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有哪些经典有趣的物理现象
最近看科学日报发现一个有趣的实验,所谓有趣,就是麻省理工学院的科学家们领过实验发现了一个匪夷所思的现象:在水温达到了105摄氏度,没有沸腾,反而结冰了。
总所周知,水通常有三种物理形态:固态的冰,液态的水,气态的蒸汽。在通常状态下(海拔为零),水温达到零摄氏度就会结冰,超过一百摄氏度会蒸发,这都是了然于心的常识了。但在实验中发现水温达到105摄氏度反而会结冰,实在是个有趣的现象。
这里就不给大家科普了,其中到底有什么玄机还请自行百度(其实是我也没看完)
有什么现象是物理学家至今仍无法合理解释的
这就很多了,我认为这个分为两种,
简单、常见的的现象,但其实科学并没有很好的解决。
- 少见、极端的现象,科学没有合理解释,或者至今认识不是很全面。
先说第一种,有些很原始的技术,完全靠我们的经验建立「唯像模型」,一样非常可靠。但深层次的科学原理,暂时解释不清楚。
比如:混凝土
在材料学上,我们仍然不知道混凝土配比、性能之间确却的因果关系。
我不是土木工程和材料学专业,只有引用别人的答案,网易有个专栏叫《了不起的中国制造》,就谈到过混泥土问题,有兴趣可以看一下:
第二种,我们在极端环境下观测到这种现象,由于经验太少,无法很好的解释。
比如:核聚变发电的电浆约束(plasma confinement):也即对高温高压的电浆(等离子体)进行约束,
我们常说物质有三态:气态、固态、流体态,其实还有和【等离子态】和【超临界态】等等,宇宙中物质九成是发热发光的恒星,恒星都是【等离子态】。
但是恒星是自然界的奇迹,是重力和核聚变反应两个力动态平衡的结果。
核聚变就是在地球上模拟太阳,让二者平衡,稳定、持续的释放热能,说简单一点就是让氢弹「慢慢的爆炸」。
太阳是依靠重力约束让其慢慢的爆炸,那在地球上怎么办?
这就涉及【电浆约束】,目前有两种方法:惯性约束聚变(inertial confinement fusion)和磁约束聚变(Magnetic confinement fusion),
比如美国的国家点火系统(NIF),用的是惯性约束聚变,而我们国家的人造太阳:EAST (Experimental Advanced SuperconductingTokamak),用的是苏联最先研究出来【托卡马克(Tokamak)】方式,是实现磁约束核聚变的一种方法。
【托卡马克(Tokamak)】磁约束被认为最有前途,但有两个难点需要攻克:
第一,材料学上需要找到能约束电浆的可靠经久耐用的材料,对抗中子的轰击,保护人类不受核辐射。
第二,电浆在核聚变炉内,呈现出一种流体状态,因为粒子数目太多,运动太过于复杂,我们现在只有一些很少的经验,但并不能准确预测电浆流体的运动。
我们知道电磁学(电动力学)核心是麦克斯韦方程组,但是,电浆(等离子体)太复杂了,跟气体一样,会产生「电浆湍流」,而「湍流」也是流体力学的一座无法攻克的大山,
所以,目前也找不到第一原理,也就无法推理、预测,无法构建公理系统,也就无法准确的预测因果关系,所以工程上无法应用。
但是,没有公理系统也不要紧,依靠经验建立【唯像模型】,在工程上一样很完美的应用。
但麻烦的是,电浆不是水或者气体,非常难以获得,非常不稳定的,这就增加了实验难度,难以获得数据。
说简单一点:气体「湍流」问题,可以建风洞模拟实验,所以,我们一样制造高速飞行的战斗机。
而【唯像模型】的建立就是要不停的试错积累数据,电浆几千万度的温度,你怎么建【电浆风洞】?所以电浆实验成本非常之高,而且持续的时间又短,你怎么获得大量的经验和数据?
这门学科叫做:电浆流体力学或者叫电磁流体力学(electromagnetohydrodynamics)
所以,目前不断提高聚变的时间,就是为了获得电浆流体力学的数据,建立一个可靠的模型,从而更好的控制电浆。
就算这一步实现了,但是,没有炉子也是完全白搭呀!
材料学上怎么办?说简单一点,你能控制【煤炭】,炉子呢?用什么材料造?核电站一运行几年几十年,什么材料能够抵挡【太阳】?用什么材料保护人类免受核辐射?
所以,目前核聚变几乎是毫无进展,美国【点火计划】以后,几乎已经放弃了,没怎么投钱了,而是拉日本、欧洲小伙伴一起背锅。
核聚变其实还有很长的路要走,也许永远不能实现。
生命不神奇只是普通的物理现象吗
我们从哪里来?我们往哪里去? 一切的存在都源于上帝! 奇妙的身体!奇妙的生命! 在神创论的基础上,才能有所谓的进化、分化、退化、异化... 相信上帝的创造! 为荣耀上帝而活……。 起初,上帝创造天地。 惊叹一个受精卵等于一个完美的男人女人! 总是惊叹于一个两性结合而成的小小的0.1毫米的受精卵竟然能记忆父母的完美遗传信息,发育成一个复杂无比的俊男美女!这就是有上帝创造的明证了。生殖细胞“一旦发生(因创造突然而有),就是完美(能繁衍遗传生息)”,绝不是从无到有从低级到高级从简单到复杂进化而来。(考虑到人的寿命的短暂性,没有繁衍,就是灭亡。) 若是一个人,一个男人女人,几亿年来一直不死,从无到有从简单到复杂从低级到高级,演变进化,一直生活到现在这个状态,我就相信所谓的进化论; 若是一个人,男人女人,是以小小的完美的生殖细胞生殖系统两性一代一代遗传繁衍生息,我就相信神创造论。 有创造,有创造的神! 被创造的,与创造者,有天壤之别!阿们! 【新约: 罗马书 Romans 第1章】 1:20 其实自从创世以来,神那看不见的事,就如他永恒的大能和神性,都是看得见的,就是从他所造的万物中可以领悟,叫人没有办法推诿。