物理天地 赌场中诞生的科学
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1654 年的一天, 密尔爵士走进巴黎的一家赌场.他和其他赌客一样, 也想试试自己的运气.赌具是骰子, 赌客以连掷4 次骰子均未出现六点而与庄家打赌, 假使出现六点就算庄家赢.密尔和赌客们都知道赌注于庄家有利.但是, 密尔究竟不同一般的赌客们, 他由此想到了更深的一层: 同时投掷两只骰子, 连续都不出现六点, 要掷几次才对赌客有利? 传统的想法是掷24 次为双方公平的次数, 少于24 次对赌客有利, 多于24 次则对庄家大为有利.密尔认为传统的想法有误, 于是他便去求教于数学大师帕斯卡和费马, 计算的结果是公平的掷骰子次数为25 次.现代概率理论的首次成果之一, 便是认识到两个骰子的公平次数为25 次, 而不是24 次.密尔爵士走进赌场的那一天便成了现代概率论的诞生日.
物理学家们研究气体分子运动的时候, 受概率论启发, 发展了一个新的物理学分支——统计物理学.今天, 统计物理学已渗透到各个物理学领域, 它是一门较为古老而具有旺盛生命力的学科.
水下侦察兵
1912 年4 月15 日, 当时世界上最大的客轮`泰坦尼克号'在作她横渡大西洋的处女航中, 撞击了巨大的冰山而沉没, 船上2224 名乘客中有1513 人葬身鱼腹, 成为世界上最大的海难.
为了保证航行的安全, 后来人们想利用回声来发现在浓雾里或夜间航行的船只的前方是否有冰山或其它障碍物.但这种想法实际上并没有成功, 然而却引出了另一个想法: 利用声音的反射来测量海洋的深度.测量海洋深度的回声装置是这样的, 在船的一侧的底舱里靠近船底的地方有一个弹药包, 爆炸时发出强烈的声音, 声波穿过水层达到海底, 然后再反射传回水面, 由装在舱底的仪器接收下来.由于声波是直线传播的, 而且声波在海水中的传播速度是可以精确地测定的, 因此, 只要测出声波在海水中的传播时间, 就可以准确地测出海洋的深度了.
对深海深度的精确测量对于海洋学具有重大意义, 而对浅海和大陆架的精确测量有利于船只的安全航行和海洋资源的开发.在现代的回声探测器中, 已经不再用一般的声音, 而是用非常强的超声波, 它的频率大约为每秒几万次, 人的耳朵听不到超声波的声音.这样的声音是从放在高频交变电场中的石英片 (压电石英) 振动产生的.
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