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Recent Articles

12
Dec

倒立单摆的稳定性与Ponderomotive Force

作者: physixfan

众所周知,单摆有两个平衡点,一个是垂直向下的稳定平衡点,另一个是垂直向上的不稳定平衡点。然而,只要在单摆的悬挂点处施加一定条件的振动,无需任何反馈系统,就可以让向上的平衡点也变成稳定的!下面这个视频就演示了这一个神奇的现象。(原视频地址为http://www.youtube.com/watch?v=5oGYCxkgnHQ 因为墙的缘故我把它转载到了优酷上...)

这个现象要如何解释呢?一定要注意,这个悬挂点的振动没有依赖任何反馈装置,跟很多工科院系做的横向移动的小车上的倒摆有着本质的不同。显然不是随便一个振动都能稳定住倒立单摆,那么这个振动到底需要满足怎样的条件才可以呢?这个问题的关键,叫做Ponderomotive Force,中文翻译是“有质动力”。中文世界里对Ponderomotive Force的涉及是如此至少,以至于我这个学了四年本科物理的人都完全没有听说过它的中文版本,因此我决定写此文科普一下。

首先给出一个直观而不定量的理解。倒立单摆的情形可以直观地看作一个小球在一个碗里运动,碗的形状即势能: Read moreRead more

19
Oct

北大物理百年纪念学生微电影《李群的变换》

作者: physixfan

《李群的变换》讲述的,其实是每个物院人都曾经历过的心路历程。我们都曾经被物理之美所打动,我们都曾立志探索这个宇宙的奥秘。可是,物理的道路从来都不是一帆风顺的。我们会遇到解不出的难题,会遭遇不理想的考试成绩,会碰到科研上难以逾越的砍,甚至是身边最亲近的兄弟离物理而去的被抛弃感。选择离开物理的人是值得尊重的,因为每个人都有自己不同的追求;而继续在物理的道路上继续奋斗的人同样值得敬佩,因为仍在坚持自己最纯真的梦想。追求梦想不一定要以得诺奖或者名垂千古为结果,我们知道大部分人都没法取得那样的成就。科学并不是只靠少数几个天才一蹴而就的,而是靠着千千万万普通的科研工作者进行着的各种尝试和积累。我们在自己的人生中始终坚持着自己的梦想,为有价值的事业添砖加瓦,这样的人生,无憾。

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6
Oct

在引力场中静止不动的带电球 会一直辐射电磁波吗?

作者: physixfan

前几天有个同学跟我讨论了一个很有意思的问题 我到现在也还没有搞明白这个问题的答案到底应该是什么。问题是:在引力场中静止不动的带电球 会一直辐射电磁波吗?

更详细的说明一下这个问题:电动力学告诉我们,在惯性系中,加速运动的带电粒子会向外辐射电磁波,功率与加速度的平方成正比。但是问题是,按照广义相对论的观点,在引力场中静止不动的参考系(下文中称之为S1)并不是一个真正的惯性系,真正的惯性系是自由落体的参考系(下文中称之为S2)。所以说,在真正的惯性系S2中来看,问题中描述的那个带电球其实是在加速运动的,所以说它应该一直有电磁辐射。按照等效原理,在一个S2中有辐射那么在S1中肯定也有辐射。但是问题又来了:如果我们就在S1中看这个问题,那么引力场没有变化、带电球也静止,辐射出去的电磁波的能量是哪来的呢?!

如果有谁想清楚了这个问题或者看到过哪里有比较好的讨论 欢迎email我或者在这里留言!

P.S. 据某大牛说 就算是有辐射 也是非常非常弱的效应 所以说做实验应该是没法观察到的(除非跑到黑洞附近观测)...所以这个问题只能做理论探讨了...

24
May

学物理将来会很穷吗?

作者: physixfan

本文很俗,谈的是钱的问题。

不知道为什么,人们似乎都觉得学物理的将来一定是清贫的。无论是学物理的人开玩笑地自黑还是家长考虑给孩子选专业的时候,甚至是北大招生组在专业介绍的时候,总是把学物理将来赚不到什么钱作为一个基本事实似的。可是为什么会这样?实际上根本不是这么回事啊!事实到底如此,我们得靠统计数据说话。不多说了,下面直接贴各专业收入的统计数据,因为中国没有这种数据,所以只能贴美国的:

(1) Majors by Salary Potential – Full List: Read moreRead more

22
Apr

为了对生命负责 我们必须坚定不移的信仰科学

作者: physixfan

最近因为地震的缘故又出来了好多号称预测了地震的民科,联想到很多长久存在的不科学的言论,深感普及、推广科学理念任重而道远。目前普及科学知识的科普文甚多,然而宣传科学理念的文章却比较少,故有此文。

有一件事必须开头就指出:“科学理念”和“科学知识”是完全不同的两个概念。当我说“信仰科学”一词的时候,指的是信仰科学理念,而绝非信仰科学知识。

那么科学理念都是包括什么呢?

1.科学是可证伪的。可证伪性,按照字面意思就是,可以被证明是错误的。举个例子,爱因斯坦的广义相对论就是可证伪的:因为从广义相对论可以推出光线通过太阳时会发生特定的偏折,而按照以前的引力理论则不会发生。我们只要做一个实验,看看到底光线是不是发生了偏折,如果没有偏折,那广义相对论就是错的。这就是可证伪性。为什么我们基本上可以信任科学得到的结论呢?就是因为科学的理论都是可以被证明是错误的,但是每每做实验都没有发现它出现错误,因此我们可以很放心的在实验验证过的条件范围内仍然认为它是对的。

2.科学知识不是绝对正确的。所以我们的确不应当迷信科学知识。这点其实非常容易理解,许多科学家的工作都是质疑前人的理论、提出自己的改进、做实验验证自己的新理论的正确性。牛顿理论在宏观尺度、微观尺度分别被后来的广义相对论和量子力学所取代,我们也不能认为后者就是绝对正确的。但是有一点要知道,即使是看似过时了的牛顿力学,在它该有的适用范围内,也仍然是相当好的近似。

3.做实验证明理论的正确性是必须的,在医学领域就是双盲对比实验是必须的。

明确了什么是科学的理念以后,下面我将对一些理论进行分类划分,主要分为四类:已被证实的科学、尚未被证实的科学、与科学相关的哲学、非科学/伪科学。

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7
Apr

物院院衫设计稿2013

作者: physixfan

我们北大物院有个传统,每年都会搞一件院衫,前期广泛征稿、后期全民投票,搞的非常正规,结果就是每年的最终图案都非常赞,深得北大物院群众喜爱,甚至网上都有好多人表示想要购买。这几年我和isisxjy也在凑热闹设计稿件,贴过来望大家喜爱~

前几年我的设计见这篇日志:物院院衫设计稿2012&2011

《费曼路径积分》(2013) by physixfan:(鸣谢:我学物理死得早)(最终这个稿件通过投票成为了北大物院2013年的院衫!!) Read moreRead more