宏观世界与微观世界(震撼) PPT
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1、宇观世界、宏观世界、微观世界当今的理论物理学并不缺乏坚深的数学演绎,缺乏的只是理论发展所需要的活力:新视角、新概念、新思想和深刻的洞察力。
新的科学体系的诞生无不是在固有体系的基础上,根据当时所了解的知识,理想化出一系列基本理论,并在这些基本理论基础上发展出来整个体系。
但没有人能保证这些基本理论始终有效。
当我们学习这些科学体系时,对权威的崇拜,对这些科学体系魅力的迷恋,对整个科学体系坍塌的恐惧使得我们的自由意志与既有结论或权威对立时,我们的第一个反应就是逃避。
而作为科学基本的态度和精神的怀疑与批判,则早已被我们置之于脑后。
逐渐地,我们就把这些基本理论看成神圣不可侵犯的"公理",即使它们已经不合时宜。
在二十一世纪物理学将在三个方向上继续向前发展(1)在微观方向上深入下去;(2)在宏观方向上拓展开去;(3)深入探索各层次间的联系,进一步发展非线性科学。
吴水清先生认为:“在科学研究的路上,我们要以实验为根据,以数学位工具,以实用为目标,以理论为基础,进行开拓和创新。
”李政道教授讲:“地球村人面临第三次物理学革命的挑战。
”【1】宇观世界:指宇宙学和天文学研究的范围。
长度单位使用天文学单位1.496×1011m(等于地球到太阳的距离)或大尺度单位9.5×1015m(即光年);宏观世界:指现实生活涉及到的经验世界。
长度主单位使用m,大单位用km,小单位用mm;经典物理学就是适用于这一领域的、添加了许多假设和近似的、非常实用的理论;微观世界:指跟非牛顿范式物理学所研究的热、光、电磁现象相关的,辐射能ε从粒子中放出、在空间中传播、或被粒子吸收的整个系统。
长度单位使用纳米10-9m或者埃10-10m。
宏观描述只描述宏观物质体而不追究其内部的微观结构或超微观结构。
微观描述到分子,原子止。
超微观描述则到原子以下范围内。
宇观只是一般意义下的宏观的扩展,本质还是宏观。
所以物质的空间范围应分为:宏观,微观,超微观三大领域。
从宏观世界到微观世界(图)从宏观世界到微观世界(图) 从10亿光年外看地球--宇宙万物终归虚幻十亿光年,是一个什么概念呢?光年,光走一年的路程。
光速,是速度公认的极限,每秒299792458米,能在眨眼间绕地球七圈半。
当我们看到十亿光年以外的星星时,映入我们眼帘的那束星光已经在茫茫宇宙间飞奔了十亿年。
换句话说,我们现在看到的仅仅是它十亿年之前的样子!现在的它究竟如何我们只有再等待十亿年才能看到……普遍认为宇宙诞生到现在有150亿年。
所以我们可能观察到的最广阔宇宙空间的直径只可能在150亿光年这样的范围之内。
150亿光年远的地方的光被我们看到时已经在宇宙间穿越了150亿年,那是宇宙诞生时的影像。
下面这张图是在十亿光年这样的数量级下观测宇宙,上面的每一个象素点所表现的事物都是无比古远的。
1亿光年现在我们把视野缩小10倍,宇宙看起来还是空空如也,“星”光点点。
可是,那些点点斑斑的真的是星么?1000万光年把眼光再降低一个数量级,那些点点看起来依然象是星星哦^_^100万光年近些,再近些。
**!什么呀,这么面熟?这就是你所说的“星星”么?是星星,一堆星星。
我们管它叫银河系10万光年这是银河系,我们的家园。
来个特写,茄~~子~~~在10 万光年这样的数量级下,我们就看见了整个的银河系。
事实上,银河系的直径就是十万光年。
真有哪位能发明个跟光速一边快的飞船,从银河系的这边飞到对面来个大吊角,就要十万年的时间!**,在这样漫长的旅程来看,人生不过朝生暮死,蜉蝣一般。
但这只是对相对于银河系静止的观测者而言,船上的人员感受到的旅程其实只有数分钟。
相对论呀,深了去了。
夏夜在内蒙的草原上,平生第一次如此清晰的看见了银河,一条黯淡的光带横亘夜空。
由此就能够大致估计出我们的位置,如果把银河视为一个巨大的扁盘子(饥饿者也可把它视为大饼,麻酱白糖的^_^)我们就是应该在这张扁盘子的平面上。
否则如果不是这样的话,我们高于或低于它,那么看到的夜空就会显得一半亮一半暗,而不是象现在这样银河光带般亘在天幕中,星星比较均匀地分布两侧了。
什么是微观和宏观世界?当我们观察到周围的世界时,我们固然能看到一些物体和事物的表象,但是,这个世界其实有着更为深刻和微妙的另一层面,即微观和宏观。
下面将详细介绍微观和宏观的概念以及两者之间的关系。
一、微观世界微观世界指的是所有我们肉眼无法看到的东西和现象,主要包括原子、分子、原子核、电子等。
这些微观粒子虽然微小,但其行为和互动却对我们的日常生活产生着重要的影响。
1. 原子和分子原子是一切物质的基本单位,由原子核和电子构成。
而分子则是由两个以上原子组成的最小化合物。
由于原子和分子在空间上非常小,所以我们肉眼无法直接观测到它们的存在。
但是,它们却是化学反应和材料性能的基础。
2. 原子核和电子原子核包含质子和中子,其中质子带有正电荷,而中子则没有电荷。
电子则是带有负电荷的粒子,它绕着原子核旋转。
原子核和电子之间的互动是物质性质的一个决定性因素。
3. 基本粒子在更微观的层面上,还有一些基本粒子,包括夸克、轻子和玻色子等。
这些粒子的互动和组合形成了不同的物质。
二、宏观世界宏观世界是指我们平常能够看到和触摸到的物体和现象。
在这个层面上,物体的尺寸和互动规律就比微观世界更加明显和易于观察。
1. 物质状态物质的状态主要分为固体、液体和气体三种形态。
我们平常所接触到的物体都处于其中一种状态之下。
2. 能量转化在宏观层面上,能量的转化也是一个重要的现象。
能量可以从一种形式转化为另一种形式,比如化学能转化为热能,热能可以转化为运动能等。
3. 力的作用在宏观世界中,力是物体能够相互作用的关键要素。
力的大小和方向决定了物体在空间中的运动轨迹。
三、微观和宏观的关系微观和宏观世界之间密切相关,尽管我们肉眼无法看到微观层面的粒子,但是它们却决定着整个物质世界。
微观粒子不同的结构和互动方式决定了物质的基本性质和行为,这些性质和行为在宏观层面上变得更加明显和易于观测。
1. 原子和分子的互动物质的状态和性质是由原子和分子之间的互动决定的,这些互动方式包括化学键、核力等。