震惊！原来你是这样的物理学，818那些反直觉的物理
先来个图
你的眼睛会欺骗你，你的耳朵会欺骗你，你的经验会欺骗你，你的想象力同样会欺骗你，但是数学不会。
没有那个物理规律是不反直觉的，比如牛顿第一定律就很反直觉，否则就不会坑了亚里士多德，还坑了一千多年。
我们现在觉得他不反直觉，是因为我们上学学过了。
现代物理学有很多反直觉的东西，相对论和量子物理让人有种岂有此理的感觉，而对于物理学家来说，并不存在什么”直觉“，闭上嘴，计算它！
你的眼睛会欺骗你，你的耳朵会欺骗你，你的经验会欺骗你，你的想象力同样会欺骗你，但是数学不会。
没有那个物理规律是不反直觉的，比如牛顿第一定律就很反直觉，否则就不会坑了亚里士多德，还坑了一千多年。
我们现在觉得他不反直觉，是因为我们上学学过了。
现代物理学有很多反直觉的东西，相对论和量子物理让人有种岂有此理的感觉，而对于物理学家来说，并不存在什么”直觉“，闭上嘴，计算它！
先来个开胃菜
流体力学有个非常有趣的科普实验，我也就小时候看过一次，是在中国历史博物馆的一次外国科普展上。
和高中那些流体力学实验比起来，反直觉效果拔群，非非常。
流程很简单：一个抽油烟机一样的装置，只不过并非吸气，而是向外喷气。将一个有一定质量的金属片，用手托住，水平地，从下往上贴向吹气口。
当距离靠近风口时，首先你会感到手受到的力量变大，但是当继续靠近风口时，压力骤降。
这时候松手，你会看到，金属片贴在了风口出。
小时候不懂，当时就眼睛和嘴巴就“三个O”了。
以为有什么机关，走近看，突然发现，风口不是被堵住，而是继续有风吹出。
继续近距离观察，发现金属片居然和风口之间居然还有一小段距离。这个金属片是悬浮在空中的！
上面吹风，铁片有重量，两者应该都导致铁片落下，但是他就偏偏悬浮在空中。
这个现象无论你如何用朴素的常识去解释，都是相悖的。
印象太深刻了，上中学的时候，一直期待流体力学的实验，但最后见到的却是吹乒乓球……，当时之失望，直想掀桌而去。
呵呵，相信如果我们教育部门用的是这个实验来展示流体力学，会让更多的孩子爱上物理，当然，这里也理解国内教育资源的匮乏。
但是不妨多办些有趣的科技展，科学虽好，也需要推销的。
最后说到原理，其实很简单，就是伯努利方程，流速越快，压强越小。压力差，导致铁片被大气压顶向风口出。悬浮，是重力，空气推力和大气压之间的平衡。
但是真做出来这个装置，还是需要点小精细的，比如气流要稳定，不能太大也不能太小。
流体力学有个非常有趣的科普实验，我也就小时候看过一次，是在中国历史博物馆的一次外国科普展上。
和高中那些流体力学实验比起来，反直觉效果拔群，非非常。
流程很简单：一个抽油烟机一样的装置，只不过并非吸气，而是向外喷气。将一个有一定质量的金属片，用手托住，水平地，从下往上贴向吹气口。
当距离靠近风口时，首先你会感到手受到的力量变大，但是当继续靠近风口时，压力骤降。
这时候松手，你会看到，金属片贴在了风口出。
小时候不懂，当时就眼睛和嘴巴就“三个O”了。
以为有什么机关，走近看，突然发现，风口不是被堵住，而是继续有风吹出。
继续近距离观察，发现金属片居然和风口之间居然还有一小段距离。这个金属片是悬浮在空中的！
上面吹风，铁片有重量，两者应该都导致铁片落下，但是他就偏偏悬浮在空中。
这个现象无论你如何用朴素的常识去解释，都是相悖的。
印象太深刻了，上中学的时候，一直期待流体力学的实验，但最后见到的却是吹乒乓球……，当时之失望，直想掀桌而去。
呵呵，相信如果我们教育部门用的是这个实验来展示流体力学，会让更多的孩子爱上物理，当然，这里也理解国内教育资源的匮乏。
但是不妨多办些有趣的科技展，科学虽好，也需要推销的。
最后说到原理，其实很简单，就是伯努利方程，流速越快，压强越小。压力差，导致铁片被大气压顶向风口出。悬浮，是重力，空气推力和大气压之间的平衡。
但是真做出来这个装置，还是需要点小精细的，比如气流要稳定，不能太大也不能太小。
前面说了，相对论和量子物理中有大量的反直觉的物理现象，说到这两个理论，就不得不说“光”，人们对于光的兴趣，可以说是自古有之，古人千方百计想搞明白光是什么，于是出现了很多靠谱不靠谱的解释，亚里士多德说了（怎么总是他？），光是一些微小的粒子，由光源发出，这种观点后来被牛顿写在他的神书《光学》里，牛爷在这本书里用一系列的推理和实验支持了光的粒子说，而当时的另一位大牛-惠更斯却不认可，他说光如果是微粒，为啥对射的两束光怎么不会发生光粒的碰撞？于是他也写了本神书《光论》，并且完美解释并推导了光的反射折射定律。
），光是一些微小的粒子，由光源发出，这种观点后来被牛顿写在他的神书《光学》里，牛爷在这本书里用一系列的推理和实验支持了光的粒子说，而当时的另一位大牛-惠更斯却不认可，他说光如果是微粒，为啥对射的两束光怎么不会发生光粒的碰撞？于是他也写了本神书《光论》，并且完美解释并推导了光的反射折射定律。
此后的一百多年，光的粒子说和波动说，两方各有道理，但谁也无法拿出对方无可辩驳的实验来说服对方，波粒大战从此拉开帷幕，江湖从此血雨腥风，刀光剑影。直到有位年轻人的出现，暂时终结了这场持续百年的纷争，他就是托马斯.杨，他用一个家喻户晓的简单实验--光的双封干涉实验，来证明了光的波动性，从此，波动说一统江湖。
泊松亮斑
而波粒之争其实愿没有结束，之后的剧情发现不但反直觉还有这极反转的剧情，因为泊松亮斑的提出者泊松，是光的波动学的反对者，作为一个理性黑，他通过波动学的计算方式，得出在一个圆片的阴影中心应当出现一个亮点，他觉得这太JB扯淡了，并且认为这个计算结果足够证明光的波动说是荒谬的。 由于光的衍射，当单色光照射在宽度小于或等于光源波长的小圆板或圆珠时，会在之后的光屏上出现的一个极小的亮斑。
结果菲涅尔和阿拉果通过实验，发现了这一亮斑！
就这样，你辛辛苦苦做的用来驳斥对方的论据，反而支持了对方。
而波粒之争其实愿没有结束，之后的剧情发现不但反直觉还有这极反转的剧情，因为泊松亮斑的提出者泊松，是光的波动学的反对者，作为一个理性黑，他通过波动学的计算方式，得出在一个圆片的阴影中心应当出现一个亮点，他觉得这太JB扯淡了，并且认为这个计算结果足够证明光的波动说是荒谬的。 由于光的衍射，当单色光照射在宽度小于或等于光源波长的小圆板或圆珠时，会在之后的光屏上出现的一个极小的亮斑。
结果菲涅尔和阿拉果通过实验，发现了这一亮斑！
就这样，你辛辛苦苦做的用来驳斥对方的论据，反而支持了对方。
波粒之争我们暂且告一段落，来说说光的另一个反直觉的现象，光速不变。
说到这个话题，几乎是宇宙吧永恒的日常话题，每隔几天总会有人拿这个话题水一贴，实在是因为光的这个性质太TM反直觉了，简直就是岂有此理，它不仅为本吧的吧友提供了大量的谈资，也是困扰一百多年前所有物理学家的主要难题之一。
说到这个话题，几乎是宇宙吧永恒的日常话题，每隔几天总会有人拿这个话题水一贴，实在是因为光的这个性质太TM反直觉了，简直就是岂有此理，它不仅为本吧的吧友提供了大量的谈资，也是困扰一百多年前所有物理学家的主要难题之一。
之所以说它是反直觉的，或者我们换一种说法:有悖常理的，是因为它所违背的“常理”，在我们的思维定式中太根深蒂固了，它甚至违背了经典物理的根基-伽利略变换。什么是伽利略变换？很简单，伽利略告诉我们，物体的移动速度并不是恒定不变的，速度这取决于它所对应的参考对象，也就是参考系。比方说，汽车的速度是100km/h，这个速度是相对于静止物体的速度，另一辆与它同向的车是80km/h，那么它们之间的相对速度就是20km/h，如果是相向行驶，那它们的相对速度就是180km/h。这没有问题吧？简直天经地义，童叟无欺啊，然而这该死的光，却偏偏很任性，它可不打算遵守这看起来似乎是真理的规律，它很任性的告诉我们:光速对于任何观察者来说都是相同的（原话为:光在真空中的传播速度与参考系无关，恒定为C）。
什么意思呢？假如我们把一束光换成上面例子中的汽车，它的速度是C，那么另一辆车换成宇宙飞船，它的速度是v，那么这束光的速度我们在地球上测是C，在飞船上测还是C，而不是C-v或者C+v，无论你跑着测，跳着测，躺着测，还是接近光速飞着去测量，它的速度都是C，即使你逆向光运动去测，它还是C。
光速不变另当时的物理学界有点不知所措，你承认它吧，它和经典物理体系矛盾。不承认呢，又和现实矛盾。所以当时很多科学家都试图在经典物理学框架内来解释光速不变，其中有个很牛逼的人，叫洛伦兹，他意识到伽利略变换可能是有问题的，所以他自己搞了个参考系变换，人们叫它洛伦兹变换。这个变换式以光速不变为前提，给出了新的空间速度的关系式。然而这个方程组里，似乎隐藏着什么东西，揭去遮盖它的层层面纱，人们越来越接近真相，而扯开它最后一层遮羞布的人，叫做阿尔伯特.爱因斯坦。
1905年的第一场雪，比以往时候来的更晚一些。
这一年，当时默默无闻的爱因斯坦连续发表了5篇论文，而彻底改变了传统物理学，奠定了物理学发展的基础。百年后的2005年（也是爱因斯坦逝世50周年），联合国将这一年定为国际物理年，以纪念这个物理学的“奇迹之年”。
在爱因斯坦的这5篇论文中，有一篇名为《论运动物体的电动力学》，被认为是狭义相对论的出生证，爱因斯坦在这篇论文中，以光速不变为基本假设，详细论证推理了匀速直线运动物体在空间的相对状态，它将空间与时间联系起来，认为它们是互不独立的整体，形成了新的四维时空观，也就是说，时间和空间，是一个整体。有关狭相的科普，本吧之前做过很多次，感兴趣的朋友可以看看这贴http://tieba.baidu.com/p/4077277715?share=9105&fr=share&see_lz=0
而狭相作为一个革命性的理论，它的很多结论都非常的反直觉。
这一年，当时默默无闻的爱因斯坦连续发表了5篇论文，而彻底改变了传统物理学，奠定了物理学发展的基础。百年后的2005年（也是爱因斯坦逝世50周年），联合国将这一年定为国际物理年，以纪念这个物理学的“奇迹之年”。
在爱因斯坦的这5篇论文中，有一篇名为《论运动物体的电动力学》，被认为是狭义相对论的出生证，爱因斯坦在这篇论文中，以光速不变为基本假设，详细论证推理了匀速直线运动物体在空间的相对状态，它将空间与时间联系起来，认为它们是互不独立的整体，形成了新的四维时空观，也就是说，时间和空间，是一个整体。有关狭相的科普，本吧之前做过很多次，感兴趣的朋友可以看看这贴http://tieba.baidu.com/p/4077277715?share=9105&fr=share&see_lz=0
而狭相作为一个革命性的理论，它的很多结论都非常的反直觉。
我们来看看狭相的一些结论，看看小爱用光速不变推导出了什么结论。
1 时间膨胀（速度越快，相对时间就越慢）
2 质量膨胀（速度越快，相对质量就越大）
3 尺缩（速度越快，相对运动方向的长度越短）
4 光速不可超越
5 智能方程
其实经常在本吧的吧友，应该对狭相并不陌生，初学狭相的人，往往不能抛弃传统的时间空间概念，不能放弃传统物理学根深蒂固的“直觉”“常理”，其实当时的很多科学家也是这样，前面提到的洛伦兹老先生，他至死都不接受相对论，一心想要融合牛顿物理和新时空观的矛盾，最终带着遗憾离开。
1 时间膨胀（速度越快，相对时间就越慢）
2 质量膨胀（速度越快，相对质量就越大）
3 尺缩（速度越快，相对运动方向的长度越短）
4 光速不可超越
5 智能方程
其实经常在本吧的吧友，应该对狭相并不陌生，初学狭相的人，往往不能抛弃传统的时间空间概念，不能放弃传统物理学根深蒂固的“直觉”“常理”，其实当时的很多科学家也是这样，前面提到的洛伦兹老先生，他至死都不接受相对论，一心想要融合牛顿物理和新时空观的矛盾，最终带着遗憾离开。
更一个经典物理的反直觉现象：进动
小时候我常玩这种陀螺，神奇的是它明明已经失去重心，却一直不倒，是什么力让它这样毅力不倒的呢？
高速旋转的物体存在一个角动量，方向符合右手螺旋定则。重力的力矩M=L×F（注意，是叉乘），其方向也符合右手螺旋定则。在旋转体中，角动量方向与转轴方向平行。根据叉乘的性质，力矩方向始终垂直于转轴方向，即始终垂直于角速度方向。而力矩直接引起角动量的改变（可类比力引起速度的改变），所以角动量方向不断改变。又因为力矩始终拉着角动量往垂直于角动量的方向走，所以角动量方向绕轴旋转。转轴划出一个圆形的轨迹。
小时候我常玩这种陀螺，神奇的是它明明已经失去重心，却一直不倒，是什么力让它这样毅力不倒的呢？
高速旋转的物体存在一个角动量，方向符合右手螺旋定则。重力的力矩M=L×F（注意，是叉乘），其方向也符合右手螺旋定则。在旋转体中，角动量方向与转轴方向平行。根据叉乘的性质，力矩方向始终垂直于转轴方向，即始终垂直于角速度方向。而力矩直接引起角动量的改变（可类比力引起速度的改变），所以角动量方向不断改变。又因为力矩始终拉着角动量往垂直于角动量的方向走，所以角动量方向绕轴旋转。转轴划出一个圆形的轨迹。