※ 引述《Fukuhara5566 (女桌天后:福原爱5566)》之铭言： : 本人为理论物理专案总监 : 气体动力论,会上这个版的我想没人觉得陌生 : 流力中的白努力曾经定义过: : "气体分子与范围临界的碰撞",我认为这是很好的注解,isn't it? : 事实上在我看来,carter这本书後半部分,几乎三分之一 : 我可以说大方向的概念都在讲概率 : 我真的觉得很不可思议,你要知道,我多麽渴望能知道气体分子下一瞬间的动向,不是吗? : 这时候我就有一个想法,我想挑战巨观物理中的不可能 : 一兆分之一很小,可以说是零,用极限算微分也是零,但事实上就是不是零 : 有监於此,我认为: : 很有可能在下一秒钟,你所处的空间,其所有气体分子都以均速往某个角落移动 : 在当下,你就等於身处真空态 : 你体内外的压力会让身体冒血,几秒钟可能就没了生命 : 但,要如何同一时间让气体分子往同方向移动并且集中? : 这就是气体动力的奥秘 : 我认为这不会有答案的,因为有答案,就不会是概率 : 这个问题很值得去细细揣摩 : 各位的看法呢? 不知道总监怎麽会有这样的问题. 总监如果对统计物理了解的话,应该会知道 怎麽解释.首先,有没有可能同一个瞬间气体都往某个方向运动呢? 实务上应 该是不可能,但是理论上这件事情发生的机率应该也不是零. 那麽问题来了,假 如这件事情真的发生了,那麽人体会不会因为处於真空而爆炸呢? 我的答案是不会! 为什麽? 两个理由,一个是时间,一个是空间. 空间上,粒子总是会碰撞的,这个碰撞,就使得每个气体分子的弹道传输运动存 在了平均自由径的上限.以低活性的氮气为例,在室温下,他们的平均自由径大 概也就只有几十个nm左右.也就是说,就算发生了你所说的情况,某个很小的局 域空间内的气体分子出现了意外的整体性运动.这个运动的距离,顶多也就只 有几十个nm.除非整个地球的气体这麽刚好一起往某个方向运动,而且一去不 复反,否则就算是整体性的往同个方向运动,其上限至多也只能是这个数量级. 但地球的气体有没有可能一起往同个方向跑,然後一去不复反呢? 不可能! 因为有一种叫做重力的东西把这些分子牢牢抓在地球周围.跑不掉的. 所以就算是这麽刚好,整个地球的分子通通往了同一个方向运动,跑不了多远他 们就会被统统吸回来,甚至变成巨观尺度上的简谐运动.不过这是另一个问题了, 我们先不讨论.我们先讨论你说的那种某个局域内(例如一个房间这麽大)整体性 的同方向的运动,机率很小先不说,但就算发生了,这种整体性的运动的上限,也 就只能是几十个nm. 那麽一个细胞有多大呢? 看情形.小点的大概几个微米(10^-6m),大点的,大概在 几个mm左右. 这两个尺度相比,几个nm的真空要让一个细胞爆掉实在是满困难的. 因为内部的气压充其量也就是把你的身体往外推了几个nm而已.这有多严重呢? 我这样说吧,我曾经量过,我早上起床跟睡觉前身高会相差1.5cm,体重会差2kg左 右.发胖的几个nm,似乎不算什麽.另外就是时间的问题,一般气体的方均根速率大 概在什麽数量级呢?以氢气为例,一般大概在每秒1000公尺上下,用这个速度跑玩 平均自由程又需要多少时间呢?大概是10^-10s以下.也就是说,这种局域范围内的 真空所能够持续的时间,最多也就只能是0.1ns那麽这个数量级的有哪些现象呢? 在这个数量级下,光只来的及走10公分.你说这个时间有多短? 对大多数的氧化反 应,他们甚至还来不及开始. 你说你身体的分子有机会感觉到缺氧吗? 不晓得这样有没有回答到总监的问题? //==================================================================== 顺道一题,不晓得总监有没有听过一种叫做Fermi Problem的东西. 他指的就是 以前Fermi很擅长透过一很少的讯息,对一些很复杂的问题做出估算.例如在核爆 的现场撒一堆纸屑.透过观察纸屑的运动来估计核爆的能量之类的.其实我常觉 得这类问题常常问,对学生思考还有运用他们所学的物理是很好的练习. 我曾经认识一个老师,他最喜欢的就是在面试的时候问学生这类的问题,看他们 的反应.他也认为这类问题对於考验学生以後能不能做好研究满有指标性的. 因为某方面来说,Fermi problems本身就是一种小研究.运用你已知的知识来估 计问题的答案.方法不用拘泥,答案正确与否也不是太重要,重点是说的通. 我曾经问过他,你觉得哪个领域的学生回答这类问题的能力最好? 他想了想,跟我说作凝态理论的似乎相对较好. 为什麽? 我自己的想法,凝态理论刚好跨度在一个理论和应用的范畴中间.一方 面这类学生学的是一些比较偏向数学模型的技巧,二方面他们触碰的课题本身又 常常很应用,很工程.例如电,光,磁,声等等.大概就是因为这样,所以这类思维的 学生才答的比较好吧.不过当然啦,没有经过统计,谈不上是一个科学的论述. 不过话说回来,既然总监还在学Carter,我猜应该正在念大二or大三.如果对这 类问题有兴趣的话,要不要也进这个圈子? PS.坦白说,总监你问的这个问题,其实我以前想过. >"< 算起来也算是你的 知音了,我想过很多比这个更荒谬的问题,当时也是满多老师被我问的一 头雾水,这些问题有些在多年後我自己给出了答案,有些至今未解.也许有 空我也波出那些为解的给大家看看. -- ★人生中最温暖的夏天是在纽约的冬天★ --

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