推 laertes:滿明確的... 08/26 17:04
推 crazyjonas:讚 08/26 18:46
→ thewid:那如果狗狗飛上天呢 08/26 19:04
推 Bluetease:Hydrogen的速度大概是2000.... 08/29 09:22
※ 引述《Fukuhara5566 (女桌天后:福原愛5566)》之銘言：
: 本人為理論物理專案總監
: 氣體動力論,會上這個版的我想沒人覺得陌生
: 流力中的白努力曾經定義過:
: "氣體分子與範圍臨界的碰撞",我認為這是很好的註解,isn't it?
: 事實上在我看來,carter這本書後半部分,幾乎三分之一
: 我可以說大方向的概念都在講概率
: 我真的覺得很不可思議,你要知道,我多麼渴望能知道氣體分子下一瞬間的動向,不是嗎?
: 這時候我就有一個想法,我想挑戰巨觀物理中的不可能
: 一兆分之一很小,可以說是零,用極限算微分也是零,但事實上就是不是零
: 有鑑於此,我認為:
: 很有可能在下一秒鐘,你所處的空間,其所有氣體分子都以均速往某個角落移動
: 在當下,你就等於身處真空態
: 你體內外的壓力會讓身體冒血,幾秒鐘可能就沒了生命
: 但,要如何同一時間讓氣體分子往同方向移動並且集中?
: 這就是氣體動力的奧秘
: 我認為這不會有答案的,因為有答案,就不會是概率
: 這個問題很值得去細細揣摩
: 各位的看法呢?
不知道總監怎麼會有這樣的問題. 總監如果對統計物理了解的話,應該會知道
怎麼解釋.首先,有沒有可能同一個瞬間氣體都往某個方向運動呢? 實務上應
該是不可能,但是理論上這件事情發生的機率應該也不是零. 那麼問題來了,假
如這件事情真的發生了,那麼人體會不會因為處於真空而爆炸呢?
我的答案是不會!
為什麼? 兩個理由,一個是時間,一個是空間.
空間上,粒子總是會碰撞的,這個碰撞,就使得每個氣體分子的彈道傳輸運動存
在了平均自由徑的上限.以低活性的氮氣為例,在室溫下,他們的平均自由徑大
概也就只有幾十個nm左右.也就是說,就算發生了你所說的情況,某個很小的局
域空間內的氣體分子出現了意外的整體性運動.這個運動的距離,頂多也就只
有幾十個nm.除非整個地球的氣體這麼剛好一起往某個方向運動,而且一去不
復反,否則就算是整體性的往同個方向運動,其上限至多也只能是這個數量級.
但地球的氣體有沒有可能一起往同個方向跑,然後一去不復反呢? 不可能!
因為有一種叫做重力的東西把這些分子牢牢抓在地球周圍.跑不掉的.
所以就算是這麼剛好,整個地球的分子通通往了同一個方向運動,跑不了多遠他
們就會被統統吸回來,甚至變成巨觀尺度上的簡諧運動.不過這是另一個問題了,
我們先不討論.我們先討論你說的那種某個局域內(例如一個房間這麼大)整體性
的同方向的運動,機率很小先不說,但就算發生了,這種整體性的運動的上限,也
就只能是幾十個nm.
那麼一個細胞有多大呢? 看情形.小點的大概幾個微米(10^-6m),大點的,大概在
幾個mm左右. 這兩個尺度相比,幾個nm的真空要讓一個細胞爆掉實在是滿困難的.
因為內部的氣壓充其量也就是把你的身體往外推了幾個nm而已.這有多嚴重呢?
我這樣說吧,我曾經量過,我早上起床跟睡覺前身高會相差1.5cm,體重會差2kg左
右.發胖的幾個nm,似乎不算什麼.另外就是時間的問題,一般氣體的方均根速率大
概在什麼數量級呢?以氫氣為例,一般大概在每秒1000公尺上下,用這個速度跑玩
平均自由程又需要多少時間呢?大概是10^-10s以下.也就是說,這種局域範圍內的
真空所能夠持續的時間,最多也就只能是0.1ns那麼這個數量級的有哪些現象呢?
在這個數量級下,光只來的及走10公分.你說這個時間有多短? 對大多數的氧化反
應,他們甚至還來不及開始. 你說你身體的分子有機會感覺到缺氧嗎?
不曉得這樣有沒有回答到總監的問題?
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順道一題,不曉得總監有沒有聽過一種叫做Fermi Problem的東西. 他指的就是
以前Fermi很擅長透過一很少的訊息,對一些很複雜的問題做出估算.例如在核爆
的現場撒一堆紙屑.透過觀察紙屑的運動來估計核爆的能量之類的.其實我常覺
得這類問題常常問,對學生思考還有運用他們所學的物理是很好的練習.
我曾經認識一個老師,他最喜歡的就是在面試的時候問學生這類的問題,看他們
的反應.他也認為這類問題對於考驗學生以後能不能做好研究滿有指標性的.
因為某方面來說,Fermi problems本身就是一種小研究.運用你已知的知識來估
計問題的答案.方法不用拘泥,答案正確與否也不是太重要,重點是說的通.
我曾經問過他,你覺得哪個領域的學生回答這類問題的能力最好?
他想了想,跟我說作凝態理論的似乎相對較好.
為什麼? 我自己的想法,凝態理論剛好跨度在一個理論和應用的範疇中間.一方
面這類學生學的是一些比較偏向數學模型的技巧,二方面他們觸碰的課題本身又
常常很應用,很工程.例如電,光,磁,聲等等.大概就是因為這樣,所以這類思維的
學生才答的比較好吧.不過當然啦,沒有經過統計,談不上是一個科學的論述.
不過話說回來,既然總監還在學Carter,我猜應該正在念大二or大三.如果對這
類問題有興趣的話,要不要也進這個圈子?
PS.坦白說,總監你問的這個問題,其實我以前想過. >"< 算起來也算是你的
知音了,我想過很多比這個更荒謬的問題,當時也是滿多老師被我問的一
頭霧水,這些問題有些在多年後我自己給出了答案,有些至今未解.也許有
空我也波出那些為解的給大家看看.
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★人生中最溫暖的夏天是在紐約的冬天★
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※ 編輯: pipidog 來自: 210.28.139.212 (08/26 15:49)