【問題】大家有沒有想過因次其實很詭異


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1. 最早的測量,無論是面積或長度都是以比例的方式呈現,例如 10呎(feet)就是10倍某的人的腳長0_o 。三角形求面積的意義其實是求作等面積的長方形。

2. 為什麼萬有引力和距離二次方成反比,而不是1.997次方或是2.001次方

3. 為什麼定義P=mv 而F=dP/dt ,我們從來都不覺得一個質量單位乘以長度再除以時間其實--怪詭異的

你可以告訴我平方反比是量子力學、超對稱粒子模型、弦論或者乾脆說是宇宙深度結構密切複雜不可預知的一種作用結果。但我們千萬不能說「這是真理,看,他們全部都在這裡了。」我們所知道的物理,永遠都是一種對客觀事實的,逐漸改善其準確性的解釋方法,而物理的態度也是如此。科學只是一種比較嚴謹的神話,而且永遠有修正的空間罷了。

皮耶˙居禮(就是居禮「先生」)曾說過一句半是俏皮半是睿智的名句:「實驗結果離理論越遠,那就離諾貝爾獎金越近。」

根據物理老師在課堂上說的(也就是他說錯了我不用負責),科學家絞盡腦汁的設計各種精密實驗,至多能保證那個次方值是類似前文中的兩個數值之間。目前的學問上「能與現實接軌」是最重要的,靴子沒有壞就不用修,我們可以暫時不去計較是不是平方反比也是根據這個原則(類似『奧坎姆的剃刀』法則)。

但,如果下次小弟弟、小妹妹來問你,為什麼萬有引力和距離平方成反比,希望你能在「巴下去,長大就懂了」以外另外找個方式令他「暫時相信就好」,因為,搞不好我們永遠不會知道到底是不是如此呢?

哈哈哈,我要完成「人類最難解的問題集」啦!

1.解決黎曼猜想

2.證明連續統假設

...

N+1 .以純粹邏輯論證證明 F=GmM/R^2

N+2 .同上,證明PV=nRT (咦,這我不是證過了。難道還不夠嚴謹啊。瑞典皇家科學院怎還沒來通知我領獎呢?)

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你說的很有道理 尤其是在

"我們所知道的物理,永遠都是一種對客觀事實的,逐漸改善其準確性的解釋方法,而物理的態度也是如此。"這句話

現在所用的一切工具 所知道的向量三角代數微積分 都是"解釋物理現象的工具"

符號本身並沒有什麼意義 重要的是在"符號與物理現象之間的連結"代表什麼意思

因此 探討每個定義跟式子的來源很重要 要看它代表什麼物理意義

代表人類是用什麼樣的角度去看這個世界

先解決動量 物體運動量的大小 運動量的大小跟什麼有關?

兩物體相同的速度下質量較大的有較大的運動量

相同的質量下速度較快的有較大的運動量

就控制變因而言 動量就跟質量及速度成正比

所以如此定義P=mv

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不愧是版主耶,一下就點明我們第一步了:「乘積即--成正比」

我們從很fundamental的觀念討論好了,因次可以相乘,應該是基於下列事實

#數學中乘法的概念,A與B乘積的性質代表:與A,B都成正比

所以同時和兩物理量成正比時,我們用諸如m*v , I*ω這一類的表示法來表示P, L這些物理量的性質

那因次的相除呢?尤其是時間,還有除以時間平方。怎麼想比較好?

It's your task 樓下的喔

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相除的意義 是嗎

基本上就是"每(分母單位)會有多少(分子單位)的東西"

算是一種"比的概念" 一種"用同單位的等量分母去比較同單位的分子"

比方說 一條巧克力賣十元 我們可以寫成10元/條

一個晚上三千塊 可以用3000元/晚

一個小時120元工資 可以寫成120元/hr

所以像速度 就是"每秒走多少公尺"或是"每分鐘多少英里"(正確來說是"每秒多少位移")

像壓力 就是每平方公分受力多少牛頓

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一個晚上三千塊 可以用3000元/晚

恩...有點貴

回正題

我想來點不一樣的,也許跟科學比較背道而馳吧

有時候正因為有許多東西解不開,這樣才能滿足人類永無止境的好奇心

也才能使這世界不致崩潰吧

想想有一天人類解開了所有事情的原因,萬物遵守的法則

之後呢?

就像儒家為什麼能夠那麼推崇堯、舜、禹還有世界大同

想想若有一天理想世界真的實現了,那孔子豈不沒飯吃了?我想他會崩潰吧

我想任何事物在抵達完美的瞬間,之後而來的只是毀滅

所以真正的完美是圓,是週期,是沒有終點的

把話題拉回來

我想當我們了解越來越多的事物,只會衍生出更多的問題來滿足那些有強烈好奇心的人

而一般的人,所需要的,只是「巴下去,長大就懂了」就夠了

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我指的當然是沒完沒了的超大強子對撞機還有更多更多的超對稱粒子......= =" 想當然耳以後在月球上(?)還會建設Giga-超強子對撞機、Giga-Giga-強子對撞機、Giga-Giga-Giga-強子對撞機........然後超能物理學家(「超能」是指超高能量,不是超能力)可以驕傲的說他們找到的粒子可以出一本亞基本粒子週期表了

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1. 最早的測量,無論是面積或長度都是以比例的方式呈現,例如 10呎(feet)就是10倍某的人的腳長 。三角形求面積的意義其實是求作等面積的長方形。

恩。:)

2. 為什麼萬有引力和距離二次方成反比,而不是1.997次方或是2.001次方

事實上真正的情形並不是二次方唷,而真的是2.多次方呢,也因為如此,水星長軸才會偏轉。這一點就是牛頓當時的疏忽與錯誤了!這點由相對論可以證明(或是實際觀察行星運動方式)

3. 為什麼定義P=mv 而F=dP/dt ,我們從來都不覺得一個質量單位乘以長度再除以時間其實--怪詭異的

這一點我可以說明一下,因為從F=Ma來計算一個物體受力產生的情形,我們最終就是希望球出速度吧!但是要算速度真的很麻煩,從牛頓第二運動定律推出加速度,在代運動學公式...好不容易才算出來。但是人們發現一種簡單辦法,就是把F=Ma中的加速度改寫成

:(v2-v1)/t

如此一來經過移項,就可以得到漂亮的關係:F*t=M*(v2-v1)。也就是不受外力mv保持定值囉^^,很高興的把mv定義成另一個物理量=動量。於是動量就產生了。以後人們只要關心作用李施予物體的時間和質量,就可以輕易的得到速度為多少了!不用在繞一大圈了~!;-)

F=dP/dt 也是從上面改寫的。

你可以告訴我平方反比是量子力學、超對稱粒子模型、弦論或者乾脆說是宇宙深度結構密切複雜不可預知的一種作用結果。但我們千萬不能說「這是真理,看,他們全部都在這裡了。」我們所知道的物理,永遠都是一種對客觀事實的,逐漸改善其準確性的解釋方法,而物理的態度也是如此。科學只是一種比較嚴謹的神話,而且永遠有修正的空間罷了。

皮耶˙居禮(就是居禮「先生」)曾說過一句半是俏皮半是睿智的名句:「實驗結果離理論越遠,那就離諾貝爾獎金越近。」

恩,這點同意。

根據物理老師在課堂上說的(也就是他說錯了我不用負責),科學家絞盡腦汁的設計各種精密實驗,至多能保證那個次方值是類似前文中的兩個數值之間。目前的學問上「能與現實接軌」是最重要的,靴子沒有壞就不用修,我們可以暫時不去計較是不是平方反比也是根據這個原則(類似『奧坎姆的剃刀』法則)。

但,如果下次小弟弟、小妹妹來問你,為什麼萬有引力和距離平方成反比,希望你能在「巴下去,長大就懂了」以外另外找個方式令他「暫時相信就好」,因為,搞不好我們永遠不會知道到底是不是如此呢?

是的,所有理論都是階段性的正確,就算是相對論也是,薛丁格方程式也是。

哈哈哈,我要完成「人類最難解的問題集」啦!

1.解決黎曼猜想

2.證明連續統假設

...

N+1 .以純粹邏輯論證證明 F=GmM/R^2

N+2 .同上,證明PV=nRT (咦,這我不是證過了。難道還不夠嚴謹啊。瑞典皇家科學院怎還沒來通知我領獎呢?)

所有的結論都是錯的,這些算是只是算個大概罷了,你也不需要多嚴謹,想想當年的愛因斯坦提出光量子論時,沒有任何的理論基礎,他就大膽猜測,事隔十幾年後,海森保做的精準光電效應實驗才間接證實愛因斯坦的理論。猜測才是科學之母。

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2. 為什麼萬有引力和距離二次方成反比,而不是1.997次方或是2.001次方

事實上真正的情形並不是二次方唷,而真的是2.多次方呢,也因為如此,水星長軸才會偏轉。這一點就是牛頓當時的疏忽與錯誤了!這點由相對論可以證明(或是實際觀察行星運動方式)

2.多次方?

是哪邊有這樣子的說法?

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2.多次方?

是哪邊有這樣子的說法?

我們先假設太陽與行星的引力是與距離平方成反比,可以從牛頓第二運動定律中推出行星繞太陽位置隨時間的微分方程式(從F=Ma)

再假設一種是當單位下的G及M,並由任一假設的初始條件下,我們可以畫出行星的橢圓軌道。

這個橢圓軌道用Java或mathametica模擬的結果真的是一個漂亮的橢圓軌道。

也就是長軸的角度不隨時間的改變。

但是我們現在知道,行星繞太陽的軌道不是如此,像水星,長軸會偏轉,他不是一個完美的橢圓。這釋牛頓力學所沒有辦法解釋的,也就是必須使用愛因斯坦的相對論來計算,

這件事實確實得到了證明,牛頓力學其實是錯誤的,它也不是真理,只是逼近真理。

那我們要怎麼把萬有引力式子修正才能更逼近實際的情形呢?

經過不段的作圖與比較

當我們使用萬有引力跟半徑的2.1次方成反比時,可以發現已依樣的方法,先推出微分方程式,在使用模擬程式作圖,結果做出來的圖是會長軸偏轉的橢圓,其情形與方向真的越來越類似於實際情形了!但是,這也是錯誤的,只是更逼近真理而已...

其實你多是2.1次方嗎...應該也是不對的,它可以近似到小數點下無限多位,越多位表示越準而已.....他是一個方式讓我們描寫大自然的運動!

結論就是,F=ma本身就是一個粗糙的結論,我們使用它推得的任何東西,也許粗糙得簡單好記,但是他所推得的結論也是粗糙的,我們不能把它奉為真理,永遠有比現在理論更精確的理論出現

但是考試的時候不能想太多...!!!

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我們先假設太陽與行星的引力是與距離平方成反比,可以從牛頓第二運動定律中推出行星繞太陽位置隨時間的微分方程式(從F=Ma)

再假設一種是當單位下的G及M,並由任一假設的初始條件下,我們可以畫出行星的橢圓軌道。

這個橢圓軌道用Java或mathametica模擬的結果真的是一個漂亮的橢圓軌道。

也就是長軸的角度不隨時間的改變。

但是我們現在知道,行星繞太陽的軌道不是如此,像水星,長軸會偏轉,他不是一個完美的橢圓。這釋牛頓力學所沒有辦法解釋的,也就是必須使用愛因斯坦的相對論來計算,

這件事實確實得到了證明,牛頓力學其實是錯誤的,它也不是真理,只是逼近真理。

那我們要怎麼把萬有引力式子修正才能更逼近實際的情形呢?

經過不段的作圖與比較

當我們使用萬有引力跟半徑的2.1次方成反比時,可以發現已依樣的方法,先推出微分方程式,在使用模擬程式作圖,結果做出來的圖是會長軸偏轉的橢圓,其情形與方向真的越來越類似於實際情形了!但是,這也是錯誤的,只是更逼近真理而已...

其實你多是2.1次方嗎...應該也是不對的,它可以近似到小數點下無限多位,越多位表示越準而已.....他是一個方式讓我們描寫大自然的運動!

結論就是,F=ma本身就是一個粗糙的結論,我們使用它推得的任何東西,也許粗糙得簡單好記,但是他所推得的結論也是粗糙的,我們不能把它奉為真理,永遠有比現在理論更精確的理論出現

但是考試的時候不能想太多...!!!

雖然可以考慮在這樣的情況下 如果要讓描述重力的方程式吻合實驗數據

而找出新的指數

不過我想 為了這個特殊的例子 去找出適合的指數

會使得其他一般的現象不合理 所以應該不會出現 萬有引力不是平方反比力的說法

 

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雖然可以考慮在這樣的情況下 如果要讓描述重力的方程式吻合實驗數據

而找出新的指數

不過我想 為了這個特殊的例子 去找出適合的指數

會使得其他一般的現象不合理 所以應該不會出現 萬有引力不是平方反比力的說法

 

..

其他一般的現象?是指??

F=ma在一般現象還是可以用呀,又不是要求非常非常準

萬有引力的式子一般情形還是可以用呀,因為G非常非常小

祇是在在質量很大的狀況下比較明顯而已。

2.1只是個假設,也許是2.000001吧...

你如果會的話,可以實際用電腦模擬看看!

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..

其他一般的現象?是指??

F=ma在一般現象還是可以用呀,又不是要求非常非常準

萬有引力的式子一般情形還是可以用呀,因為G非常非常小

祇是在在質量很大的狀況下比較明顯而已。

2.1只是個假設,也許是2.000001吧...

你如果會的話,可以實際用電腦模擬看看!

是 F = Gm1m2/r^2

重力是平方反比力

不必要為了那一個現象 修正成2.多

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不好意思我說錯了=ˇ=

萬有引力定律的確不是100%的正確

因為其推導的過程 直接使用第二運動定律

然而F=ma不完全正確 所以結論也不一定完全正確

但是要修正萬有引力定律 並非單單修正指數項到2.00001就可以解決

而是因為水星離太陽距離過近 附近的重力場並不是一個完美的球狀

所以使用相對論等理論來修正

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我也認為不必因為這樣就修正成2.多

感覺上就像測量數據一樣

比如說我的體重是70.2公斤

跟我的體重是70.258745312385548795123478765123154874313457351324857351公斤

事實上 後面的數據才是造假(不是說他的數據不對 而是這樣的數據資訊對我們說沒什麼意義) 刻意的去突顯數據性的東西了

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F=Ma 不是粗操的理論,也不可能會錯.... 因為這是定義式.....

它定義了一種交互作用F叫做力,定義了一種物體特性M叫做慣性質量

真正的理論是在於萬有引力定律中的M 也就是重力質量

和F=Ma中的M,也就是慣性質量,兩者是相等的

給出這個理論的理由是從最早自由落體實驗到現在的許多近代實驗

另外對於水星軌道計算也不是單純把萬有引力定律中的因次改為2.X

而是對於場和時間空間的性質作修正

至於這個因次為什麼剛好是2?

OK,假如今天因次不是2 而是2.1818,那你是不是也要問為什麼他剛好是2.1818而不是其他數字?事實上不管因次是多少你的問題同樣存在

恩 是有個理論可以解釋這個問題啦

假設今天常數不是2而是1.8,那麼整個宇宙就會不一樣,不會有銀河系不會有太陽系不會有地球也不會有你,因此也不會有你提出這個問題。

那麼既然你能提出這個問題,那這個常數就是2

另外還有一個概念

物理一開始並不是來自純粹邏輯批判,而是來自人類生活經驗

為什麼要定義動量P=mV,因為人類經驗上物體運動程度跟速度質量都有關係

為什麼定義F=ma,因為人類經驗上越用力物體加速度越快

當然,假如當初定義成 F=ma^2 或P=mV^20,事實上仍舊有辦法發展出一套滿足這種定義的物理學,只是會和我們目前認識的系統不一樣。但是定義與事實無關,就算是和我們不同系統的物理學,仍舊是描述一樣的世界。

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F=Ma 不是粗操的理論,也不可能會錯.... 因為這是定義式.....

它定義了一種交互作用F叫做力,定義了一種物體特性M叫做慣性質量

真正的理論是在於萬有引力定律中的M 也就是重力質量

和F=Ma中的M,也就是慣性質量,兩者是相等的

給出這個理論的理由是從最早自由落體實驗到現在的許多近代實驗

牛頓第一運動定律與牛頓第二運動定律 都是可以去探討的

物理定律 都是以實驗作為其基礎

就我所知 在對這兩條定律上 有許多的觀點

比如對於慣性定律 它是否能算作一條真正的物理定律?

有人認為 牛一是定義 牛二是定律 也有一些不同的看法

比如對於牛二F=ma

它是屬於定義 或屬於一條定律呢?

在費曼的物理學講義裡 就有討論到這些東西 (其他的書籍或許也有)

有興趣的人可以去找來看看

就不曉得 有沒有人對於這個主題 有過一番研究?

另外還有一個概念

物理一開始並不是來自純粹邏輯批判,而是來自人類生活經驗

為什麼要定義動量P=mV,因為人類經驗上物體運動程度跟速度質量都有關係

為什麼定義F=ma,因為人類經驗上越用力物體加速度越快

當然,假如當初定義成 F=ma^2 或P=mV^20,事實上仍舊有辦法發展出一套滿足這種定義的物理學,只是會和我們目前認識的系統不一樣。但是定義與事實無關,就算是和我們不同系統的物理學,仍舊是描述一樣的世界。

我也認同這點

物理探討的 仍然是實際的物理現象

利用數學上所謂的邏輯 得不到描述物理現象的一些東西

經由邏輯的推論 只能保證推演的正確性

不過要得到某些結論 也得經由一些前提 而那些前提是那些邏輯規則所不能提供的

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誰可以說明一下理想氣體方程式(嗯?這是討論有關一種不存在的氣體不存在實際性質的方程式)

以及凡得瓦方程式 (PV項中的P加上a n^2 / V^2 ,V減掉bn a,b是常數隨氣體而異)

修正之後為什麼比較接近實際狀況嗎。今天做到奧匹考古題才知道有這個。

a b是根據什麼作用的考量?

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