的“机器人”?其实,还有一种机器人:它们没有坚硬的躯壳,而是以柔软的身体探索世界,它们并不强壮,却不会轻易损坏——这,就是软体机器人。它们像章鱼、蚯蚓、水母等自然界生物一样灵动,能够弯曲、伸展、钻入狭缝,展现出前所未有的环境适应力。
2026-01-08 02:25
近日,工业和信息化部正式公布我国首批L3级有条件自动驾驶车型准入许可,两款分别适配城市拥堵、高速路段的车型将在北京、重庆指定区域开展上路试点。
2026-01-08 02:25
“激光不是自然光,它是人类创造的‘最准的尺’‘最利的刀’,更是能为人类需求精准调光的‘魔法师’。”1月6日,科学家精神百场讲坛在扬州大学开讲,中国科学院院士、天津大学教授姚建铨向现场听众分享了自己60年的科研历程与心得。
2026-01-07 02:30
以前医生判断大脑是否健康,需要进行磁共振检查,这个检查结果用的是西方人群的参考标准。
2026-01-07 02:30
从中国科学院大连化学物理研究所获悉,“面向空间应用的锂离子电池电化学光学原位研究”项目已在中国空间站内开展。神舟二十一号航天员乘组共同在轨操作该项目实验,其中,中国科学院大连化学物理研究所研究员张洪章作为载荷专家发挥了其专业优势。
2026-01-08 02:20
硫化氢气味如臭鸡蛋,在天然气开采、炼油、煤化工中大量产生。它不仅有毒,更是形成酸雨的“元凶”之一。据统计,我国每年待处理的硫化氢约80亿立方米,全球规模更是巨大。如何安全、彻底地处理它,一直是工业界面临的巨大挑战。
2026-01-07 02:30
从生态环境部获悉,日前,南京环境科学研究所秦卫华、李中林、王涛研究团队在《布拉格国家昆虫博物馆馆报》上发表研究成果——西藏吉隆发现猎蝽科猛猎蝽属新物种吉隆猛猎蝽,我国青藏高原生物多样性数据库再添新成员。
2026-01-07 02:30
“人类工程与大自然的完美融合!”不久前,贵州花江峡谷大桥刚刚建成通车便火遍全网,各地游客纷至沓来,只为感受新晋世界第一高桥的壮观雄伟。
2026-01-07 02:30
“一张网”的构建是我国测绘地理信息事业转型升级的生动实践。
2026-01-06 09:53
具身智能作为人工智能与机器人科学交叉的前沿领域,是新一轮产业变革的技术引擎。
2026-01-06 02:45
我国首次航天员洞穴训练日前在重庆市武隆区圆满结束,28名航天员参加了这次训练。
2026-01-06 02:45
加载更多