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杏宇平台注册:“奥本海默”走进现实!张朝阳科普影片物理知识点

来源:  发布日期:2023-09-11 13:35:28

杏宇平台注册:“奥本海默”走进现实!张朝阳科普影片物理知识点

“奥本海默”走进现实!张朝阳科普影片物理知识点

近日,由诺兰执导的电影《奥本海默》热映中。9月8日下午,在《张朝阳的物理课》线下课上,张朝阳还原了奥本海默的西装形象。他以一如既往的公式硬核推导,讲述奥本海默对量子力学方面的贡献,来致敬这位传奇人物。

张朝阳还原了奥本海默的西装形象

《奥本海默》主要讲述了奥本海默在二战期间领导研制原子弹的过程,以及他在二战结束后遭遇不公正听证会的故事。张朝阳评价道,电影的历史史实很正确,虽然并没有从物理怎么造原子弹这件事,但拍得非常棒,值得去看!在他看来,尽管奥本海默的物理学贡献没有达到最一流水平,但作为原子弹之父非常成功。遗憾的是他后来因审查受到非常大的精神打击,又加上罹患喉癌早早离世。

张朝阳提醒,观影前可以先了解一些物理知识点,比如质能关系是原子弹巨大威力的根源、原子弹是不可控的裂变链式反应、制造原子弹前要提纯核原料。他还在课上讲述了历史上德国原子弹计划,是因为使用重水而没有使用石墨减速而走了岔路的历史。

张朝阳在课堂上

课上,张朝阳利用玻恩-奥本海默近似处理氢分子离子,再利用变分法求解其波函数,说明分子键的物理本质是电子带来的吸引势,解读了奥本海默早期对量子力学的贡献。他表示,‘玻恩-奥本海默近似’是一个基本的处理问题的方法,整个量子化学都是基于这个计算方法,非常精确,非常重要。据悉,玻恩-奥本海默近似由奥本海默和导师玻恩合著的论文提出,至今被视为利用量子力学认识分子行为的重大突破,构成了现代量子化学的基石。

电影里最为震撼人心的画面,莫过于世界首颗原子弹被引爆的瞬间。对此,现场学生提问原子弹与氢弹物理原理有什么区别?张朝阳解释道,一个是裂变,一个是聚变,但都是爱因斯坦E=mc²的应用。那么电压不稳定对原子弹发射有什么影响?他指出,电压不稳定,那几个引爆的点就不同时了,或者电流分配不够稳定,都有可能引起毫秒级的差别。

电影《奥本海默》剧照

值得一提的是,奥本海默在原子弹研发前期遭遇了链式反应可能引爆地球这一重大难题,也在电影中得以还原。张朝阳从物理层面作了补充解释:裂变产生极端高温,引发空气中的氢聚变或者氮聚变的链式反应,进而引爆地球,使转变为不断发热的恒星。后面证实空气中的氢浓度没有那么高,而裂变的能量不足以把空气中的氦变成更高的元素,所以链式反应无法产生。

此外,张朝阳还补充一个电影中没有提及的细节,裂变的发现者是女科学家lise meitner,在丹麦遥远地靠书信指导她在柏林的物理系同事用中子打击重金属核,并意识到裂变的发生。裂变第一次产生后,奥本海默立即意识到要制造原子弹。正如电影所说,人类命运的转折点,第一次是人类发明了火,第二次是从原子核里找到了能量。

为什么奥本海默能成为曼哈顿计划的领导者?张朝阳自己的看法,首先奥本海默是一个知识渊博的人,不仅懂物理、冶金,还有超一流的管理能力。其次,美国当时的军方代表Groves与奥本海默的简短交谈中,发现在他见过的所有科学家里奥本海默是最聪明、最能把握问题实质的,于是力排众议任命了奥本海默为原子弹的负责人

,看来被证明是正确的决定。

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