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关于“万有引力定律”的一个疑惑
一。
引力问题1. 两个离得很远的物体,即距离比物体线度大得多,可以简单的用f=Gm1m2/(r*r)...(1)来计算。
r是物体质心间距离。
两个贴的很近的物体要算引力要用到微积分的方法,不能简单地用公式(1)来计算了。
形象地说,就是把物体分成一小块一小块,每一小块和距离相比都很小,用(1)算出每一小块受到的引力,加起来就是总的引力。
2. 一般来说,任何两个物体要贴到无限近是不可能的,物体是由原子组成的,其中电子带负电,原子核带正电。
当物体靠得很近时,会有电磁力作用,排斥两物体互相靠近(电子简并压,一般恒星坍缩成白矮星的状态)。
靠得更近时,抗衡引力的力由更稳定的中子产生(中子星的状态)。
如果再继续靠近,那么,恭喜你,黑洞产生了,这就是所谓的无限大引力。
补充一下:恒星最早抗衡自身引力的力是核聚变产生的向外压力。
聚变原料用光后就开始坍缩了。
坍缩成什么要看恒星的质量。
小于太阳3倍的变成白矮星,3-5倍的变成中子星,5倍以上的你知道是什么了吧。
二。
超导问题1.超导是一种量子特性,网络百科上说了一堆话,说什么晶格,电子碰撞之类,是非量子的解释,我认为不太正确,以下出自wiki百科:1957年,美国物理学家约翰·巴丁、库珀(Leon Cooper)、施里弗(Robert Schrieffer)提出了以他们名字首字母命名的BCS理论,用于解释超导现象的微观机理。
BCS理论认为:晶格的振动,称为声子(Phonon),使自旋和动量都相反的两个电子组成动量为零的库珀对,称为电声子交互作用,所以根据量子力学中物质波的理论,库珀对的波长很长以至于其可以绕过晶格缺陷杂质流动从而无阻碍地形成电流。
巴丁、库珀、施里弗因此获得1972年的诺贝尔物理学奖。
不过,BCS理论并无法成功的解释所谓第二类超导,或高温超导的现象。
看不懂没关系,不然就是你得诺贝尔奖了。
补充:库柏对是指电子以结合在一起的状态。
一般来说,电子之间都有微小的引力,而当电子的能量低于费米能时,电子就会结合在一起,电视一般的温度太高,电子的能量很大,因此库柏对的现象通常要在超导状态才会出现。
库柏对这个概念是的基础是由BCS理论建立,而这个理论是约翰·巴丁、利昂·库珀和约翰·罗伯特·施里弗这三人提出的,这也让他们三个人得到诺贝尔奖。
高温超导原理:尚在研究中,有闲的话你可以去查论文。
有很多关于这方面的论文。
世界七大物理难题
世界七大物理难题的答案如下:
一、暗物质与暗能量本质
暗物质与暗能量,是宇宙学中最重要的两大未解之谜。
暗物质构成了宇宙大部分的质量,但其真实性质仍是个谜;暗能量则驱使宇宙加速膨胀,其本质和产生机制也是待解的难题。
科学家们正在通过各种实验和观测手段,尝试揭开它们的神秘面纱。
二、量子引力理论统一化
量子引力理论统一化,是物理学领域的一个重大挑战。
目前,广义相对论和量子力学各自在它们的领域内取得了巨大的成功,但如何将二者结合起来,建立一个自洽的量子引力理论,仍是物理学界面临的一大难题。
这一问题之所以困难,是因为引力在量子尺度上的效应与现有的量子理论有很大差异,实现量子引力理论的统一化需要对现有的物理理论进行重大突破。
三、高温超导机制
高温超导机制,是凝聚态物理学领域的一个重要问题。
高温超导材料具有零电阻和完美的磁屏蔽效应,了解其超导机制对于开发高效能源传输技术和下一代电子设备具有重要意义。
尽管实验上发现了高温超导现象,但理论上对其机理的解释仍然缺乏突破。
四、宇宙中的反物质问题
宇宙中的反物质问题,是宇宙学和粒子物理学交叉的难题。
理论上,在宇宙大爆炸中产生的物质和反物质应该等量出现,但现实中,我们生活的宇宙中几乎全是物质,反物质非常稀少。
为什么会出现这种情况,是物理学的重大挑战之一。
解决这一问题有助于理解宇宙演化的奥秘。
五、量子计算与量子信息的实际应用问题
量子计算与量子信息的实际应用问题,是量子力学在信息科学领域的重要挑战。
量子计算机的强大计算能力有潜力在许多领域产生重大影响,但如何实际构建和操作量子计算机仍是待解决的问题。
此外,量子信息的处理和传输方式与传统信息科学有很大差异,如何在实际中应用这些技术也是一大难题。
六、复杂系统的相变与临界现象
复杂系统的相变与临界现象,是统计物理学的一个重要问题。
复杂系统在相变时表现出特殊的临界现象,如流体到气体的相变、材料的临界磁化等。
理解这些现象背后的物理规律对于研究许多自然现象和社会现象具有重要意义。
然而,由于复杂系统的非线性性质,对相变和临界现象的研究一直是物理学的一个难题。
七、弦理论与其他理论的整合问题
弦理论与其他理论的整合问题,是高能物理学领域的一个难题。
弦理论是一种试图统一所有基本粒子和基本作用力的理论框架,但在实践中如何将弦理论与现有的物理理论进行整合仍是一个巨大的挑战。
此外,弦理论有多个版本,如何确定哪一个版本是描述现实的正确理论也是一大难题。
解决这些问题对于理解宇宙的基本规律具有重要意义。
量子引力量子引力
量子力学与引力的描述在理论层面上面临着不兼容的问题,特别是在广义相对论中,时空曲率在某些极端情况下会变得无限大,形成微观尺度的奇点。
这就迫切需要一个统一的量子引力理论,它能解释黑洞内部及宇宙早期的复杂现象,其中引力的量子化表达与时空几何的描述必须相互兼容。
尽管物理学家们在寻找这样的理论上付出了巨大努力,已经有诸如弦论等候选理论出现。
弦论试图通过将引力纳入弦的振动来实现这一目标,但它在将额外维度紧凑化以解决引力问题时,遇到了困扰,低能区域的理论可以接受,但在高能区域则表现出不可重整化的特性。
另一个尝试是圈量子引力,它以自旋网络为基础,试图从不同的角度解决量子引力的问题。
然而,这种方法也存在挑战,如在三维空间引入额外维度,这导致了一些异常特性。
弦论的一个扩展,即超弦理论和超引力的统一(M理论),被认为是解决这些问题的一个可能途径。
它设想在十一维空间中融合广义相对论和超对称性,这有望构建一个完整且自洽的量子引力理论。
然而,这个理论还处于猜想阶段,其有效性仍有待进一步验证。
量子引力,又称量子重力,是描述对重力场进行量子化的理论,属于万有理论之一隅;主要尝试结合广义相对论与量子力学,为当前的物理学尚未解决的问题。
当前主流尝试理论有:超弦理论、循环量子引力理论、声学类比模型。
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