Wednesday, February 25, 2015

mit entropy 机械能守恒 引力场做的功,无法获得物体运动过程中定域轨道的信息,因为ta不会引起整个系统的熵变。反之,如果我们能够获得系统运动过程中定域的信息,那系统的熵一定会发生变化。”(

怎样跟着MIT公开课学AP物理之十(机械能守恒救了Lewin教授一命)

http://v.163.com/movie/2009/5/V/3/M6S8LP3CJ_M6S8MAEV3.html

来源: 韩锋的日志

怎样跟着MIT公开课学AP物理之十(机械能守恒救了Lewin教授一命)
清华研究生云舟AP支教队
这一讲,Lewin教授讲了牛顿力学的三大守恒定律之一“机械能守恒”。
如果是学AP Physics B的,不用微积分,那么从匀加速直线运动学方程:Vf^2-Vi^2=2aΔx=2FΔx/m就能推导出匀直运动的动能定理。
如果对于AP physics C嘛,你就大胆的用微积分吧,Lewin教授已经把普遍的动能定理的形式,推导得很详细了。
其实能量的概念,不用我强调,虽然在这里第一次出现,但是ta的覆盖范围,要大得多大得多,几乎没有那个物理学领域能够回避能量的概念(随便举几个例:爱因斯坦发现了质能关系E=MC^2,这样,能量本身也和质量一样产生引力,这直接导致了黑洞产生的可能。孤立系统的熵,其他物理量都可以用守恒定律消掉,但是熵一定是系统能量的函数,或者说熵本质上代表了能量在系统自由度分布的情况。量子力学中能量守恒直接会导致相互作用时量子态的纠缠!等等)
在这一讲,Lewin教授力推的明星当然还是————引力场在物体能量变化过程中的表演!
出发点自然平淡无奇:物体在引力场中,“被做功”,因此动能发生改变!
但是这个引力场做功确和别的力做功有很大区别:Ta和物体的运动轨迹没有关系,只和在引力场中的H有关(实际上H就代表了引力场中的等势面),这样引力场做的功本来是一个运动过程量,但是Ta现在可以“荣升”成物体在引力场中的“状态量”了,称之为物体的“引力势能”。所以现在势能和动能加在一起,在没有别的外力的情况下,就一起守恒了,称之为“机械能守恒”。就像两口子一结婚,把两个人的收入放在一起过日子了。
讲到这也没什么离奇的地方!
但我觉得下面的事情更有趣一些:
我在给八中的同学讲Physics B的时候,为了说明引力场做的功和物体的运动轨迹无关,这点和摩擦力不同,我就希望这样解释:“引力场做的功,无法获得物体运动过程中定域轨道的信息,因为ta不会引起整个系统的熵变。反之,如果我们能够获得系统运动过程中定域的信息,那系统的熵一定会发生变化。”(我是指,如果能获得物体定域轨道的信息,这里一定存在摩擦力,而摩擦力和引力最大的不同是,TA除了同样引起能量转移外,TA更会引起能量在更多的自由度上分布,或者说会引起系统温度的改变,这就是熵变,TA和系统的温度成反比)。
以上的话实际上我没敢当着同学面说(主要怕熵的概念太抽象),但过后一想:我要真的能证明以上结论,那么应该对解释量子测量有帮助。
稍懂量子力学的人都知道,量子物质的存在,是一种非定域整体性的存在(最简单的例子就是电子的双缝干涉实验,单个电子,可以通过波函数,同时在两个缝,两条运动路径上存在,最后发生干涉。这是经典力学所完全理解不了的)。本来,量子世界的这种非定域整体性存在,也没什么特别难接受的(大不了我们把ta理解成“气”或者“场”,或者“气场”),但是非常诡异的是:我们每次实验得到的结果却都是完完全全“定域的”(或者说我们能看到能测到的世界都是“定域的&rdquo



怎样跟着MIT公开课学AP物理之十(机械能守恒救了Lewin教授一命)作者: 郝宇

清华研究生云舟AP支教队
这一讲,Lewin教授讲了牛顿力学的三大守恒定律之一“机械能守恒”。
如果是学AP Physics B的,不用微积分,那么从匀加速直线运动学方程:Vf^2-Vi^2=2aΔx=2FΔx/m就能推导出匀直运动的动能定理。
如果对于AP physics C嘛,你就大胆的用微积分吧,Lewin教授已经把普遍的动能定理的形式,推导得很详细了。
其实能量的概念,不用我强调,虽然在这里第一次出现,但是ta的覆盖范围,要大得多大得多,几乎没有那个物理学领域能够回避能量的概念(随便举几个例:爱因斯坦发现了质能关系E=MC^2,这样,能量本身也和质量一样产生引力,这直接导致了黑洞产生的可能。孤立系统的熵,其他物理量都可以用守恒定律消掉,但是熵一定是系统能量的函数,或者说熵本质上代表了能量在系统自由度分布的情况。量子力学中能量守恒直接会导致相互作用时量子态的纠缠!等等)
在这一讲,Lewin教授力推的明星当然还是————引力场在物体能量变化过程中的表演!
出发点自然平淡无奇:物体在引力场中,“被做功”,因此动能发生改变!
但是这个引力场做功确和别的力做功有很大区别:Ta和物体的运动轨迹没有关系,只和在引力场中的H有关(实际上H就代表了引力场中的等势面),这样引力场做的功本来是一个运动过程量,但是Ta现在可以“荣升”成物体在引力场中的“状态量”了,称之为物体的“引力势能”。所以现在势能和动能加在一起,在没有别的外力的情况下,就一起守恒了,称之为“机械能守恒”。就像两口子一结婚,把两个人的收入放在一起过日子了。
讲到这也没什么离奇的地方!
但我觉得下面的事情更有趣一些:
我在给八中的同学讲Physics B的时候,为了说明引力场做的功和物体的运动轨迹无关,这点和摩擦力不同,我就希望这样解释:“引力场做的功,无法获得物体运动过程中定域轨道的信息,因为ta不会引起整个系统的熵变。反之,如果我们能够获得系统运动过程中定域的信息,那系统的熵一定会发生变化。”(我是指,如果能获得物体定域轨道的信息,这里一定存在摩擦力,而摩擦力和引力最大的不同是,TA除了同样引起能量转移外,TA更会引起能量在更多的自由度上分布,或者说会引起系统温度的改变,这就是熵变,TA和系统的温度成反比)。
以上的话实际上我没敢当着同学面说(主要怕熵的概念太抽象),但过后一想:我要真的能证明以上结论,那么应该对解释量子测量有帮助。
稍懂量子力学的人都知道,量子物质的存在,是一种非定域整体性的存在(最简单的例子就是电子的双缝干涉实验,单个电子,可以通过波函数,同时在两个缝,两条运动路径上存在,最后发生干涉。这是经典力学所完全理解不了的)。本来,量子世界的这种非定域整体性存在,也没什么特别难接受的(大不了我们把ta理解成“气”或者“场”,或者“气场”),但是非常诡异的是:我们每次实验得到的结果却都是完完全全“定域的”(或者说我们能看到能测到的世界都是“定域的”),原子性的,这就是所谓“量子悖论”。我曾经和徐湛教授讨论过这个问题,他评论说:“量子力学作为一个理论体系是非常完美的,但ta就是有这么一个量子测量的丑陋尾巴,一直甩不掉!”这不是一个尾巴是否被甩掉的问题,这是微观世界和宏观世界一直有一条“鸿沟”,“量子论”和“原子论”之间,有一条鸿沟,没有填平!标志人类智慧最高成就的物理学真是伤不起啊!
如果我们真能严格证明:“定域的信息一定伴随系统的熵变!”也许能帮助我们理解量子测量问题。小童鞋们,加油哟,希望在你们身上!
接下来的公开课中,Lewin教授继续耍宝!他为了向大家证明引力的威力有多大,竟然把中国建筑工地上的大摆锤搬到MIT教室里面(这个大摆锤在中国经常用于拆迁用的),大锤一旦飞舞起来真的是威力无比,充分体现了政府的权威,把挡在ta前进路径上的任何物体,都击的粉碎!令MIT的童鞋们,惊诧万分——政府的权利就是大,任何社会问题都可以这样解决!
但是Lewin教授自己现在却占到了大锤的轨迹上,ta把大摆锤放在了他的下巴下放手,说只要机械能守恒定律成立,大锤即使摆回来也砸他不死,就像宪法,给强大的政府权利和公民的权利,画出了一条明确的界线,这是不能超越的。大锤会遵守“宪法”吗?大家自己看吧:
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