作者Morphee (千磨万击还坚劲)
站内TransPhys
标题费米问题
时间Mon Sep 5 15:14:17 2005
今天在转学版看到一篇文章写到
"Halliday不要照顺序看,直接从力学或运动学开始念就可以了
读前面的几章有点浪费时间且不会提升你的实力."
说得没错,
基本上我看书也常常会跳一下章节,可是想提一下Halliday第一章有个蛮重要
但却常常被忽略的问题.
那就是费米问题.
Halliday第一章有题是说:全世界最大的线球,半径约两米,试估计所用线长的总长度数量级.
我第一次自己想的时候,未考虑到线球内线与线的缝隙,虽然估计出的数量级仍和
课本相同,但是过程的思虑的确不如课本周密.
个人觉得这种估计蛮重要的,不仅仅是作为一种题型而已,事实上是一种能力.
在工程及科学上,在面对复杂问题时,
有些人有物理直觉,马上就有一些犀利的判断.
有些人劈头就用上高等数学,但却花了很大功夫得到一些不太重要的数据
类比到转学考考试及学校课业,
有些人可以见到题目就做一些半定性的判断或估算,确定了答案的区间.
作实验的时候,快速估算更可以帮助一些参数的调整.
有些人就在微积分数学式中绕来绕去.(惭愧地说,就是我自己.)
作实验的时候,做错了还不知道,回家打数据才发现,然後花很多时间重作.
我以前一直在思考,到底何谓物理直觉?
有很多想法,但是其中一个最重要也最简单培养的直觉,我想就是建立在费米问题,
理由是费米问题的作用在於
1.花20分钟对问题作出40%误差的估计,而非花20小时对问题作出0.4%误差的精确解.
2.对问题有个大致上的定性的了解,让自己可以感性理解答案的涵义,并且跟脑中熟悉
的事物作比较.
如Halliday的例题,现在就可以对世界上最大线球所用的总线长有一种感觉,
总线长数量级大约是1000km,台湾长度数量级约是400km(这是熟悉事物),
这样一比较,的的确确对这线球有一种感觉上的掌握.
希望以上所谈的,不会离实战考试太遥远,个人觉得若这种感觉累积可观时,
对考试会有不小的帮助,而且不只是普物,所有工科基本上都用的上,电子学
也是很多地方需要估计,土木工程,热力学等等都可用上.
关於费米问题更详细的资料,有人写得很好,以下就列出三个网页一本书,供参考.
http://residence.educities.edu.tw/listeve/Htm/physics/phys-fermiquestion.htm
谈到估计的小技巧,及一些例题,例: 台大学生总共有多少枝笔呢?
http://www.hk-phy.org/articles/caesar/caesar.html
费米问题的其中一名题,及参考解答.
你每吸入一口气时,究竟吸入了多少凯撒大帝临死前呼出最後一口气的气体分子?
http://www.hk-phy.org/articles/mount_high/mount_high.html
也属费米问题,
由另一着名当代物理学家,威斯哥夫 (Victor Weisskopf) (1908-) (麻省理工学院)
提出:
试按考虑能量的思路,粗略估计地球上的山峰可能达到的高度,
并讨论其它星体上 (例如火星) 山峰的高度。
http://www.books.com.tw/exep/prod/booksfile.php?item=0010291163
如何移动富士山?
本书收集了56道企业选才的趣味考题,有些也许你觉得很扯。但在快速变动的产业,许多
变化都很扯.
书提到的许多「不可能的问题」都是所谓的「费米问题」。费米是芝加哥大学的物理大师
,他常要学生在资讯不足的状况下做估算,过程周不周详比结果准不准确还重要。最有名
的「费米问题」有:
芝加哥有多少钢琴调音师?芝加哥大学全体学生的体重总和是多少?
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