很多我们在生活中习以为常的词汇,在物理学中常常演变出另一层含义。了解这些词汇在生活中和物理学中的不同含义,有助于我们更好地理解艰深的物理学。
1:
不确定性
当一个人说起自己不确定某事的时候,这个人可能对即将到来的事情没什么把握或者没自信。但是对科学家来说,“不确定性”的意义可能正好相反。在做实验的时候,科学家必不可少地要测量一些物理量的数值。
实际上,即使没有人为的干预,每一次测量都会有一定程度的误差,实验结果会自然地偏移真实数值,物理学中的不确定性指的就是这样的误差。只有当科学家们用数学方法确定了不确定性之后,他们才能清楚了解到真实的实验结果。
2:
信号
提起信号这个词,你可能会想起交通信号或者某种手势。
但在物理学中,信号指的是当科学家试图了解某个物理过程(如质子衰变或暗物质粒子的能量沉积)时所获得的数据。像质子衰变这样的实验,信号非常的稀有微弱,科学家需要花费很大力气减少、消除干扰信号,并理解所需的信号。
3:
噪音
当我们听音乐时,会非常讨厌周围噪音的存在。类似地,物理学家在寻找一种特定的信号时也不想听到一堆噪声。科学家在捕捉信号的同时,可以捕捉到一些无用的数据,这些无用的数据(干扰信号)就是噪声。
它可能来源于实验周围的环境,比如日常物质的放射性衰变或宇宙射线与大气的碰撞。为了使实验有效,信号必须高于噪音,这样科学家才能探测到它。
4:
阻尼
如果你们家需要买新的家具,最好买带阻尼的,带有阻尼功能的铰链具有缓冲功能,柜门会缓慢地关闭。阻尼说的是这样一种特性:任何振动系统在振动中,由于力的衰减或能量耗散,振动幅度逐渐下降。
在物理系统中,阻尼十分重要。在粒子加速器中,粒子会留下类似船划过水面一样的尾迹,使下一批粒子的通过变得困难。使用机械阻尼器可以减少尾迹,提高加速器的性能。
5:
旋转
物理学家会使用旋转这个词,来描述粒子的一种内在性质。只不过,粒子实际上并没有真的在旋转,粒子的自旋真正描述的是,从不同的方向看粒子是什么样子的。一个自旋为0的粒子像一个圆点,从任何方向看都一样。
自旋为1的粒子像一个箭头,从不同方向看是不同的。只有当它转过完全的一圈(360°)时,粒子才显得是一样。
6:
粒子束
粒子束的英文是Beam,有横梁和笑容的意思,但在物理学中,这个词指的是由粒子加速器产生的一束粒子,它可以由电子、质子、中子等多种不同的粒子组成。
这些密集的粒子流可以被人为控制,可以在物理实验中研究,也可以撞击目标产生其他种类的粒子流。
7:
隧道
对物理学家来说,隧道并不是为了给道路腾出空间而挖的山洞。
在物理学量子领域,量子隧道(隧穿)是一种现象,一个粒子可以穿过它通常无法穿过的屏障(如能量的限制),因为在量子领域,事物的行为和宏观事物的行为完全不同。例如,在放射性衰变过程中,当一个粒子逃离原子核时,就会发生量子隧穿现象。
8:
光度
你可能认为光度代表了某个物体发出了多少光。在天体物理学中,它的意思差不多,指的是天体(如恒星)在一定时间内发出的能量。
但光度在粒子物理领域还代表另一个意思:它描述了有多少粒子会通过某个点。例如,在粒子对撞机的中心,更高的光度意味着更多的粒子碰撞。
9:
精华
精华指的是事物最精粹、最优秀的部分,但你也可以在有关宇宙膨胀的物理论文中找到它。科学家认为是暗能量推动了宇宙的膨胀,但仍不知道暗能量到底是什么。精华模型是科学家解读暗能量的理论之一。根据该理论,一种名为“精华”的能量流体充满了宇宙,精华因时间和地点而异,这种暗能量会随着时间的推移而改变强度。
10:
生命长度
通常生命长度指的是生物的寿命,但是对粒子来说,它的生命长度取决它衰变或转化为其他(通常是更轻的)粒子所需的时间。那些迅速衰变的粒子,其生命不到1秒钟,例如,希格斯玻色子只能存活大约1.6×10-22秒。