物理有多有趣？

11-29

學物理有趣，考物理無趣

你需要一本《空想科學讀本》。

簡單一句話簡介，這是一個日本的科普讀物系列，已經出了十幾本，作者分析了各種科幻電影和動畫裡面的奇怪設定（比如奧特曼會放光波啊，聖鬥士能把瀑布打飛啊），然後告訴你，在科學上實現這些東西，是多麼的荒唐，創造出爆笑的效果。

舉個例子，奧特曼要是把5萬噸的怪獸摔一個大背跨，會發生什麼事？

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不過以紅王的身長體重來算，超人要摔它，要把5萬2千噸的重量通過30公尺的高度（重心），所需能量大約150億焦耳！若是摔的過程約3秒來算，超人力霸王（就是奧特曼啦，不同的翻譯而已）的出力大約500萬仟瓦！這也還好啦，超人兄弟別的沒有，力量倒不小……所以不用擔心這一點。

問題是：把5萬2千噸的的怪獸以150億焦耳的能量投在地上……會發生什麼事？

第一，有80%的力量會轉移給地面，所以約有120億焦耳之能量會轉給地面。大約會引發3．5級地震！！可別小看，這是往地面垂直落下的力量！所以引發的地震是直傳入地下深處，而且是上下跳動的縱波！

圖標：施展過肩摔的超人，連自己都站不穩……

（超人力霸王：我們超人兄弟一向是在天上飛的！誰怕什麼地震！）

好吧，我們再接下去看……

第二，有15%的能量會變成熱能23億焦耳～約55萬仟卡，由於怪獸紅王沒學過受身，所以這些熱量大概會直接轉移給它的背……會燒成名符其實的紅王……

第三，最後5%的能量會變成爆音。可別小看它……因為爆音大小是看撞擊的時間長短而定的（時間越短，爆音越大！）。照畫面上來看，紅王接觸地面的時間約0．5秒，這一瞬間有7億5千萬焦耳的能量轉成聲音，我們來算算……

一般會話的聲音約60分貝，距離約1m時，一平方公尺所受到的聲波能量約0．01焦耳。分貝的演算法是對數，每加10分貝，能量約大十倍。以150億焦耳/秒來算約170分貝，人類耳朵在接受130分貝以上的噪音就會失聰而昏倒，170分貝是130分貝的一萬倍……不過，這是以距離音源1M來算的。聲音大小與距離的平方成反比，所以是離爆音地點最近的那個人最倒霉……那不就是超人力霸王本人嗎？

從畫面上看，超人把紅王摔地的位置離超人約30公尺（紅王身長的一半），所以超人所受的爆音約140分貝……

（超人力霸王：哈哈！我超人的耐力遠勝人類！140分貝的噪音算什麼！）

是嗎？根據小學館出版的超人怪獸大圖解，超人有人類千倍的聽力！所以超人聽到的噪音應該也比人類大一千倍（約170分貝）……耐力再強也非昏不可！

圖解：超人過肩摔後的災區想像圖

3．5級的大地震後震央除了燒的通紅的紅王還有被地震爆音震得鼓膜破裂，屍橫遍野的科特隊員；正中央躺著我們剛被自己的必殺技震暈的大英雄超人力霸王……

災區民眾：你就一輩子躺在那裡不要起來吧！混帳！……

卡塔琳娜的回眸。
她終於來了，但她一去不返。

卡塔琳娜彗星(Catalina )編號為C/2013 US10，是一顆長周期彗星。11月15日，她到達了離太陽的最近點——近日點，在地球軌道以內，從距離太陽約1.23億千米的地方掠過。然後，她開始向地球靠近，逐漸變成一顆裸眼可見的彗星。

在靠近太陽期間，她將擁有一條80萬千米長的彗尾。在這段時間，每當黎明前，只要天空夠黑，我們就能在空中發現一團昏暗的斑點。

她會向橙色的巨星，北半球最亮的恆星——大角星靠近，並在2016年1月1日元旦，從離大角星只有1度的地方經過。

隨後，她將逐漸暗淡，穿越北斗，向太陽系外飛去。和宇宙中的一切一樣，她註定將離開我們的視野，但她走得太快。

在近日點，她和太陽的相對速度增加到了46400米/秒，只比太陽逃逸速度高了25米/秒，但這已經足以使她一去不回。

她將用去上千年時間，回到奧爾特雲，並逐漸減速，但她將穿越這個她熟悉的地方，從她的出生地掠過，飛向真正的星際空間，註定要在那裡漂浮幾十萬年。

更新：
其實這個故事很簡單。
由於引力，有一顆美麗的彗星闖入了太陽系。她被加速到超過逃逸速度，於是按照近似拋物線的雙曲線軌道遠離太陽系。從此我們大概再也無法觀測到她。

她靠近太陽那段時間，我也曾凌晨兩三點爬起來試著觀測，未果。後來她遠離太陽了，我忽然意識到此生再也無法觀測到她，甚至子孫後代，以後的所有人類，直至滅絕，都無法再看到那顆叫卡塔琳娜的彗星。

-----------------May.15更新-----------------
更幾張卡塔琳娜的圖，源自網路，侵刪

你們都在說物理有趣，很優美。

我來告訴你物理有多「醜陋」。

舉個例子，如果要徹底的計算一個量子場論的唯一可觀測輸出：散射振幅，原則上應該是怎麼算的？

現在我們研究平坦空間的微擾量子場論，算散射振幅只能算費曼圖，嚴格的說，是要對所有該過程的費曼圖求和。

參與相互作用的粒子個數只有幾個，費曼圖在樹圖階都可能有幾百幾千幾萬個，把它們全部加起來才算嚴格。

好，然而除了樹圖還有圈圖。圈圖是個高維積分，有無數個這樣的圖。大多數圈圖發散，我們得做正規化和重整化。我們在拉式量中引入一些無窮大的數，又引入了多餘的相互作用和費曼圖，終於消除了發散。

好。如果我們很厲害，能算出所有圈圖消發散後的通項公式，好，把它們全加起來，這下嚴格了么？

沒有，我們發現對所有費曼圖求和的級數還是漸進的，其實就是發散的。

好，現在我們又要消發散，引入瞬子等非微擾效應，把這個發散消了。經過極度複雜的計算過程，終於重求和出一個非微擾答案，好，我們終於嚴格算完了幾個粒子的散射振幅。

除了幾個粒子，還有幾十個粒子的過程，成百上千粒子的過程。注意到同階費曼圖的數目隨著粒子個數一般近似以至少階乘的速度增長。如果你想做這件事，不知道要分析多少費曼圖才能做完。

這對於追求完美主義的人來說，絕對不是一個有趣的事。事實上，對於一個最簡單的4維量子場論，都非常難把這個事情做的特別精細。我們做出的能和實驗比較的預言，都是一些近似結果，也就是才算了幾個費曼圖，頂多算到兩三圈，做個微擾的近似，這已經夠嗆了，剩下的東西目前的實驗分辨不出，因為我們大概能判斷出低階微擾論有多有用，誤差有多少。但理論上，我們是不清楚的。在非微擾效應嚴重的能量尺度，我們很難給出精確的預言。

這還是原則上能算的。加上引力，做做彎曲時空量子場論。再做做弦論，很多東西原則上都不能算。弦論有個東西叫做弦景況(string landscape)，就是超弦理論有10^10^100個簡併的最低能量態（學過量子力學的同學想想氫原子里的電子有幾個最低能量態）。現在有人做了一些額外的猜想，有各種限制，然而目前還沒人能把它限制到10^50個以下的。這種複雜性導致做原則上可驗證的預言是都是比較困難的。

學得越多越發現，物理，一點也不有趣。描述我們這個世界的規則信息量太大，太神秘，太複雜。很多看起來不錯的理論，連一個最簡單情形下的可觀測預言都很難在理論上給出來。因此，我們人類的智力，連覺得這些東西有趣的資格都沒有。

然而，雖然困難，但是能代表一部分真實。

據說愛因斯坦一生最快樂的想法是處在加速系中的人與處在引力場中的人是等價的(等效原理)

物理中最吸引人的一點就是一個極其簡單且自然的概念或想法竟有如此深刻的內涵。每當我們通過學習或者自我領悟獲得這些的時候。都是非常快樂的。這應該是悟的樂趣。

對於個人來說物理的另一魅力在於 :
極致的數學美或自然美

為了說明 @谷度清的回答不只是瞎扯...... 我冒死送上兩張照片。拍攝地點在我們物理系近代物理中心的會議室，該會議室主要是高能物理方向的老師在使用。

第一張是會議室後的書架，其中有大量列印的外文書，還可以依稀看見高量，量子規範理論，弦論的書籍。

然而注意書架的左下角！！ 雖然說這些書似乎有幾百年沒人看了，然而僅僅是放在那兒也......

遮住那個單詞是physics
就是這樣有趣

永動機1~

永動機2~

雙人輕功1~

雙人輕功2~

這些東西很有趣吧？

可是等你學好物理之後，上面這些有趣的東西就全部消失了……

不過，

你從此就可以笑看別人前仆後繼馬不停蹄地犯這些有趣的錯誤了。

B格瞬間就上了一個台階。

Simplicity, Symmetry Unity

真是太有趣了！！！

物理系學習順序：力學—熱學—電磁學—光學—理論力學—數學物理方法—原子物理—電動力學—熱統—量子力學—固體物理—微分幾何與廣義相對論——高等量子力學——量子場論基礎——量子電動力學——量子色動力學——弦理論和M理論— 頭髮營養與再生 — 頸椎病康復指南—高血壓降壓寶典—道德經— 大般涅磐經—精神病癥狀學—精神病康復指南

細推物理須行樂，何用功名絆此生。
---------------------------------杜甫

物理有多有趣？？？恩。。。這麼說吧，如果女朋友能和物理一樣簡單就好了。我永遠無法想像，如果我的女朋友不讓我學物理了，我會對她做什麼。恩。說的好像我……汪汪汪。

怎麼學都學不會，真有趣！

好奇心！
沒有探根究底的好奇心，是很難領略到物理的有趣的。

你會看到彩虹、你會看到藍天，你會說彩虹美、你會說藍天藍，但是沒有好奇心，你就領略不到她們的有趣了。

你會看到星星，你會看到一閃一閃亮晶晶，可是星空的盡頭是什麼？沒有好奇心，趣味又從何而來？

你的老師也許還會給你講原子、原子核、質子、中子、電子，可是比她們更小的是什麼？沒有好奇心，她們一點也不有趣。

……

這個世界為什麼是這樣，而不是那樣？

為什麼豬豬不能飛？
為什麼螞蟻不會說話？
……

誒，沒有好奇心，物理只不過是一堆並不可愛的公式、只是試卷上討厭的分數而已～

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如果我將來有了老婆，
我一定會對她說：
親愛的，請一定要小心呵護好我們孩子的好奇心……

可以發現電影里的隱藏bug。
比如萬磁王，他是一個可以製造任意磁場的人，而磁場是可以產生電場的。這樣反覆交替，就可以產生高能激光。所以萬磁王也是可以發出激光的。只是他物理沒學好。（此條非原創）
比如萬磁王，他如果製造夠強的電場，完全可以擊穿空氣，使分子電離，他可以控制離子高速運動，與其他空氣分子碰撞過程中使更多分子電離，慢慢變成一個溫度極高的等離子團，所以萬磁王也是可以用高溫來攻擊人的。只是他物理沒學好。
比如萬磁王，他完全可以製造一個氫彈出來。首先要搞到原料，然後用高頻交變電場把溫度升起來，然後用磁約束把等離子體圍起來，然後放出去。只是他物理沒學好。
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所謂科幻，應該有科也有幻，所有的都可以講得通就是科普了。我就是開個腦洞，大家何必較真呢。作為一個技工學院的學生，我對激光了解的不是很多，如果大家真有興趣可以去我校隔壁，圓明園文理學院物理系問問。

初中開始，我們從課本里學到了牛頓第三定律。
然後我們開始開玩笑：力的作用是相對的，我打你一巴掌我也痛啊！
接著…
逐漸學到了燈泡發光的原理
知道了車陷入泥潭怎麼用繩子和大樹自救。
了解了酒精燈是隔絕氧氣來熄滅的。

開始有自己的量度，會對迷信的家人稚氣的說：坐在大臉盆里怎麼再可能把臉盆抬起來嘛。
洗澡後知道迅速擦乾可以不那麼冷。也知道了汽車測速儀、後視鏡的光線啊一堆原理。
想想小時候看見筷子在水裡折斷的好奇。
我們好奇，火箭是怎麼飛到天上去的啊。那上面空氣是什麼樣的？能呼吸嗎？人怎麼飄起來了？

我們慢慢長大，一切都褪去了迷人的面紗。我們懂的越來越多，開拓視野一般新奇有趣。逐漸有了自己的思維。生活有了理性。
一些人繼續爬行在物理界。再以後我們會學習到更高深的知識。我們不能限制於計算汽車從靜止到100邁要幾秒。還能計算泥石流爆發的邊緣數據。要運用數學的工具各種積分。計算變力做工，了解各種基本運動。這一切都源於生活並不空洞。電視機示波器里粒子一直在運動形成了圖像，坐在沙發，你和沙發之間數不清的力平衡著。外面車疾馳而過附帶刺人的喇叭聲，都以340m每秒的速度震動著傳進耳朵。血液被心臟推動，汗毛豎起，帶動了那一絲空氣。

漸漸的，一切物理知識都貼在生活中。萬物無論什麼時間，帶著什麼情感。都遵循著物理規則。正是活在了真實的世界，真是物理的世界。一切都遵守著最原始最真理的規則在運轉。

有點牛頓第二定律的感覺

這就是物理，真實且迷人。

能用人類微不足道的手去解釋宇宙，用一堆奇怪的符號勾畫這個星球，你會覺得這是一種與神平起平坐的姿態，一種與造物主對話和溝通的力量。

跟很多答主不同，我並不覺得物理符合通常意義上的「有趣」。
相反，真正的物理學中會涉及到大量的繁瑣的動手演算工作，也就是所謂的「dirty work」。這不僅考驗著腦力，更考驗著體力。
很多科學愛好者對愛因斯坦的相對論津津樂道，甚至經常憑著幾句「物質告訴時空如何彎曲，時空告訴物質如何運動」以及各種似是而非的類比，到處傳播「物理學之美」、「物理學的哲學」。殊不知，這後面的「dirty work」花費了愛因斯坦將近十年的時光豈是幾句定義不清的斷言可以代替的？
另外，諸如經典力學等已經發展得近乎完善的理論框架固然宏偉優美，但更多前沿的物理研究領域還處於不盡人意的支離破碎的狀態。物理學家拼盡全力去描述自然，這其中的艱辛真的能用「有趣」就概括？
對於有些人在討論物理時總是扯上哲學的行為，我是站在費恩曼那邊的。
Talk is cheap. Shut up and calculate.

「在那裡，那是家園，那是我們。在那裡，你愛的每個人，你認識的每個人，你聽說過的每個人，在這世上存在過的每個人，度過了自己的一生。
聚集在這裡的，是我們的歡樂和痛苦，是成千上萬的宗教信仰、意識形態，和經濟學說每個獵手與覓食者，每個英雄與懦夫，每個文明的創立者和毀滅者，每個國王與農夫，每對年輕的愛侶，每一個母親與父親、充滿希望的孩子們，發明家與探險家，每一位高尚的教師、每一位貪腐的政客，每一位超級明星、每一位最高領袖，人類史上的每一位聖人和罪人，都生活在這裡。
如一粒微塵，懸浮在一束陽光之中。地球是一個很小的舞台，在浩瀚的宇宙背景下，想想過去的血流成河，那為帝王將相而流的血，只為讓他們在光榮和勝利中，成為瞬間的偉人，佔有那一個小點中…那一小部分。想想那無盡的殘酷，圖像里那一個像素點的某個角落的民眾，每天把這殘酷施加到與他們沒什麼區別的另一個角落的民眾身上。他們為何常常誤解，他們為何渴望殺死對方，他們的憎恨為何如此狂熱。
我們在裝模做樣，我們自以為很重要，妄想著我們人類地位特殊，在宇宙中與眾不同，這一切，都因這泛著蒼白藍光的小點而動搖。我們的星球，不過是一粒孤獨的微塵，籠罩在偉大的宇宙黑暗之中。
我們默默無聞，沉浸在無盡的浩瀚里，沒有一絲線索顯示，除了我們自己，還有誰能拯救我們。地球是目前已知唯一有生命的世界，生命再無其他去處，至少在不久的將來，亦是如此。沒有外星球，供人類遷移，只可參觀，不能定居。不管你喜歡與否，現在，只有地球供我們立足。據說研習天文，可以讓人謙卑，塑造人心，磨鍊個性，也許再沒有更好的方法能比這遙遠的畫面更好地顯示出人類的自負與愚蠢。
對我而言，它強調了我們的責任，要對人更友善，懂得珍惜與愛護，這泛著蒼白藍光的小點是我們知道的唯一的家園。

你願意生活在多大的宇宙里，有些人喜歡小宇宙，沒關係，完全可以理解，但我喜歡大的宇宙，當我把這一切放在我的心裡，我的腦海里，我會感到心情振奮。
當這種感覺湧起，我希望看到它是真實，而不僅僅是我腦海中的想像。因為這就是真相，而我們的想像與自然中令人驚嘆的現實相比，根本不算什麼。

我想要知道，在那黑暗的地方有什麼，在創世大爆炸之前發生了什麼，我想要知道，在宇宙的視界之外是什麼，生命又是如何起源的，宇宙中有沒有個地方，物質和能量在那裡被賦予生命和意識？我想要了解我們的先祖，了解他們每一個人，我想要成為一個美好而強大的聯接，聯繫世世代代的人類。我想要保護我的孩子們以及未來的子孫後代。

我們，代表著宇宙在這個世界的耳目，代表著宇宙在這個世界的想法與情感，我們開始了解人類的起源，思考繁星的故事，物質的演化。回溯意識起源之前那條漫長的道路，我們與這個星球上的其他生物，攜帶著宇宙進化的遺產跨越了數十億年。如果我們將這些知識銘記於心，如果我們了解並熱愛大自然的本質，我們的子孫們一定會記住我們，因為我們是生命之鏈中美好而強大的一環。我們的子孫們也會繼續這神聖的探索，
薪火相傳，不斷開拓，
發現我們做夢都想不到的奇蹟，
就在這宇宙之中。 "
－卡爾·薩根

一個典故：
當科學家還在爭論光是波還是粒子的時候，有一個數學家泊松，站出來用嚴密的數學推理推導出：「如果光是波的話，光照在一個的圓盤上的時候，在距離圓盤一定距離的陰影中心會出現一個亮斑。這顯然是荒謬的。
他當時的表情應該是這樣的。

泊松的論文發表後不久，真有人在實驗中發現了..傳說中的亮斑。

泊松：