补充点数学知识 《张朝阳的物理课》讨论直角坐标系与球坐标系

时间:2022-2-21 作者:admin

  2月20日12时,《张朝阳的物理课》第三十期开播,搜狐创始人、董事局主席兼CEO张朝阳坐镇搜狐视频直播间。

  张朝阳先带着网友复习麦克斯韦速度分布律,补充了速度分布化为速率分布的细节,引出关于直角坐标系与球坐标系的讨论,并导出球坐标系的体积元。之后以球壳与质点间的引力计算为例,结合巧妙的积分参数变换,得到具体公式,最终发现球壳所受引力可以等效到其质心上,即质量集中到球心。将球壳积分变为球体也具有同样的结论。

  “今天是复习和反刍的一天。”张朝阳说,“上节课谈了玻尔兹曼在速度场和重力场的分布,今天本来想讲点玻尔兹曼分布更普遍的证明,但比它更重要的,是组合与熵的概念。这样就得学点热力学、学点数学,补充点基础知识。”

  截至目前,《张朝阳的物理课》已直播三十期。张朝阳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;讲解机械振动与波动方程并计算空气中的声速,顺便讨论与此相关的理想气体状态方程和能量均分定理。尔后从经典物理的“两朵乌云”说起,向近现代物理过渡,包括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;由电磁学和时空性质引发的相对论议题,如洛伦兹变换、尺缩钟慢、质能关系、粒子衰变等。

  此后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、不确定性原理等理论内容,到无限深势阱、氢原子波函数、原子能级与简并等基础模型,再到谐振子量子化、分子振转光谱、自由度的冻结、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,研究对象由小到大、由少到多,从单电子原子到多电子原子、多原子分子,再到由众多粒子组成的宏观物质,实际上已经逐渐进入到统计物理学领域。接下来的玻尔兹曼分布、麦克斯韦速度分布律等,也就顺势引入,顺理成章。

  《张朝阳的物理课》通过观察日常生活现象、用网友比较熟悉的话题来提升兴趣,再以公式推导的方式解释其背后的物理原理,“透过现象看本质”,进而反过来解决生活中的类似问题。

  张朝阳认为研究自然界是特别有意思的事情,他希望物理课的受众能保有好奇心,“在好奇心驱使下,了解自然界的奥秘,了解我们在这个世界生存的道理”。该课程于每周周五、周日12时在搜狐视频直播。同时,网友可以在搜狐视频“关注流”中搜索“张朝阳”,观看往期完整视频回放。

声明:本文内容由互联网用户自发贡献自行上传,本网站不拥有所有权,未作人工编辑处理,也不承担相关法律责任。如果您发现有涉嫌版权的内容,欢迎发送邮件至:ms173@126.com 进行举报,并提供相关证据,工作人员会在5个工作日内联系你,一经查实,本站将立刻删除涉嫌侵权内容。