[爆卦]重力加速度計算是什麼?優點缺點精華區懶人包

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 同時也有13部Youtube影片,追蹤數超過17萬的網紅Yonemura Denjiro Science Production,也在其Youtube影片中提到,※解説は字幕にて行なっております。字幕をオンにしてお楽しみ頂けますと幸いです。 ※安全に配慮し専門家の監修の元実験を行なっております。真似をしないようお願いいたします。 今回は酸化銅テルミット反応の実験! 爆薬を使わず、化学反応により引き起こされる爆発。 テルミット反応としては世界最大級の爆発をお...

重力加速度計算 在 余海峯 David Yu | Astrophysicist Instagram 的最佳解答

2020-05-08 03:12:47

可能是物理佬習慣的思考模式,我很怕說「某知識」是「某某學科」的知識。例如我見過「人工智能是電腦科學的問題,與物理學有何關係」、「演化是生物學的知識,物理學家懂什麼」、「你懂得用統計學去點算遊行人數嗎」。我怕的不是把知識分門別類,而是那種「你沒有讀過某某科目,所以你的知識是錯的」態度。 學問是由人所...

  • 重力加速度計算 在 Facebook 的精選貼文

    2021-08-19 23:37:55
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    宇宙不存在
    我說宇宙不存在,各位一定笑著問,天上黑漆一片的東西是甚麼?
    科學界的笑話有很多,包括宇宙產生的理論。2011年諾貝爾物理學獎得主是觀察超新聲偏紅現象發現黑能量Dark Energy的三位科學家Saul Perlmutter、Adam Riess 及 Brian Schmidt。他們確認了黑能量之後,大爆炸創造宇宙理論得到證實。科學家反過來計算宇宙膨脹加速度得知137億年前在幾百億份之一秒時間由數十億份之一吋的細小東西爆發成為現在的宇宙。有了黑能量,宇宙有足夠能量無限際地急速擴張。
    大爆炸理論有很多問題無法解釋。那粒爆出整個宇宙的細小的東西從何而來? 它為何大爆炸? 大爆炸怎樣爆出時間、空間和物質/能量?
    要回答這些問題,宇宙起源論由科學問題變成宗教問題。我認為大爆炸理論和黑能量是科學家面對無法解釋現象時「胡亂編造」出來搪塞了事。只要細心想一想就知道大爆炸是智障的人想出來的低檔理論。
    2016年,科學家質疑發現黑能量的研究論文。多份重量級論文指責拿到諾貝爾獎的科學家錯誤假設和不合符研究標準產生錯誤結論。諾貝爾物理學獎頒給發現黑能量的科學家。事後卻發現黑能量不存在。沒有黑能量就不會有宇宙急速擴大。沒有宇宙急速擴大就不會有產生宇宙的大爆炸。
    沒有大爆炸,宇宙怎樣產生出來?
    是兩股或多股巨大質量拉扯時間空間(時間和空間是單一東西,像一團很大橡膠那樣,受到質量影響而收縮),扯出絕對真空,爆出小宇宙Baby Universe。這不是我的假設,是現在科學界主流學說。絕對真空的意思是巨大質量將空間扯破。當然,地球和月球之間的重力拉扯不會扯破空間。可是,兩個巨大黑洞相撞之前的巨大黑洞質量拉扯肯定可以拉穿空間創造小宇宙。你看這貼文的時候應該有小宇宙在宇宙某處誕生。
    空間有最低能量值。因此,絕對真空不能存在。要是重力拉破空間出現沒有能量值的新空間,能量就會無中生有地填滿這個新創造出來的無能量空間。可是,宇宙的總能量不能增加,因此,新創造出來的能量和空間被踢走。小宇宙的空間和能量總量不會改變。視乎觀察者在這個小宇宙甚麼地方,觀察者可以看到宇宙穩定、擴大或者縮細。人類處於這種無中生有小宇宙。人類身處的地方看到宇宙擴大。
    無中生有的空間和能量是甚麼一回事?
    空間和能量並非無中生有。空間被扯破產生小宇宙之後,這個破口可能出現真空衰敗Vacuum decay。真空衰敗是宇宙出現絕對真空,不停以光速擴大。它去到的地方,一切都化為烏有。即使在地球看見宇宙遠處出現真空衰敗,地球上的人都跑不掉。無論怎樣做,結果都是化為烏有。一邊產生擁有空間、時間、能量和物質的小宇宙,另一方面在原來的宇宙產生消滅一切的真空衰敗。你看這貼文的時候應該有真空衰敗在宇宙某處吞食一切。
    如果真空衰敗真的存在,為何宇宙沒有被完全消滅? 為何地球還在太陽系內傻兮兮地轉來轉去?
    那是因為真空衰敗是宇宙間引力最少地區,旁邊的星系被扯到遠離真空衰敗地區。真空衰敗與星系之間的追逐要一段很長很長時間才會終結。
    看完以上的論點,各位應該明白為何我說宇宙不存在,對嗎?
    我提出的論點自相矛盾。宇宙從另一宇宙的絕對真空爆出來,因為絕對真空不能存在。宇宙卻出現絕對真空的真空衰敗消滅整個宇宙。如果各位想得深入一些,所有關於宇宙的科學論點都存在大同小異的矛盾。例如黑洞把光線吸進去。科學家說光線沒有質量,光線卻可以因為重力而扭曲,可以被黑洞吸進去。如果光線有質量,那就是死光,因為E=MCC。只要光線有一點點質量,光線的速度是光速,會有很大殺傷力。任何光線都可以殺死人。核輻射危險,因為它有質量。
    更加有趣的事情是科學家說宇宙的產生來自一次大爆炸。燒過爆竹的人都知道,爆炸之後,爆炸中心甚麼都沒有。所有碎片都在外圍。宇宙如果在一次大爆炸之後產生,為何宇宙中央不是空框框。宇由大爆炸理論來自宇宙向四方八面擴張。這個原因根本上站不住腳。
    科學不能解釋宇宙如何誕生,生命起源........。因為宇宙的本質十分矛盾。宇宙的存在本身是不應該出現的奇蹟。要是宇宙真的因為絕對真空扯出空間,能量填滿這個空間。填滿空間的能量應該是最低限度,怎會出現能量/物質盈餘? 沒有能量/物質盈餘就不可能有物質凝聚,我們的宇宙不應該有任何物質,包括恒星、星團和星系。
    說到這裡,結論是,我們的宇宙不是自然產生出來,是有意創造出來。我的意思不是神創造宇宙而是宇宙只是在巧妙安排下的能量凝聚出來,完全是幻覺。這是誰的搞作,下回分解。

  • 重力加速度計算 在 余海峯 David . 物理喵 phycat Facebook 的最佳解答

    2020-10-13 15:11:45
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    【立場轉載】【2020 諾貝爾物理學獎】廣義相對論與宇宙最黑暗秘密

    打風落雨留在家,為何不試試學習黑洞的理論呢?😹😹😹

    //諾貝爾獎有三個科學奬項,我們在學校也習慣以「物理、化學、生物」等不同科目去區分不同科學領域。這種分界當然能夠方便我們以不同角度去理解各種自然現象,但大自然其實是不分科目的。科學最有趣的是各種自然現象環環相扣,我們不可能只改變大自然的某一個現象而不影響其他。就好像蝴蝶效應,牽一髮而動全身。

    廣義相對論間接推論暗物質存在的必要

    廣義相對論是目前最先進的重力理論,它能夠解釋迄今為止所有實驗和觀測數據。然而,天文學家發現銀河系的轉速和可觀測宇宙的物質分佈,都顯示需要比觀測到的物質更加多的質量。這是物理學的其中一個未解之謎,有時會被稱為「消失的質量」問題。那些「應該在而卻看不到」的物質,就叫做暗物質 (dark matter) 。

    有些物理學家猜測,會否根本沒有暗物質,而是廣義相對論需要被修改呢?他們研究「修正重力 (modified gravity) 」理論,希望藉由修正廣義相對論去解釋這些觀察結果,無需引入暗物質這個額外假設。可是從來沒有修正重力理論能媲美廣義相對論,完美地描述宇宙一切大尺度現象。

    天文學研究向來難以得到諾貝爾獎,因為天文發現往往缺乏短期實際應用。然而過去十年之間,有關天文發現的研究卻得到了五個諾貝爾物理學獎。換言之,過去幾十年間改變人類對宇宙的基本認知的,有一半是來自於天文現象。其中有關廣義相對論的包括 2017 年的重力波觀測、 2019 年的宇宙學研究,以及 2020 年的黑洞研究。

    不過很少人提及這三個關於廣義相對論的發現其實同時令暗物質的存在更加可信。因為這些發現測量得越精確,就代表廣義相對論的錯誤空間更小。換句話說,物理學家越來越難以靠修正重力去解釋「消失的質量」問題,所以暗物質的存在就越來越有其必要了。

    換句話說,如果證明黑洞存在,其對科學的影響並不單止是為愛因斯坦的功績錦上添花,而是能夠加深人類對構成宇宙的物質的理解。

    描述四維時空的圖

    談黑洞之前,我們首先要理解一下,物理學家是如何研究時空的。研究時空的一種方法,就是利用所謂的時空圖 (spacetime diagram) 。一般描述幾何空間的圖,在直軸和橫軸分別表示長和闊,形成一個二維平面。有時更可按需要加多一條垂直於平面的軸,代表高度。長、闊、高,構成三維空間。但如果要再加上時間呢?那麼就再在垂直於長、闊、高的第四個方向畫一條軸吧。咦?

    怎麼了,找不到第四個方向嗎?這是當然的,因為我們都是被囚禁在三維空間之中的生物。如果有生活在四維空間裡的生物,牠們會覺得我們很愚蠢,問我們:「為什麼不『抬頭』?第四個方向不就在這邊嗎?」就像我們看著平面國的居民一樣,在二維生物眼中,牠們的世界只有前後左右,沒有上下。到訪平面國的我們也會問:「為什麼不『抬頭』?第三個方向不就在這邊嗎?」但牠們無論如何也做不到。

    宇宙是三維空間,另外加上時間。如果要加上時間軸這個「第四維」的話,我們就必須犧牲空間維度。物理學家使用的時空圖就是個三維空間,直軸代表時間(時間軸)、兩條水平的橫軸代表空間(空間軸)。當然,把本來的三維空間放在二維的平面上,我們需要一些想像力。在時空圖上,每個點都代表在某時某地發生的一件事件 (event) ,因此我們可以利用時空圖看出事件之間因果關係。一個人在時空中活動的軌跡,在時空圖上稱為世界線 (world line) 。

    由於時間軸是垂直的,並且從時空圖的「下」向「上」流動。一個站在原地位置不變的人的世界線會是平行時間軸的直線。由於光線永遠以光速前進,光線的世界線會是一條斜線。而只要適當地選擇時間軸和空間軸的單位,光線的世界線就會是 45 度的斜線。因為沒有東西能跑得比光快,一個人未來可以發生的事件永遠被限制在「上」的那個由無數條 45 度的斜線構成的圓錐體之間,而從前發生可以影響現在的所有事件則永遠在「下」的圓錐體之間。這兩個「上」和「下」的圓錐體內的區域稱為那個人當刻的光錐 (light cone) ,而物理學家則習慣以「未來光錐 (future light cone) 」和「過去光錐 (past light cone) 」分別表示之。

    所有東西的世界線都必定被位於未來和過去光錐之內。在沒有加速度的情況下,所有世界線都會是直線。如果涉及加速,世界線就會是曲線。而廣義相對論的核心概念,就是重力與加速度相等,兩者是同一種東西。因此我們就知道如果在時空圖上放一個質量很大的東西,例如黑洞,那麼附近的世界線就會被扭曲。不單是物質所經歷的事件,連時空也會被重力場扭曲,因此時空圖上的格網線和光錐都會被扭曲往黑洞的方向。換句話說,越接近黑洞,你的越大部分光錐就會指向黑洞內部。因為你的世界線必須在光錐之內,你會剩下越來越小的可能逃離黑洞的吸引。

    2020 年的諾貝爾物理學獎一半頒給了彭羅斯 (Roger Penrose) ,以表揚他「發現黑洞形成是廣義相對論的嚴謹預測」。在彭羅斯之前的研究,大都對黑洞的特性作出了一些假設,例如球狀對稱。這是因為以往未有電腦能讓物理學家模擬黑洞,只能用人手推導方程。但廣義相對論是非線性偏微分方程,就算不是完全沒有可能也是極端難解開的,所以物理學家只能靠引入對稱和其他假設去簡化方程。因此許多廣義相對論的解都是帶有對稱假設的。這就使包括愛因斯坦在內的許多物理學家就疑惑,會不會是因為額外加入的對稱假設才使黑洞出現?在現實中並沒有完美的對稱,會不會就防止了黑洞的出現?

    黑洞只是數學上的副產品嗎?

    彭羅斯發現普通的高等數學並不足以解開廣義相對論的方程,因此他就轉向拓撲學 (topology) ,而且必須自己發明新的數學方法。拓撲學是數學其中一個比較抽象的分支,簡單來說就是研究各種形狀的特性的學問。 1963 年,他利用一種叫做共形變換或保角變換 (conformal transformation) 的技巧,把原本無限大的時空圖(因為空間和時間都是無限延伸的)化約成一幅有限大小的時空圖,稱為彭羅斯圖 (Penrose diagram) 。

    彭羅斯圖的好處除了是把無限縮為有限,還有另一個更重要的原因:故名思義,經過保角變換後的角度都不會改變。其實在日常生活中,我們經常都會把圖變換為另一種表達方式,例如世界地圖。由於地球表面是彎曲的,如果要把地圖畫在平面的紙上,就必須利用類似的數學變換。例如我們常見的長方形或橢圓形世界地圖,就是利用不同的變換從球面變換成平面。有些變換並不會保持角度不變,例如在飛機裡看到的那種世界地圖,在球面上的「直線」會變成了平面上的「曲線」。

    扯遠了。回來談彭羅斯圖,為什麼他想要保持角度不變?因為這樣的話,光錐的方向就會永遠不變,我們可以直接看出被重力影響的事件的過去與未來。彭羅斯也用數學證明,即使缺乏對稱性,黑洞也的確會形成。他更發現在黑洞裡,一個有著無限密度的點——奇點 (singularity) ——必然會形成。這其實就是彭羅斯-霍金奇點定理 (Penrose-Hawking singularity theorem) ,如果霍金仍然在世,他亦應該會共同獲得 2020 年諾貝爾物理學獎。

    在奇點處,所有已知物理學定律都會崩潰。因此,很多物理學家都認為奇點是不可能存在宇宙中的,但彭羅斯的計算卻表明奇點不但可以存在,而且還必定存在,只是在黑洞的內部罷了。如果黑洞會旋轉的話(絕大部分都會),裡面存在的更不會是奇點,而是一個圈——奇異圈 (singularity ring) 。

    黑洞的表面拯救了懼怕奇點的物理學家。黑洞的表面稱為事件視界 (event horizon) ,在事件視界之內,你必須跑得比光線更快才能回到事件視界之外。因此沒有任何物質能夠回到黑洞外面,所以黑洞裡面發生什麼事,我們都無從得知。就是這個原因給予了科幻電影如《星際啟示錄 (Interstellar) 》創作的空間——在黑洞裡面,編劇、導演和演員都可以天馬行空。只要奇點永遠被事件視界包圍,大部分科學家就無需費心去擔心物理學可能會分崩離析了。甚至有些科學家主張,研究黑洞的內部並不是科學。

    雖然如此,卻沒有阻礙彭羅斯、霍金等當代理論天體物理學家,利用與當年愛因斯坦所用一樣的工具——紙和筆——去研究黑裡面發生的事情。雖然或許我們永遠無法證實,但他們的研究結果絕非無中生有,而是根據當代已知物理定律的猜測,即英文中所謂 educated guess 。利用彭羅斯圖,我們發現不單奇點必定存在,而且在黑洞裡面,時間和空間會互相角色。

    但這是什麼意思?數學上,時間和空間好像沒有分別,但在物理上兩者分別明顯:在空間中我們可以自由穿梭,但在時間裡我們卻只能順流前進。彭羅斯發現,帶領掉入黑洞的可憐蟲撞上奇點的並非空間,而是時間,因此我們也說奇點是時間的終點。亦因為在黑洞裡面掉落的方向是時間,向後回頭是不可能的,所以一旦落入黑洞,就只能走向時空的終結。

    看見黑洞旁的恆星亂舞

    另一半諾貝爾獎由 Reinhard Genzel 和 Andreas Ghez 平分,以表揚他們「發現銀河系中心的超大質量緻密天體」。銀河系中心的確有一個超大質量的物體,而且每個星系中心都有一個。這些質量極大的物體,就是所謂的超大質量黑洞 (supermassive blackholes) 。

    上世紀 50 年代開始,天文學家陸續發現了許多會釋放出無線電輻射的天體,稱為類星體 (quasars) 。之後其中一個類星體 3C273 被觀測確認是銀河系外的星系中心。根據計算, 3C273 釋放出的無線電能量是銀河系中所有恆星的 100 倍。起初,天文學家認為這些能夠釋放巨大能量的類星體,必然是些比太陽重百萬倍的恆星。但是理論計算結果卻表明,這麼重的恆星會是極不穩定的,而且壽命會非常短,因此類星體不可能是恆星。

    為什麼這些類星體不可能是恆星?因為恆星的發光度是有極限的,而且正比於恆星的質量。這個極限稱為愛丁頓極限 (Eddington limit) 。如果恆星的發光度超出愛丁頓極限,光壓(radiation pressure ,即光子對物質所施的壓力)就會超過恆星自身的重力,恆星就會變得不穩定。因此,天文學家逐漸改而相信類星體是位於星系中心的超大質量黑洞。這也令類星體多了一個名字:活躍星系核(active galactic nucleus)。

    每個黑洞旁邊都有一個最內穩定圓形軌道 (innermost stable circular orbit) ,依據黑洞會否旋轉而定,大概是黑洞半徑的 3–4.5 倍。比最內穩定圓形軌道更接近黑洞的範圍,環繞黑洞運行的物質都會因不穩定的軌道而墜落黑洞之中,並在墜落的過程中釋放出 6–42% 的能量,因此可以解釋活躍星系核的強大發光度。

    另一方面,彭羅斯在 1969 年亦發現一個旋轉的黑洞能夠把能量轉給物質,並且把物質拋出去,這個過程稱為彭羅斯過程 (Penrose process) 。換言之,從黑洞「偷取」能量是有可能的。科學家估計,科技非常先進的外星文明有可能居住於黑洞附近,並利用彭羅斯過程從黑洞提取免費的能源。這個過程亦進一步支持超大質量黑洞能夠釋放巨大能量的理論。

    由於 E=mc2 ,能量即是質量,因此被偷取能量的黑洞的質量就會減少。霍金在 1972 年發現一個不會旋轉的黑洞的表面積不可能減少。黑洞質量越大,其表面積就越大,因此不會旋轉的黑洞不會有彭羅斯過程。他亦發現,如果是個會旋轉的黑洞,其表面積是有可能減少的。因此霍金的結論支持了彭羅斯的理論。

    Genzel 和 Ghez 兩人的研究團隊已經分別利用位於智利的歐洲南方天文台 (European Southern Observatory) 的望遠鏡和位於夏威夷的凱克望遠鏡 (Keck Telescope) 監察了距離地球約 25,000 光年的銀河系中心區域將近 30 年之久。他們發現有很多移動速度非常快的恆星,正在環繞一個不發光的物體轉動。這個不發光的物體被稱為人馬座 A* (Sagittarius A*, 縮寫為 Sgr A*) 。 Sgr A* 會放出強大的無線電波,這點與活躍星系核的情況相似。

    他們不單確認了這些恆星的公轉速率與 Sgr A* 的距離的開方成反比, Genzel 的團隊更成功追蹤了一顆記號為 S2 的恆星的完整軌跡。這兩個結果都表明, Sgr A* 必然是一個非常細小但質量達 400 萬倍太陽質量的緻密天體。這樣極端的天體只有一種可能性:超大質量黑洞。

    霍金輻射 黑洞的未解之謎

    諾貝爾物理學委員會在解釋科學背景的文件中亦特別提及霍金的黑洞蒸發理論以及霍金輻射 (Hawking radiation) 。現時仍然未能探測到霍金輻射的存在,未來若成功的話除了將再一次驗證廣義相對論以外,更會對建立量子重力理論 (quantum gravity theory) 大有幫助。就讓我們拭目以待吧!

    重力波研究、宇宙學研究、黑洞研究,都是直接檢驗廣義相對論預言的方法。加上 2019 年 4 月 10 日公布的黑洞照片,大自然每一次都偏心愛因斯坦。相信愛因斯坦在天上又會伸出舌頭,調皮地說:「我早就知道了!」//

  • 重力加速度計算 在 劉蘊葳 Facebook 的最佳貼文

    2020-09-10 14:07:16
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    6個幽默哲理段子,感悟太深了
    (最後一條更漂亮了)
    男人買了一條魚回家讓老婆煮, 然後自己跑去看電影, 老婆也想一起去。 男人説:「兩個人看浪費錢,你把魚煮好,等我看完回來,邊吃邊和你分享故事情節。」

    待男人看完回來時,沒見到魚, 就問老婆:「魚呢?」

    老婆淡定地找了把椅子坐下來說: 「魚我全吃了,來,坐下來我給你講講魚的味道。」

    編者説:做人,就該這樣,你怎麼對我,我就怎麼對你!
    高考那年,我考了200分 , 而媽媽朋友的孩子考了680分, 那個孩子去了名校大學,而我只能去打工。

    9年後,那孩子的媽媽向我和媽媽炫耀, 他兒子被一家公司錄取擔任經理, 月薪超過5萬…

    而我卻在想:該不該聘用他?

    編者說:獻給所有成績不好的孩子們:你,可以不讀大學!
    但你,絕對不可以不打拼!

    一根稻草,扔在街上,就是垃圾, 與白菜綑在一起就是白菜價, 與大閘蟹綁在一起就是大閘蟹的價格,
    我們與誰綑綁在一起,這很重要!

    編者説:與不一樣的人在一起, 也會出現不一樣的價值!

    與不一樣的平台在一起,也會顯現出不同的價值!
    結交有正能量的人會影響您一生。
    一隻小豬、一隻綿羊和一頭乳牛,被關在同一個畜欄裡。
    有一次,牧人捉住小豬,它大聲嚎叫,猛烈地抗拒。
    綿羊和乳牛討厭它的嚎叫

    便說:「他常常捉我們,我們並不大呼小叫。」
    小豬聽了回答道:「捉你們和捉我完全是兩回事,
    他捉你們,只是要你們的毛和乳汁, 但是捉住我,卻是要我的命呢!」

    編者說:立場不同、所處環境不同的人,
    很難瞭解對方的感受; 因此對別人的失意、挫折、傷痛,不宜幸災樂禍,
    而應要有關懷、瞭解的心情,要有寬容的心!

    晚飯後,母親和女兒一塊洗碗盤,父親和兒子在客廳看電視。突然,廚房裡傳來打破盤子的響聲,然後一片沈寂。
    這時兒子望著父親說道:「一定是媽媽打破的。」

    「你怎麼知道?」
    「她沒有罵人。」

    編者説:我們習慣以不同的標準來看人,
    以致於往往是嚴以律人,待以寬己。

    一位大媽誤加入一個博士族群裡。 有人提問:一滴水從很高很高的地方自由落體下來,
    砸到人會不會砸傷、或砸死?
    族群裡一下子就熱鬧起來,各種公式,
    各種假設,各種阻力,重力加速度的計算,
    足足討論了近一個小時。

    這時大媽默默問了一句:「你們沒有淋過雨嗎?」
    族群裡突然一片寂靜......然後,大媽就被踢出族群了。

    編者説:知識可以給你帶來更多思考方式,
    但是經驗可以讓你更快的解決問題。
    這6個小笑話, 不僅有趣,還富有哲理,生活中皆有如此情境,故多退一步,為事件多設想,多替他人著想一下,人生會更加美好!共勉之!