出版時(shí)間:2009-9 出版社:天津科學(xué)技術(shù)出版社 作者:貝列里門 頁數(shù):270 譯者:吳超宇,吳真貞
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內(nèi)容概要
在《物理的玄機(jī)》一書中,作者用通俗易懂的語言講述了生活中的有趣的物理現(xiàn)象,給出了科學(xué)而又淺顯的解釋,既能說明問題的本質(zhì),又便于讀者理解。
它是一本充滿著科學(xué)性和趣味性的課外讀物,是你通向諾貝爾之路的啟蒙之書,也是你開啟科學(xué)之門的密鑰。
作者簡介
貝列里門,俄國著名的科學(xué)家,教育家。
書籍目錄
一·速度與運(yùn)動(dòng)
二·重力、重量、杠桿、壓力
三·旋轉(zhuǎn)、永動(dòng)機(jī)
四·液體和氣體的特性
五·熱量
六·熱能
七·光
八·光的反射與折射
九·單眼看與雙眼看
十·聲音和聽覺
十一·熱氣
十二·水
十三·空氣
十四·旋轉(zhuǎn)
十五·相對運(yùn)動(dòng)
十六·電氣
十七·游戲?qū)嵗?br />十八·空氣的阻力
十九·視覺
二十·光與色
二十一·巧用報(bào)紙
二十二·實(shí)驗(yàn)的休息時(shí)間
二十三·冰
二十四·重量和力
二十五·聲音
章節(jié)摘錄
一 速度與運(yùn)動(dòng)追逐時(shí)間早上8點(diǎn),飛機(jī)從遠(yuǎn)東的海參崴起飛,那么在同一天早上8點(diǎn),飛機(jī)能抵達(dá)莫斯科嗎?或許有人會(huì)說:“開玩笑吧!”其實(shí),這是可以做到的。為什么呢?因?yàn)楹⑨撕湍箍浦g有9小時(shí)的時(shí)差。所以,只要飛機(jī)能在9個(gè)小時(shí)之內(nèi)從海參崴飛到莫斯科,就會(huì)發(fā)生這種有趣的現(xiàn)象。這兩個(gè)城市之問的距離大約是9000公里,除以9就是1000公里。所以,只要這架飛機(jī)的速度能達(dá)到1000公里/小時(shí),就完全可以做到這一點(diǎn)?,F(xiàn)在的噴氣式飛機(jī)就已經(jīng)具備了這種飛行能力。要是在北極圈內(nèi),飛機(jī)甚至不用1000公里的時(shí)速就能趕上太陽西行(地球自轉(zhuǎn))的速度。比如,在新地島(Nouaya Zemlya,北緯77°)上,飛機(jī)的時(shí)速只要能夠達(dá)到450公里,就能趕得上太陽。這時(shí),飛機(jī)上的乘客就會(huì)感覺太陽是靜止不動(dòng)的,一直都在一個(gè)位置(當(dāng)然,前提是飛機(jī)的飛行方向必須和太陽西行的方向一致)。千分之一秒 對人類來說,千分之一秒是非常短暫的,幾乎是無法感覺到的瞬間。在我們的日常生活中,只有在最近幾年,千分之一秒才對人們的生活產(chǎn)生影響。古代人一般是根據(jù)太陽的高度或影子的長度來測算時(shí)間的,當(dāng)初他們肯定沒想到,今天的科學(xué)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)步到能準(zhǔn)確地測量出“分”了。在古代,“分”是非常小的時(shí)問單位,對人類悠閑的生活來說,根本就不起什么作用,所以人們認(rèn)為“分的測定”是沒有意義和價(jià)值的。當(dāng)時(shí)的計(jì)時(shí)器(日晷、水鐘、沙漏等)上也沒有分的刻度。一直到了18世紀(jì),分針才出現(xiàn)在鐘表的刻度盤上。至于秒針的出現(xiàn),那是19世紀(jì)以后的事了。千分之一秒,這么短暫的時(shí)間里究竟會(huì)發(fā)生一些什么事呢?或許你覺得千分之一秒只是一剎那,根本就不可能發(fā)生什么事。其實(shí)不然,就在這一剎那,能發(fā)生的事太多了:火車可前進(jìn)3厘米,聲音可傳播34厘米,飛機(jī)則可飛行50厘米;此外,在千分之一秒中,地球在公轉(zhuǎn)軌道上可移動(dòng)30米,而光束則能前進(jìn)300公里。對人類周圍的小動(dòng)物而言,千分之一秒就不是很短的時(shí)間了。尤其是昆蟲,它們更能體會(huì)到千分之一秒。就拿蚊子來說吧,在一秒鐘內(nèi),它的翅膀可上下擺動(dòng)500~600次,也就是說,千分之一秒內(nèi),蚊子可以擺動(dòng)一下(半次)翅膀。人類是無法跟昆蟲相比的,我們不能使身體的局部做如此快速的運(yùn)動(dòng)。在人類身上,最快的動(dòng)作就是眨眼睛了,因此,用“瞬間”或“一瞬”形容非常短暫的時(shí)間。因?yàn)檎Q劬Φ乃俣葮O快,所以在眨眼睛時(shí)不會(huì)影響人類看外界的東西。眨眼雖然是人類最快的運(yùn)動(dòng),但是若以千分之一秒為單位來衡量,眨眼這運(yùn)動(dòng)也顯得很慢了。據(jù)可靠實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得知,眨一次眼睛平均需要2/5秒,也就是千分之四百秒。如果按眨眼睛的順序,對眨眼的動(dòng)作進(jìn)行分解如下:首先,開始閉上眼睛(0.075~0.09秒);其次,眼睛完全閉上(0.13—0.17秒);最后,眼睛睜開(約0.17秒)。由此可見,盡管這些動(dòng)作都是在“一瞬”問完成的,但是,眼皮卻還是有相當(dāng)充裕時(shí)間休息的。如果我們想對千分之一秒有更明確的體會(huì),不妨以眼皮下垂終止的時(shí)間為依據(jù),就可明白眼皮上抬、下垂這兩種運(yùn)動(dòng)的速度,從而更準(zhǔn)確地體會(huì)到“瞬間”的意義。如果人類神經(jīng)構(gòu)造的精確度能達(dá)到千分之一秒,我們就可以看到大千世界里很多原來被忽略的奇妙景象。英國作家H.G.威爾斯在他的短篇著作《最初的加速劑》中,有著非常詳細(xì)生動(dòng)的描述。小說的主人公喝下一種神奇的藥,這種藥能對神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生作用,使主人公的感覺器官變得非常的靈敏,甚至能感覺到高速運(yùn)動(dòng)中的物體的每一個(gè)細(xì)節(jié)。其中有一段是這么描寫的。“你覺得這個(gè)窗簾跟你以前看到的有什么不一樣?” 我看著窗簾,發(fā)現(xiàn)窗簾像被凍住了似的,一動(dòng)也不動(dòng),只有下擺保持著彎曲的形狀,可能是由于風(fēng)吹的關(guān)系吧?!拔覐膩頉]見過這樣的窗簾,太神奇了!”我回答?!澳敲?,這個(gè)呢?”吉貝恩先生說完隨手拿起桌上的茶杯,然后把手放開。我原本以為茶杯會(huì)掉到地上,然后摔成碎片,但是奇怪的現(xiàn)象發(fā)生了,茶杯就像靜止的一樣,沒有落到地上。吉貝恩先生問我,你是不是覺得茶杯是浮在空中的?!澳闶遣皇窍胝f,物體落向地面時(shí),第一秒不是就會(huì)下落5米嗎?沒錯(cuò),現(xiàn)在,茶杯也正是以這個(gè)速度往下掉的。但是,從剛才到現(xiàn)在所經(jīng)過的時(shí)間還不到百分之一秒呢。因此,你現(xiàn)在應(yīng)該明白我所謂的‘加速劑’,究竟能產(chǎn)生什么作用了吧!”吉貝恩先生慢慢伸出手,我看見茶杯緩緩下落的過程中,他的手指也可以隨著茶杯慢慢移動(dòng)。我把視線轉(zhuǎn)到了窗外。街上騎自行車的人,居然一動(dòng)都不動(dòng),就好像被凍結(jié)一般,就連自行車揚(yáng)起的灰塵也是靜止了一樣,尾隨后面。這時(shí),我看到了一輛似乎一動(dòng)也不動(dòng)的馬車……我發(fā)現(xiàn)無論是車輪上端、馬蹄、馬鞭前端還是騎馬者打哈欠的動(dòng)作,都十分緩慢。除了這些交通工具外,其他一切景象也都靜止了,車?yán)锏某丝途拖竦袼芤粯印稚线€有一個(gè)逆風(fēng)而行的男人,他正試圖把手中的報(bào)紙折起來,可是,他的動(dòng)作看來相當(dāng)?shù)某粤?,而且出奇的遲緩,可是周圍好像一點(diǎn)風(fēng)都沒有。我明白了,原來當(dāng)“加速劑”滲透到我體內(nèi)的時(shí)候,我所看見的事物,對其他人或整個(gè)宇宙而言,只是在瞬間所發(fā)生的事,但是我卻可以很清楚地看清這瞬間所發(fā)生的事情。如果用現(xiàn)在的科學(xué)方法,究竟能測量出多短的時(shí)間呢?相信讀者都很想知道。在20世紀(jì)初期,以當(dāng)時(shí)的科技水平只能測出萬分之一秒;現(xiàn)在,物理學(xué)家們在實(shí)驗(yàn)室中,已成功地將時(shí)問分解至千億分之一秒。更直觀地說,千億分之一秒的意思就是“如果將1秒放大到3000年,那么,千億分之一秒就相當(dāng)于我們現(xiàn)在所說的“1秒”。時(shí)間放大鏡威爾斯在寫《最初的加速劑》的時(shí)候,他肯定也沒想到書中所描述的一些奇妙的情況,在現(xiàn)實(shí)生活中居然能實(shí)現(xiàn)!不過,在那個(gè)時(shí)代,威爾斯憑空想出那些子虛烏有的現(xiàn)象,也是需要非常敏銳的觀察力的。下面我們就來介紹一下他書中所提到的“時(shí)間放大鏡”。威爾斯所說的“時(shí)間放大鏡”指的是一種特殊的攝像機(jī),這種攝像機(jī)加快了拍攝速度,是一般攝像機(jī)的4倍,因此,如果一般的攝像機(jī)每秒鐘拍攝的底片是24格的話,“時(shí)間放大鏡”就可以拍攝出96格,當(dāng)這些底片在投影機(jī)上放映時(shí),畫面上景物的動(dòng)作,可比普通攝像機(jī)的速度慢3/4。利用同樣的原理,它還可拍攝另一種鏡頭——Slow—motion video——這種鏡頭所拍攝的動(dòng)作,也是屬于慢動(dòng)作的一種,它的原理是這樣的:反復(fù)拍攝2~5格的畫面,讓這些畫面看起來像是被固定了一樣,這和威爾斯所描述的景象非常接近。地球在什么時(shí)候公轉(zhuǎn)的速度最快 巴黎某報(bào)紙登過一則廣告,內(nèi)容是這樣的:“你想進(jìn)行星際旅行嗎?只要你付25生丁(Centime,法國及瑞士的錢幣單位,相當(dāng)于1%法郎)?!薄 ∮幸粋€(gè)很老實(shí)的人看到了這則廣告后,立馬寄出了25生丁,后來他收到這樣的一封回信:“現(xiàn)在,請你靜靜地躺在床上,腦中想著地球自轉(zhuǎn)的情形,按照巴黎所處的緯度(北緯490)來算,你一晝夜可走上2.5萬公里以上,所以請好好地享受這個(gè)神奇的旅行吧!如果你還想欣賞沿途的風(fēng)景,那就請拉開窗簾,你將看到物轉(zhuǎn)星移的奇妙景觀。”很顯然,這是一則騙人的廣告。最后,登廣告的人被控犯欺詐罪,被判處罰款。在他被判刑的時(shí)候,他還以自以為幽默的口吻引用伽利略的名言說道:“可是,地球確實(shí)是在轉(zhuǎn)動(dòng)?。 钡?,從另一個(gè)角度來看,廣告上說得也是有道理的!我們生活在地球上,不正是隨著地球的公轉(zhuǎn)而隨時(shí)都在做“星際旅行”嗎?眾所周知,地球繞著太陽公轉(zhuǎn)的同時(shí),也在以每秒30公里的速度自轉(zhuǎn)。不知大家有沒有想過這個(gè)問題:地球是白天轉(zhuǎn)得快,還是晚上轉(zhuǎn)得快呢?地球在太陽系進(jìn)行了兩種運(yùn)動(dòng),一個(gè)是繞著太陽公轉(zhuǎn),另一個(gè)是以地軸為中心自轉(zhuǎn)。由于這兩種運(yùn)動(dòng)是同時(shí)進(jìn)行的,因此地球的光明面和黑暗面的轉(zhuǎn)動(dòng)速度是不一樣的。從圖3可以看出,黑暗面的運(yùn)動(dòng)速度等于自轉(zhuǎn)速度加公轉(zhuǎn)速度,而光明面是等于公轉(zhuǎn)速度減去自轉(zhuǎn)速度。也就是說,人類在太陽系中的相對運(yùn)動(dòng)速度,半夜要比中午快。在赤道上的每一個(gè)點(diǎn)都是以每秒0.5公里的速度在自轉(zhuǎn)的,因此,赤道上中午和半夜的速度差約為0.5×2=1公里。在圣彼得堡(北緯60°),白天和黑夜的速度差為0.5公里,也就是說,住在圣彼得堡的人,在太陽系中運(yùn)動(dòng)半夜比中午每秒快0.5公里。只要是學(xué)過幾何學(xué)的人都可以很容易計(jì)算出?! ?/pre>編輯推薦
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