從巨觀世界到微觀世界,物理學家藉由不同的學說來描述這個斑斕多姿的宇宙。
日常世界的運動規律
主要由伽利略與牛頓奠定基礎。研究宏觀、低速運動物體的力學行為。經典力學可以精確描述蘋果落地、汽車行駛,甚至是人造衛星繞行地球的軌道。
(力等於質量乘以加速度,是控制一切運動的基礎)
光與電力的統一理論
研究電場、磁場以及電磁波的規律。麥克斯韋方程組將看似無關的電、磁與「光」完美統一起來,成為現代電力系統、無線通信(5G、Wi-Fi)的理論基石。
(變化的磁場產生電場,這是發電機運作的核心原理)
能量、熱量與混亂度
研究熱能與其他能量的轉換關係。統計力學則用概率論從微觀粒子無規則運動來解釋宏觀熱學現象。「熵」的概念揭示了時間的單向流動與宇宙的終極歸宿。
(熵代表微觀態數量的自然對數,代表混亂度的演進方向)
微觀幽靈與扭曲的時空
愛因斯坦相對論重新定義了重力、空間與時間(大尺度);量子力學則描述了微觀原子尺度的奇妙行為,如波粒二象性、量子糾纏等。兩者共同構建了現代科技(半導體、GPS)。
不需穿上實驗衣,即可在線上調整參數,即時觀察物理定律的奇妙運作!
在小角度(\( \theta < 10^{\circ} \))下,單擺具有等時性,其振動週期與擺重無關,僅與擺長 (L) 和重力加速度 (g) 有關。
$$T = 2\pi \sqrt{\frac{L}{g}}$$
站在巨人的肩膀上,我們才能看得更遠。認識這群重塑人類宇宙觀的偉大心靈。
Galileo Galilei (1564-1642)
被譽為「現代觀測天文學之父」和「現代物理學之父」。他倡導科學實驗,首次將望遠鏡指向星空,發現了木星的四顆衛星和金星相位,用無可辯駁的觀測事實支持了哥白尼的日心說。
Sir Isaac Newton (1643-1727)
他的巨著《自然哲學的數學原理》建立了經典力學大廈。他發現萬有引力定律,共同創立了微積分學,發現了光的白光色散現象,用數學完全描述了我們目之所及的世界運動規律。
Albert Einstein (1879-1955)
1905奇蹟年,他發表了光電效應(獲得諾貝爾獎)、布朗運動與狹義相對論。隨後建立的廣義相對論將引力解釋為「質能導致的時空彎曲」,徹底顛覆了兩百年來的絕對時空觀。
「物理學不是枯燥的考卷,而是解鎖宇宙運作的一把鑰匙。」
宇宙奧秘探索引路人 / 物理名師
擁有多年生動有趣的物理學一線教學經驗,擅長將深奧的抽象理論轉化為生活中的奇妙故事。不論是複雜的熱力學「熵」、微觀的量子糾纏,還是扭曲的黑洞時空,在 Willy 老師手裡都能瞬間變得通俗好懂。
「當你學會物理,你抬頭看夜空、低頭看落水時,你所感受到的美感將會是常人的十倍。」
點選以下著名的物理課題,看看 Willy 老師怎麼用最生活、爆笑的方式為你破解:
Willy 老師爆笑比喻:
當你跟喜歡的人坐在一起聊天,2小時感覺像過了2分鐘(這是心理學);但如果你坐在一艘接近光速運行的飛船上,
你的手錶和心跳真的會變慢!當你回到地球,你會發現你只老了1歲,而你的同齡朋友已經變成80歲的老爺爺了。
這就是愛因斯坦說的:越高速運動,時間流逝就越慢。
Willy 老師爆笑比喻:
想像我買了一雙精美的手套,一隻裝在台北的盒子,另一隻裝在巴黎。在你不打開盒子的時候,
這隻手套既可以是左手、也可以是右手(這叫量子疊加態)。
當你在台北打開盒子,發現它是「右手」的瞬間,巴黎那一隻盒子不需要任何傳遞時間,絕對、百分之百立刻確定成了「左手」!
即使這兩個盒子隔著銀河系,也是瞬間感應。這就是愛因斯坦都搖頭的「幽靈般的超距作用」!
Willy 老師爆笑比喻:
「不整理的房間,只會越來越亂,絕對不可能自動變整齊。」這就是宇宙最殘酷的鐵律:熵增定律。
所有的事物只要沒有外力持續輸入能量整理,都一定會自發性地朝向最混亂無章、不值錢的方向流逝。
所以,下次你媽罵你房間太亂,你可以跟她說:「媽,這不能怪我,我只是在順應全宇宙的熵增物理定律!」
測試看看,你對生活中的物理定律到底了解多少?
感謝您的參與,以下是您的最終成績:
對某個物理現象感到疑惑嗎?無論是重力、光速還是量子纠缠,輸入你的疑問,AI 為你科普!