张朝阳物理课上模仿“奥本海默”造型   解析电影中原子弹爆炸原理

2023-09-15 17:02 李丽 2365 点击

近日,由诺兰执导的电影《奥本海默》正在热映中。

9月8日下午,在《张朝阳的物理课》线下十九课上,搜狐创始人、董事局主席兼首席执行官、物理学博士张朝阳还原了奥本海默的西装形象,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。现场和直播间的观众对此,十分惊喜。感兴趣的话,大家可在搜狐视频APP关注流搜索“张朝阳”,查看直播完整版回放。

张朝阳身着复古西装COS奥本海默   分享电影感受科普其物理贡献

“Feel like in the movies, right?” 在本次线下课上,张朝阳一身复古西装,头戴礼帽、手拿雪茄,完美复现了电影中奥本海默讲课的场景。网友们直呼“奥本海默*朝阳本默”,还表示,这不仅是“张老师”致敬奥本海默的专场,更是为大家观影《奥本海默》划重点的精彩演讲。

《奥本海默》电影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,虽然并没有从物理角度展现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。

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,硬核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”在由奥本海默和导师玻恩合著的论文中提出,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。

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。

揭秘《奥本海默》未拍出的故事  “裂变”发现者是一位女科学家

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。”

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,使其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?张朝阳向网友分享了自己的看法,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,“事实证明这是正确的决定”。

《张朝阳的物理课》自2021年11月开播以来,已直播170余期,课程常常从自然界现场出发,引入基本物理概念,推导基本理论,研算现象背后的根本原因,达到对本质的理解,这种独树一帜的硬核直播风格多次出圈。当前,这一IP已形成了直播、回放、短视频、文字、书籍的立体式传播。

近日,《张朝阳的物理课》第二卷新书发布上市,此书在原有直播课的基础上,围绕牛顿力学、天体物理、电动力学、流体力学、热传导5大领域,研算了46个有趣的物理问题。相比第一卷,第二卷新书更注重探讨问题的新颖性、独特性,对很多问题的处理方法更深入、复杂度更高。

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