解释太阳能量来源《张朝阳的物理课》估算太阳寿命约百亿年

雷递网 乐天 4月9日报道
琴弦的振动是怎样的形式？声音在空气中的传播速度如何计算？太阳的寿命大约还剩50亿年？
4月8日，《张朝阳的物理课》线下第二课开讲，搜狐创始人、董事局主席兼CEO张朝阳与来自北京各高校的物理学子及物理学爱好者们一起探讨物理的奥秘。
课堂上，他陆续讲解了经典波动方程的推导与声速的计算，之后又与现场同学交流探讨了太阳内部的核反应、太阳寿命的估算，以及宇宙大爆炸理论的两个实验证据等物理问题。
本次线下课开始，张朝阳先以琴弦的振动为例，通过分析弦上微元的运动推导出弦的波动方程，给出其通解，并指出通解的物理意义。它实际上是由分别向左和向右传播的两列波叠加而成。对方程进一步分析，可以发现其中某个参数恰好对应于波的传播速度，为接下来声速的计算提供了理论基础。
在对声波波动方程进行推导时，为了突出主要原理而不至于陷入繁杂的计算，仅先考虑一维的典型情境。基于与琴弦类似的推导以及一些合理近似，推导出了声音在空气中的波动方程。
紧接着，张朝阳利用理想气体状态方程，基于绝热近似和准静态近似，推导出了声速的公式，并在现场计算得到室温20摄氏度时的声速约为340米每秒。声速的公式表明，在合理的近似下，声速与温度的二次方根成正比，而与声音的频率无关。
在其后的互动环节中，张朝阳还与同学们探讨了各种物理问题。例如对太阳内部核反应条件进行了详细分析，从量子隧穿、麦克斯韦分布两个角度解释了为什么太阳温度对应的能标小于库仑势垒却依然可以发生核聚变。此外，他还通过能量守恒估算了太阳的寿命，结果表明太阳还可以继续燃烧大约50亿年。
最后，张朝阳聊到宇宙大爆炸理论，并阐述了该理论的两个证据：哈勃红移和微波背景辐射。
截至目前，《张朝阳的物理课》已直播四十余期。从去年11月开启第一节物理直播课，他先是从经典物理学开始，科普了牛顿运动定律等；而后从经典物理的“两朵乌云”说起，向近现代物理过渡，探讨了黑体辐射理论中的维恩公式、普朗克公式等知识。此后逐步进入量子力学领域，从基础的薛定谔方程等理论内容，到氢原子波函数，再到气体定容比热的温度阶梯等更加具体实用的案例。内容丰富、覆盖广泛，理论公式由浅入深、繁简交融。
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