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相對論的四維語言是怎樣的?《張朝陽的物理課》介紹電動力學(xué)與相對論的關(guān)系

2022-09-27 10:00:41

狹義相對論的四維語言是怎樣的?電動力學(xué)與狹義相對論具有怎樣的關(guān)系?夏天的時候白車比黑車更節(jié)能?9月25日12時,《張朝陽的物理課》線下第九課開播,搜狐創(chuàng)始人、董事局主席兼CEO張朝陽介紹了為什么麥克斯韋的電磁理論與牛頓時空觀矛盾,從而介紹起狹義相對論的四維形式,并推導(dǎo)了電磁勢所滿足的方程以及得到了推遲勢解。期間,張朝陽還介紹了在夏天的時候,白車比黑車更節(jié)能的物理原理。

張朝陽先介紹了麥克斯韋電磁理論與牛頓時空觀的矛盾,并說明了為什么牛頓時空觀下不存在速度上限。現(xiàn)實世界是存在速度上限的,他在此基礎(chǔ)上說明了這個最大速度的值與參考系無關(guān),并以參考系變換的不變量為基礎(chǔ),類比空間轉(zhuǎn)動來引入“虛時空”上的轉(zhuǎn)動,從而求得了洛倫茲變換的表達(dá)式。

然后,張朝陽通過引入電磁勢,并借助洛倫茲規(guī)范條件得到了電磁勢所滿足的方程。他先求解了電荷量隨時間變化的點電荷的標(biāo)量勢,然后通過疊加原理得到了一般電荷分布的標(biāo)量勢推遲解。得到標(biāo)量勢的解之后,通過類比,寫出了矢量勢的推遲解。

同時,張朝陽計算了黑車在夏天正午時分的吸熱功率,并借助熱力學(xué)知識分析了空調(diào)需要多少電能才能把吸收的熱量排出車外。在極端的條件下,空調(diào)每小時需要一度電才能將太陽照射的熱量排出車外。因此,白色車在夏天要比黑色車更節(jié)能。

在本次物理課上,張朝陽還講解了BMW iX Flow車身上開創(chuàng)性地應(yīng)用了電子墨水(E-Ink)技術(shù),彰顯寶馬科技創(chuàng)新能力及未來豪華出行暢想。他通過分析電子墨水的微觀結(jié)構(gòu),借助電磁學(xué)講解了電子墨水的原理。

截至目前,《張朝陽的物理課》已直播八十余期,內(nèi)容豐富、覆蓋廣泛,理論公式由淺入深、繁簡交融。從去年11月開啟第一節(jié)物理直播課,他先是從經(jīng)典物理學(xué)開始,科普了牛頓運動定律等;而后從經(jīng)典物理的“兩朵烏云”說起,向近現(xiàn)代物理過渡,探討了黑體輻射理論中的維恩公式、普朗克公式等知識。

此后逐步進(jìn)入量子力學(xué)領(lǐng)域,從基礎(chǔ)的薛定諤方程等理論內(nèi)容,到氫原子波函數(shù),再到氣體定容比熱的溫度階梯,并順勢講解了熱力學(xué)定律。接著回到了經(jīng)典物理,推導(dǎo)出飛船運行軌跡,估算太陽的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)以及中子星的自轉(zhuǎn)速度,隨后講解了陀螺的進(jìn)動,還計算出月球的潮汐高度。緊接著開始介紹狹義相對論的四維語言,并逐步過渡到了電磁學(xué)。

《張朝陽的物理課》的直播風(fēng)格獨樹一幟:注重推導(dǎo),通過一步一步詳盡的數(shù)學(xué)計算,推導(dǎo)出相關(guān)的物理公式,把每個公式從頭到尾拆解得十分清晰。

據(jù)了解,《張朝陽的物理課》于每周周五、周日中午12時在搜狐視頻直播,網(wǎng)友可以在搜狐視頻“關(guān)注流”中搜索“張朝陽”,觀看直播及往期完整視頻回放;關(guān)注“張朝陽的物理課”賬號,查看課程中的“知識點”短視頻;此外,還可以在搜狐新聞APP的“搜狐科技”賬號上,閱覽每期物理課程的詳細(xì)文章。

除了《張朝陽的物理課》外,在直播方面,搜狐視頻正持續(xù)打造知識直播平臺,邀請各個科學(xué)領(lǐng)域的頭部播主入駐,進(jìn)行科普知識直播。復(fù)旦大學(xué)教授、科技部重點研發(fā)項目負(fù)責(zé)人趙斌,高中數(shù)學(xué)名師、《十年高考》數(shù)學(xué)科主編鄭冬冬等帶來“奇思妙想開學(xué)季”系列科學(xué)公開課;知名知識播主、地理教育專家雷亞鳴,浙江大學(xué)化學(xué)系博士后、蛟龍?zhí)柺孜淮笱笊顫撆茖W(xué)家唐立梅等帶來“好奇一夏”系列直播,探索月球與大海;中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)副教授李旭,中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究員馮偉民等開啟趣味科普,與古生物進(jìn)行跨越億萬年的生命對話。未來還將有更多知識播主入駐搜狐視頻,一起互動玩轉(zhuǎn)科學(xué)。

責(zé)編 蒲禎

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