广义相对论和狭义相对论的根本区别 |No.31
听说前几天有人表白问答小编？
啧啧
同学们
科学的春天来了！
赶紧学物理
力在物体中传递的速度是声速吗？假如一个以超音速移动的物体集中了另一个静止的物体，那这个超音速的物体施加的力在另一个物体中也是声速吗？
A首先，宏观上讲，我们平时感受的“力”在介质中的传播速度的确是声速。但平时我们感受到的推力，拉力，扭矩等等作用本质上是电磁相互作用，微观上这种相互作用的传播速度是光速，然而它的作用距离非常小(因为大部分物质都是电中性的)，因此只有彼此邻近时才会作用，而这是需要时间的。所以我们平时所谓的宏观力，来源于介质中大量粒子电磁作用的方向性传递，传播速度自然是声速。如果一个物体以超声速（相对于介质）在另一介质中运动，力（波动）仍然以声速传播，只不过此时物体产生的波为激波，形状十分诡异：
（图片来源：xkcd.com）
如果这个物体是一个收音机，并且它正以超音速向着你飞来，那么当它掠过你的耳畔时你听到的广播将是倒着放的。前提是你的耳膜没有震破，并且你耳朵的分辨率足够好。
如何理解测量导致波函数的塌缩？是因为测量造成的扰动相对于被测量的量子体系总是很大，这个很大的扰动导致了波函数的塌缩吗？
这位同学的回答呢，对也不对。量子体系能量很低，因而测量造成的扰动会对体系造成不可忽略的影响，这个看法很正确。但是，细究起来，为什么会坍缩到被测量量的某一个本征态而不是其他什么随便的状态，却并不显然。波函数的演化大致可以分为两类：按照薛定谔方程的演化，记为U；以及观测导致的波函数的坍缩，记为R。目前，对于波函数坍缩的动力学过程并没有公认的解释。对此已经有提出不少模型了。尤金·维格纳(Eugene Wigner)曾提出一种理论，大意是无意识的物质按照U演化，而一旦有意识的个体和物质所处的量子态发生纠缠，就会发生R的演化。罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)在一系列著作（比如《皇帝新脑》《意识的阴谋》等）中创建了量子引力模型来解释波函数R的演化。除此之外，不一而足。总之，R的演化作为假设可以建立完整的量子力学，但是我们仍然不能很好地理解R的动力学原因。
薛定谔的猫这一理论如何应用到生活中？
首先，我们来解释下什么是“薛定谔的猫”。它最初是由薛定谔用来解释量子力学中叠加态而提出的一个假想的例子（现实中大概没人会这么做吧~）。在量子力学中，一个粒子（猫）处于某种状态（关在盒子里的生死叠加）（**注意**这种状态既不是态1（生），也不是态2（死），而是其叠加产生的“态某”），当对其进行观测时（打开盒子），处于量子态某的该粒子（猫）会迅速坍缩到态1/态2（看到猫死了/没死），并不再变化。这本是量子力学的特有现象（观测会对量子态产生影响，即坍缩），所以这种意义上，生活中（宏观世界）几乎不可能见到宏观化的量子效应。
倘若我把一张纸巾揉成细长的形状，再把一端放入水杯中，结果水就自己沿着纸巾上来了，是谁对它做的功？又是怎么做的？
A纸巾的主要成分是纤维素和各种增强剂。纤维素呈网状结构，由于浸润现象，会对水产生一定的引力，使水被吸入纸内，这个过程中分子间引力做功，系统的总势能减小，尽管水的重力势能增大，系统整体势能依然减小，处于更稳定的状态。可以用空水瓶和纸巾自己做一些实验，比较纸的种类和水上升的高度和快慢的关系。
光和电子都具有波动性，那么电子可以像光一样被透镜约束，聚焦或者发散吗？
虽说光和电子都具有波动性，但二者是有区别的：光的本质是电磁波，而电子具有波动性对应的是物质波，光之所以会被透镜聚焦或发散是因为它遵从电磁波的传播规律。那么电子可以被聚焦或发散吗？答案是肯定的~不过所用的“透镜”有点特别：电磁透镜。电子在电磁场中运动时会受到洛伦兹力，通过合理的设计电磁场分布改变电子的运动轨迹，就可以达到透镜的效果啦！这点在电子显微镜中就有应用~
为什么光可以用东西挡住，声音却不可以。
紫菱洲歌
其实声音也是可以用东西挡住的，其实光也可以不被东西挡住。你问题中的光只是指的我们能够看见的可见光，你问题中的声音也只是可以听到的声音。
在物理上，光和声音都是一种波动现象。只不过一个叫电磁波，一个叫机械波而已。而决定一个波会不会被一个东西挡住的原因很简单：波长的尺度与物体的尺度。如果波长远小于物体的尺度，那么这样的波就会被物体挡住。反之则不会。
人能够听到的声音的波长大概就在17米到17毫米这样一个尺度内。而这个尺度恰好又跟日常生活中的绝大多数东西尺度一样。结果就是声波可以很容易的绕过这些物体被我们听到。这现象就叫衍射。
另一方面，可见光波长的数量级只有几百个纳米，这个尺度远远小于日常生活中物体的尺度。所以看上去几乎就是直线传播的。
所以问题的关键不是光或者声音，而是波长。当声波波长很短时就不能绕开物体了，超声波就是准直线传播的声波。同样，波长长的光波/电磁波也可以同样地绕开物体。这就是你在家到处都能收到WiFi信号的原因。（WiFi信号是电磁波，2.4Ghz协议，它的波长差不多就跟你的脸一样宽。）
可以解释一下微波炉是怎么加热食物的吗？很好奇，谢谢！
苹果果
微波炉内部会产生2450MHZ的微波，这种电磁波会让食物中到处可见的极性分子（其实主要就是随处可见的水）快速振荡起来。这些被微波胁迫着快速振荡的水分子再跟旁边的分子不停碰撞摩擦，于是大家各种分子都快速振荡起来了。在宏观就表现为变热了。（PS:有一定基础的物理同学要注意，2450MHz并不是水分子的共振频率哦，这个数值是各种因素综合考量的权益结果。）
听不懂，没关系。我想起一个故事，以前有个小伙子问过我：“你们说热的本质是分子的碰撞和无规则运动，那我拿着一瓶水使劲摇啊使劲摇啊，摇了很久，为什么就没办法把这瓶水加热呐？”我说：“因为摇得还不够快。”小伙子感觉受到了莫大的挑衅：“不可能，我以前是体育课代表哦，摇得很快了。你说要多快才行？”“不好说，不过2000多MHz肯定没问题~”
电动力学为什么叫电动力学？
无数不成量
教科书解释:
电动力学（electrodynamics） 电磁现象的经典的动力学理论。通常也称为经典电动力学，电动力学是它的简称。它研究电磁场的基本属性、运动规律以及电磁场和带电物质的相互作用。迄今人类对自然界认识得最完备、最深入且应用也最为广泛的是电磁相互作用，因而研究电磁相互作用的基本理论-电动力学有其特殊的重要性，它渗透到物理学的各个分支。它是电磁学的更高级课程，它比电磁学研讨的问题立足点更高，应用到的数学基础更艰深，理论性更强，论述也更深入和普遍。
小编我的解（wai）释（li）：
它是电磁现象的动力学理论，却不叫电磁动力学；它是电磁学的高级课程，却不叫高等电磁学。它取了“电动力学”的这样的名字，它是在暗示你——为什么磁不见了呀？因为电动起来就是磁了嘛(￣3￣)!。（你学完这门课要是没有这个体会那就没学懂呀~）。嗯，所以这是藏在物理系课程目录中的一个有用的冷笑话（括弧笑）
有磁动机吗？
叮咚
往上面拉一下。恩，上一题。
是的! 你已经明白了！
所有电动机都是“磁动机”。
广义相对论和狭义相对论的根本区别？
不识字
这个问题其实很好。
早先的时候，物理学家们认为广义相对论和狭义相对论的根本区别是狭义相对论只能处理惯性参考系，是惯性参考系的相对性理论。而广义相对论可以处理非惯性参考系，是更一般的相对论性理论。（顺手拿下了引力，因为等效原理，即认为引力场等效于非惯性系）。
但现在人们不这么认为了。倒不是说上面这种说法有问题，而是上面这种说法不够本质。更本质的说法是。相对论是一门处理时空几何的理论。如果时空是平直的，没有弯曲，没有曲率。这时候就是狭义相对论。如果时空是弯曲的，有曲率，这时候就是广义相对论。所以显得广义相对论和狭义相对论的根本区别是：时空是不是弯的 （⊙ω⊙）。
特别致谢THU物理系4字班纪锡涵，董晋旋，李远昭，刘贺，程卓同学参与部分问题的讨论和回答！
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量子力学与广义相对论的矛盾是什么 |No.30
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