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中科院井盖上的这些经典公式,凭什么井盖懂这

时间:2019-09-02 14:57来源:金沙澳门网址大全
原标题:都是九年义务教育,凭什么井盖懂这么多? 中国科学院物理所的不少井盖近日换了“新装”,每个卡通图案对应着一个物理学公式,科学与艺术在24个井盖上碰撞出有趣的火花

原标题:都是九年义务教育,凭什么井盖懂这么多?

中国科学院物理所的不少井盖近日换了“新装”,每个卡通图案对应着一个物理学公式,科学与艺术在24个井盖上碰撞出有趣的火花。

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一只青蛙站在木块上在河中自在地漂流,背后蕴含的便是大家熟知的阿基米德浮力定律;一只猫咪望向鱼缸中的小鱼,猫咪眼睛看到的鱼的位置比它实际的位置要高,这其实是斯涅尔定律,也就是光的折射定律在中间“捣鬼”;一位男士向心仪的女生告白成功,而旁边的另一位男士却心灰意冷,其中的奥义就在他们身上箭头的方向上——描述微观粒子运动规律的泡利不相容原理让这个爱情故事变得“几家欢喜几家愁”……

▲上图是日本的井盖。

据物理所所长特别助理、综合处处长魏红祥介绍,为了迎接即将到来的中科院物理所90周年所庆以及一年一度的大型公众科学日,物理所特别组织策划了这场井盖涂鸦活动。他们从上千个物理学核心知识点中反复斟酌,精选出了24个公式,并邀请专人进行艺术设计,在所内征集志愿者参与涂鸦工作。

你更喜欢哪个?

这些天,“物理所的井盖”逐渐成为所里和园区周边人们的热门谈资。周边不少中小学生的家长带着孩子慕名而来,希望通过一个个小小的井盖给他们以科学的启迪,在他们的心中播撒下科学的种子。一名小学三年级学生的母亲对记者说,这种方式的科普活动非常贴近生活,特别接地气,5月19日公众科学日的时候,她还会再带孩子来物理所,感受更加浓厚的科学氛围。

▼下图是中国的井盖。

“立足新时代,物理所的创新文化建设也要有新的落脚点和延伸点,这次的物理主题井盖涂鸦活动便是一次很有意义的尝试。”物理所党委书记文亚说,这次活动也为丰富基础科学园区的文化氛围起到了重要作用。下一步,围绕90周年所庆的相关文化建设工作也将陆续展开,中科院物理所将以全新的面貌迎接自己的90华诞。

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说起井盖,很多人一定会想到日本。据说,在日本1千多个自治市里,有95%的城市采用了设计独特的井盖。

1 傅里叶变换公式

井盖早已成了日本不同城市的文化代言,也经常能看到游客对井盖刷屏式的赞美~

傅里叶变换是最常用的一种积分变换,它在物理学、信息学科等各领域都有广泛的应用。值得一提的是,很多芯片中就有专门进行傅里叶变换的组成部分。

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▲ 日本井盖的图案中树木是最多的题材,其次是各地风光、花卉和鸟类,还有就是名胜古迹和历史故事。

2 斯涅尔定理

在中国,虽然也有不少高校曾经推出过涂鸦井盖,但是数量相对较少,和日本相比远没有形成规模。

斯涅尔定理就是大家熟悉的折射定理。光经过不同介质界面时会发生折射,折射的大小与折射率有关。现实生活中的例子就是将筷子一端倾斜着插入水中,从水面上看筷子似乎断了一样。

但今年,恰逢中科院物理研究所成立90周年。脑洞大开的中科院科学家们在北京掀起了一场井盖热潮,制作了超级多的烧脑井盖。

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3 麦克斯韦方程组

▲ 位于中关村的中科院物理研究所井盖。据说,中科院其他研究所也在计划推出更多的井盖设计呢。

大名鼎鼎的麦克斯韦方程组,简洁优美地刻画了磁场与电场的关系。图中表现的是电磁波,电磁波是横波,其电场和磁场振动方向互相垂直,都垂直于电磁波传播方向。

我们的编辑为此特意去了趟中关村,

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欢迎收看本期的《走近科学》

4 伯努利方程

智商余额不是很足的话,恐怕看不懂,

伯努利在1726年提出的流体力学原理,基本内容是压力势能+动能+重力势能=常量。生活中最常遇见的结论就是速度越快压力越小,如图所示:一张普通A4纸,抓住一边,向另一边用力吹气,纸另一边就会飘起来。

往下看之前,可能你需要先充点值....

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5薛定谔方程

萌萌的日本井盖文化

薛定谔方程是量子力学最基本的方程之一。更著名的是“薛定谔的猫”思想实验:如果把猫关在箱子里,里面有一个可能衰变粒子控制的毒气装置,粒子衰变时候会触发毒气装置杀死猫,那么没观测粒子之前粒子处于叠加态上,猫是不是处于又死又活的状态?

之所以先说日本的井盖,是因为人家的确开始地非常早。早在1980年代,日本就开始在井盖的设计上下文章了。

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6不确定关系

当时,日本在推广现代化的下水系统改造。因为这项改造的花费较为昂贵,所以很多当地人对这项烧钱的事儿并不感冒。

量子力学里非常有名的关系,1927年由海森堡提出。对于粒子动量和位置而言,就是指无法同时测量得到粒子的位置和粒子的动量。注意:不确定关系是系统的内秉性质,与观察者无关,所以称之为测不准原理是不正确的。

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于是一位官员想出了这么个办法,将当地的人文、风景等以艺术的形式做在井盖之上,使它成为当地的标志和代言。如此一来,大受欢迎。

7 浮力

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初中就学过的经典定律,物体在水中受到的浮力等于其排开水的质量。相传是阿基米德在洗澡时候发现的。

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艺术井盖迅速在全日本流行起来。直到今天,涌现出了很多的井盖粉丝团,他们有着自己的网站、论坛等。还有艺术家专门出了本日本井盖大全的书。

8 牛顿万有引力定律

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传说中牛顿被苹果树砸中后得到的方程。实际上是,牛顿在家乡躲避瘟疫时,仔细研究开普勒三定律后发展得出的定律。

▲ 日本井盖,最开始是为了解决实际问题,又因精致的做工、有趣的设计而演变成了一门艺术,最后不断普及发展成一种日本文化。

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根据《日本社会的井盖》一书中的调查,日本的井盖现在已有超过6000种艺术设计。由32个公司组成、专门负责保护及研究全日本井盖的半官方“井盖协会”应运而生,甚至已经在全国建设了几处井盖博物馆。

9 质能关系

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爱因斯坦最被人津津乐道的看上去最简单公式——质能方程。物质的能量等于其质量乘以光速的平方,举个例子,1克物质内含的能量释放出来相当于2万吨TNT爆炸释放的能量。

▲ 静冈县的富士山井盖。

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10这个井盖上画的是哪个公式?猜不出来,可到文中找一找。

▲ 大阪的樱花井盖。

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▲ 长野县的古风井盖。

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▲ 这是作家REMO CAMEROTA出版的日本井盖之书。

如果说日本的井盖是一次艺术的洗礼,

今年中科院设计的井盖则是一场科学的革命。

----------这是一条艺术与科学的分割线----------

前方高能,

请坐稳扶好

中科院开挂,请听题!

可爱的小猫咪,你懂不懂光的折射定律?

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▲ 眼看着鱼就在眼前很近的位置,但实际上鱼的位置要更低。从中捣鬼的便是光的折射定律。

三人行,谁能胜出?

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▲ 奥秘就藏在他们身上的箭头。这就是传说中的泡利不相容原理。图中的箭头表示的是一个人(粒子)的自旋方向,在费米子组成的系统中,一个原子轨道上最多可容纳两个电子,并且这两个电子的自旋方向必须相反。这也可以成为虐狗原理。

为什么越吹纸越向上?

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▲ 一个男孩在一张纸的上方吹气,纸被神秘力量向上抬起。这就是初中物理“伯努利效应”的精彩演示。伯努利在1726年提出的流体力学原理,基本内容是压力势能+动能+重力势能=常量。其本质是机械能守恒。咱们生活中最常遇见的结论就是速度越快压力越小。

还接着往后答吗?

要不要先找找你的5年高考3年模拟

砸中牛顿的万有引力定律

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▲ 著名的万有引力定律说牛顿因为被苹果砸到而受启发。自然界中任何两个物体都是相互吸引的,引力的大小跟这两个物体的质量乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比。

爱因斯坦的质能方程

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▲ 在一个“爆炸图”中,存有一个E=MC2 的公式。这就是著名的爱因斯坦质能方程。物质的质量能量等于其质量乘以光速的平方。以核裂变为例,质子中子结合质量比它们以单独形式存在时质量小,损失的质量产生巨大的能量向外辐射。1g物质内所含的能量释放出来后,相当于2万吨TNT爆炸释放的能量,可不可怕?!!

傅里叶是谁,他怎么也有公式?

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▲ 傅里叶变换公式是一种积分变换——意思也就是通过积分将函数变成另一种函数,新的函数会在另一侧面反映原来函数的信息。其在各个领域都有广泛的应用,“芯片”、“5G网络”等都与它脱不开关系。

还记得那个喜欢洗澡的阿基米德吗?

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▲ 传说阿基米德在洗澡的时候,发现盆子里面的水在自己进入时溢出,从而受到启发得到了著名的阿基米德浮力原理。浸在静止的液体或者气体中的物体,受到的浮力等于其排开的液体或者气体的重力。

猫惹薛定谔了?

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▲ 薛定谔方程是量子力学最基本的方程之一。更著名的是“薛定谔的猫”思想实验:如果把猫关在箱子里,里面有一个可能衰变粒子控制的毒气装置,粒子衰变时候会触发毒气装置杀死猫,那么没观测粒子之前粒子处于叠加态上,猫是不是处于又死又活的状态?

???

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▲ 问号脸???

它就是“不确定性原理”,是量子力学中一个很基本的定理。一个微观粒子,你无法同时测到它的位置和动量,飘忽不定,知道了位置,那它的动量你就测不准了,量子力学中的现象与宏观世界的规律有太多矛盾之处……

好了,就答到这吧

自己想想

同样是九年义务教育,凭什么人家懂这么多?

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附送一张中科院井盖指南,

不服的中关村随时来战!

-END-

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