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xiaoxiaANDY

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1 力学模型 如果把人和秋千组成的系统看作一个摆,摆线在O点处是固定的,摆线自身的伸缩和摆线的质量忽略不计。设想人在最大偏转角处迅速下蹲,在最低点处迅速站立,下蹲和站立的过程都在瞬间完成。人体的下蹲和站立导致了系统质心的升降,相当于有效摆长改变。 2 运动过程分析 现在我们把人!秋千和地球所组成的系统作为研究对象,这样在荡秋千的全过程中,系统所受到的外力只有悬点的约束反力,其值与摆线张力T相同,为一变力。但是,因为悬点固定,此外力并不作功。重力为保守力,使人下蹲和站起的力为非保守内力。根据功能原理:"一切外力与非保守内力所作功之和等于质点系机械能的增量。"因为外力并不作功,所以有Aλ=ΔE。现在我们来研究图。所示的可变摆长单摆模型的第一次摆动。

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自从2015年人类第一次观测到引力波,引力波物理已然成为目前最为火热的研究方向之一。作为了解宇宙的新窗口,引力波正逐步为我们展现一幅千百年来人们都不曾见过的宇宙画卷,其中的物理现象为我们将来的物理学发展指明了一些方向。

引力波与新物理

传统的物理实验研究往往受到我们赖以生存的环境的很大限制,例如对撞机实验和天体物理电磁信号的观测。就目前而言,粒子对撞机是探测极小尺度新物理最有效的手段,而对撞能标是衡量对撞机探测性能的重要指标——越高的能标能够帮助我们探测越小的尺度,了解更基本的物理规律。但是在现有的生产条件下,对撞机的能标提升已经愈发艰难。虽然在未来二十年,粒子对撞机的能标有希望达到100TeV附近,但是在目前最高的14TeV对撞能标的粒子物理实验中,我们还未发现确切的新物理信号。另外,传统的天文观测几乎都基于电磁波信号,在过去近百年的技术革命下,电磁波天文学已经取得了丰硕的成果。但是时至今日,电磁波段观测深度的限制和前景的干扰( “前景”指视线方向与被观测源相近,但距观测者较近的天体)仍是我们了解更大的宇宙空间和更久远的宇宙 历史 的坚固障碍。

图1:对撞机的尺度与能标示意图

过去一百多年以来,激光干涉技术的发展大大提高了我们对于极其微小的长度变化的测量能力。这一技术的跨越式发展使得我们探测引力波成为了可能。目前,全球的主要经济体都已启动或正在布置自己的引力波观测项目,引力波天文学已经成为天文学和物理学中新的沃土,将会带给我们对于宇宙和物理学全新的理解。

相对于电磁波而言,引力波观测的优势主要有两方面:一是引力波信号一般很难被前景干扰,所以背景本底的信号可以被探测到;再者,由于引力波在传播过程中与普通物质的相互作用非常微弱,所以诞生在宇宙早期的引力波信号能够一直较为纯净地保留至现在,成为一种宇宙的“ 历史 遗迹”等待着科学家的观测。 引力波观测与传统的对撞机实验和电磁波段的天文观测的结合,将会极大的拓展我们对宇宙和基本物理规律的认知。

爱因斯坦的引力理论诞生一百多年以来,人们对于黑洞的研究取得了很多重大的突破,但是时至今日我们对于这类宇宙中最为极端的天体仍然知之甚少。大家相信,完整地描述黑洞的物理需要引力理论和量子理论相结合,但是目前这两个在各自领域取得了极大辉煌的理论在结合时遇到了各种各样的困难。黑洞视界的附近作为引力理论和量子理论的冲突现场,或许能够带我们一窥量子引力理论的真容,极大拓展我们对基础理论的认知。

另外,宇宙极早期的各种物理过程会诱发时空的随机扰动,产生随机引力波背景,若目前的引力波观测能够发现一些随机引力波背景的特征,那么也将暗示着宇宙早期有些不寻常的过程发生。最后这一点便是最近一项研究的出发点,该研究由中国科学技术大学的蔡一夫教授和波兰雅盖隆大学(Jagiellonian University)的林春山教授共同领导,博士后王博博士和博士生鄢盛丰参与,相关论文已于日前发表在国际著名期刊Physical Review Letters上。下面将对这项工作进行简要介绍[1]。

荡秋千的启发

在平时玩荡秋千时,大家应该已经有所发现:在没有人推动的情况下,想要秋千越荡越高,那么我们需要规律地前后摇摆身体,用自身重心的摆动来驱动秋千的振荡,这便是一种特殊的共振现象,叫做参数共振。

图2:荡秋千示意图

参数共振现象在物理学的各个领域有着广泛的应用。在宇宙学领域,大家相信在宇宙演化的一个时期,参数共振现象很有可能起着决定性的作用。在暴胀学说中,由于暴胀过程极具“稀释”效应,这一过程结束时导致了整个宇宙内一片死寂,仅剩下驱动暴胀后标量场遗留的能量或者是一些其它轻的标量场。这时候需要参数共振将驱动暴涨的场的能量转化为各种后期宇宙演化所需要的物质成分,将整个宇宙重新加热。这些大量产生的物质成分,不仅包括光子、电子、质子等粒子物理模型所能描述并被观测得到的粒子,还包括了原初时期就产生的暗物质和暗能量。这一过程被称为宇宙的预加热,接下来宇宙进入到标准热 历史 演化之中。

SSR机制最早用于研究原初黑洞的形成和预言其丰度。原初黑洞是一种特殊的黑洞,它们是宇宙在极早期由于局域空间曲率的不均匀性导致了原初物质密度扰动坍塌而形成的黑洞,它们的形成机制有别于通常情况下恒星坍缩形成的黑洞。早在上世纪六七十年代,苏联物理学家雅科夫·泽尔多维奇(Yakov Zel'dovich)和英国物理学家斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)分别指出了这种极早期宇宙中黑洞形成的理论可能性[5][6],并在后来的宇宙学研究中被广泛探讨。由于原初黑洞的形成和其自身特点,它们成为了一种重要的冷暗物质候选者,并且也可能是重要的引力透镜天体和引力波源的候选者。SSR机制所预言的原初黑洞主要分布在一些特殊的质量附近,且分布密度很高,可以与暗物质能量密度相比拟(即绝大部分暗物质为原初黑洞)。

在此基础上,蔡一夫教授团队发现,由于SSR机制极大地放大了原初标量扰动的振幅,在二阶扰动层面,通过标量与张量非线性的耦合,SSR还可以分别在暴胀期间和暴胀后的辐射为主时期诱导产生随机引力波背景,并且可能在将来被引力波探测器探测到[7]。此外,SSR的模型实现与应用也是一个值得深入研究的内容,目前有在暴涨子-曲率子图像下的应用[8],DBI暴涨下SSR的实现[9],以及在特殊的双场模型中有类似的共振放大应用[4]。

引力波的SSR

在5年多以来对引力波的观测中,最令科学家们激动的引力波事件莫过于观测到了双中子星并合的引力波(GW170817),并且同时观测到了对应的多波段的电磁信号。这样一个标准汽笛事件的发现,可以同时让我们知道引力波源的红移和距离信息,为宇宙膨胀速度的测量开辟了一个新窗口。更重要的是,通过比对接收到电磁信号和引力波信号的时间,我们还可以对引力波传播速度进行限制。目前通过这一事件,我们认为引力波传播速度和光速之间的差异在10-15量级的精度以内。

但是,这个速度限制是来自比较近邻的宇宙的观测数据(一般红移小于1),而目前的观测证据对于远处或者说更早期的宇宙中引力波的传播速度,并没有很好的限制,而在这种时期,如果引力波传播速度有较大的非平凡特性(即偏离了爱因斯坦广义相对论预测的光速),那么可能预示着早期宇宙中有超越标准理论的新物理在发生作用。

在超出爱因斯坦广义相对论的修改引力理论中,有一些理论诸如Horndeski理论、4维Einstein-Gauss-Bonnet理论,它们的标量自由度和张量自由度有一定程度上的耦合,如果在早期宇宙中这些理论的效应相对明显,那么将对早期宇宙中的引力波传播速度产生影响。其中一种可能的情况便是,在极早期的预加热阶段,由于那时标量自由度具有周期性振荡行为,标量场通过与张量场之间的耦合使得张量自由度的声速大小具有周期振荡行为(即引力波的传播速度大小有振荡行为),并且这个振荡的特征会随着宇宙膨胀而被抹平,那么引力波传播速度在相对近邻的宇宙中会回归到光速。

由于引力波传播速度在极早期具有的振荡行为,引力波便也会产生参数共振现象,这便是引力波的SSR。它使得引力波振幅得到指数级放大,在极短时间内放大4-5个量级,然后共振会很快结束并使引力波背景回归到正常的演化中。这类SSR都属于参数共振中的窄共振类型,发生共振的频段是在特征频率附近很窄的一个频段内,以及特征频率整数倍的频率处,但是一般只有特征频率处占主导。此时,背景引力波的振幅在特征频率附近会产生一个峰值,这样一个峰值特征会随着宇宙演化保留至今,从而被现有的引力波探测器和未来的引力波探测实验观测到。 这个预言的意义在于,如果我们能在未来探测到这个背景引力波谱特征,那么可以推断在极早期宇宙中引力波的传播速度会有明显偏离光速的特点,也就是说那时的引力理论很可能不再由爱因斯坦广义相对论描述。这是存在新物理的证据。

图3:引力波的声速共振机制示意图

另外,在这项研究中,研究人员还发现由于引力波在线性理论下被剧烈放大,还有可能引发相对明显的高阶非线性效应。共振放大和非线性效应若被同时观测到,那么将大大增加该机制存在的可能性。这些非线性效应还有可能解释目前被NANOGrav实验观测到的疑似背景引力波信号,而该研究还在进行当中。

于粒子物理而言,这一项工作也有重要的意义:引力波共振放大发生的能标在TeV能标之上,基本上高于现有的粒子对撞机实验能标。也就是说,该现象若被发现也可能预示着早期存在一些超越粒子物理标准模型的新物理,例如通过修改引力理论中标量场与希格斯场的耦合与一些散射,使得标量场影响引力子的行为,从而改变引力波传播速度。这些预言都等待着未来观测水平的提高来加以佐证。

参考文献:

[1] . Cai, C. Lin, B. Wang, . Yan, “Sound speed resonance of the stochastic gravitational wave background”, Phys. Rev. Lett. 126 (2021) 071303 .

[2] . Cai, X. Tong, . Wang, . Yan, “Primordial Black Holes from Sound Speed Resonance during Inflation”, Phys. Rev. Lett. 121, , 081306 (2018).

[3] B. Carr, F. Kuhnel, “Primordial Black Holes as Dark Matter: Recent Developments”, Ann. Rev. Nucl. Part. Sci. 70, 355-394 (2020).

[4] Z. Zhou, J. Jiang, . Cai, M. Sasaki, S. Pi, “Primordial black holes and gravitational waves from resonant amplification during inflation”, Phys. Rev. D 102, , 103527 (2020).

[5] Ya. B. Zel’dovich, I. D. Novikov, Sov. Astron. 10 (1967), 602.

[6] S. Hawking, “Gravitationally collapsed objects of very low mass”, Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 152, 75 (1971).

[7] . Cai, C. Chen, X. Tong, . Wang, . Yan, “When Primordial Black Holes from Sound Speed Resonance Meet a Stochastic Background of Gravitational Waves”, Phys. Rev. D 100, , 043518 (2019).

[8] C. Chen, . Cai, “Primordial black holes from sound speed resonance in the inflaton-curvaton mixed scenario”, JCAP 10, 068 (2019).

[9] C. Chen, . Ma, . Cai, “Dirac-Born-Infeld realization of sound speed resonance mechanism for primordial black holes”, Phys. Rev. D 102, , 063526 (2020).

墨子沙龙是以中国先贤“墨子”命名的大型公益性科普论坛,由中国科学技术大学上海研究院主办,中国科大新创校友基金会、中国科学技术大学教育基金会、浦东新区科学技术协会、中国科学技术协会及浦东新区 科技 和经济委员会等协办。

墨子是我国古代著名的思想家、科学家,其思想和成就是我国早期科学萌芽的体现,“墨子沙龙”的建立,旨在传承、发扬科学传统,建设崇尚科学的 社会 氛围,提升公民科学素养,倡导、弘扬科学精神。科普对象为热爱科学、有 探索 精神和好奇心的普通公众,我们希望能让具有中学同等学力及以上的公众了解、欣赏到当下全球最尖端的科学进展、科学思想。

关于“墨子沙龙”

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葳蕤9999

一楼的不要吓坏楼主啊简单的就是机械能守恒,即势能和动能的总量是一定的

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虾米啊1

从荡秋千说开去— — 漫话共振武际可北京大学力学与工程科学系,北京100871)摘要讲述打秋千的原理,引伸到各种各样的共振现象关键词秋千,共振,摆轮,振荡器唐朝诗人王建有一首((秋千词 描写少年女子比赛荡秋千的情景.这首诗说:长长丝绳紫复碧,塌塌横枝高百尺.少年儿女重秋千,盘巾结带分两边.身轻裙薄易生力,双手向空如鸟翼.下来立定重系衣,复畏斜风高不得.旁人送上那足贵,终睹明蹭斗自起.回回若与高树齐,头上宝钗从堕地.眼前争胜难为休,足踏平地看始愁.秋千,大约在战国时代就有了.据南朝梁代宗懔著的((荆楚岁时记))说:j}6l:糖(即秋千的古写)本北方山戎之戏,以习轻趣者.后中国女子学之.乃以彩绳悬木立架,士女炫服坐立其上,推引之,名日j}6l:糖,楚俗谓之施钩,涅巢谓之骨索.这里山戎是古代中国东北的少数民族,说明秋千是从少数民族传进来的.趣(音qiao),行动敏捷的意思.秋千有许多名称,古时还称为施钩和骨索,据说在汉代人称千秋.现在有的地方称打秋千为打悠游.大约从唐代以后,在文献和文学著作中有大量关于秋千的记载.唐朝的((天宝遗事 中记载宫中每年寒食节,嫔妃们竞赛荡秋千的情景,唐玄宗称为“半仙之戏”.图l是明末小说((金瓶梅 中的插图,而图2则是故宫所藏的清朝画.都画的是妇女荡秋千的场景.说明在中国,秋千主要是妇女的游戏.历代有许多咏秋千的著名诗句.如杜甫的“万里秋千习俗同”,刘禹锡的“秋千争次第,牵掩彩绳斜.”南唐冯延巳的“柳外秋千出画墙”,宋代欧阳修的“绿杨楼外出秋千”等.中国的秋千一般为妇女玩耍,特别是一些少数民族还有固定的玩秋千的节日,汉族多在寒食节,朝鲜族在每年的端阳节.在西方,荡秋千也很普遍.图3是法国画家弗拉戈纳尔作于1766年,-~1768年之间的一幅油画(局部).画中有一个荡秋千的少女,后面在树荫里隐隐可以看到一个男人,可能是一位仆人,不断拉动一根连着秋千的绳子,使秋千荡起来.秋千的正面,有一位年轻小伙子,正在与少女调情.你瞧,大概少女在秋千上想踢一下那位轻薄的小伙子,踢空了,结果不小心把一只鞋子脱落了,飞到了空中.这幅画画出了荡秋千时的生动场面.图3荡秋千有两种方法,一种是荡秋千的人坐在踏板上,由另外的人推或拉,即《荆楚岁时记》上说的“推引之”,也就是秋千在来回摆动到一定的位置,有人顺着秋千的运动方向推或拉一把,这样秋千就荡得越来越高.但是这种方法大多对于比较小的孩子适用.对于荡秋千已经有些本领的人来说,就会像王建诗中说的觉得“旁人送上那足贵 .她们不满足于当“炫服坐其上”由别人“推引”的“士女”,而要自己荡起来. “争胜难为休”,而且要荡得越来越高,直到“回回若与高树齐”才心满意足.靠自己荡上去是需要有一点技巧的.方法是在一开始登上秋千的踏板时要有一个初始速度,使秋千有一个小的摆动.然后,随着秋千的小摆动,作起立和下蹲的动作.不过这个动作要做得有节律,即当秋千下落时取蹲位,秋千上升时取立位.只要严格遵从这个规则(如图4),秋千就会越荡越高.本领好的荡秋千手,甚至可以在完全没有初始摆动的条件下把秋千荡起来.图4唐朝人高无际写过一篇《汉武帝后庭秋千赋》,其中有两句形容荡秋千的动作说:“乍龙伸而蠖曲,将欲上而复低.”把它翻译为白话,就是说: “随着秋千的一上一下,身体刚刚像龙一样地伸直,却马上又像尺蠖虫一样地卷曲.”这里描写的情景和我们前面所叙述的荡秋千的窍门是完全相合的.这篇赋是一千多年以前写的,说明高无际在当时对秋千的了解就已经很符合现在的力学知识了.按照以上的方法为什么可以把秋千越荡越高呢?这得从力学上来解释.秋千是一个力学系统,它所受的外力有两个:一个是向下的重力;另一个是在悬挂点0作用的约束力,其方向总是沿着秋千绳.我们知道,只有在外力不断对系统做功时,秋千才会越来越高.上述两个外力,约束力作用的方向由于总是和秋千运动的方向垂直,所以是不做功的.只有重力在秋千摆动的每一个来回做功即是由重力在做“推引”.我们知道,人的重心在取立位时比取蹲位时要高.也就是说,按照上述荡秋千的方法处于上升的秋千比下降的秋千重心要高,而荡秋千时,人的轴线是沿着秋千绳的.这样,作用于重心的重力在秋千上升时对悬挂点。的力矩就比下降时为小,所以一上一下力矩所做的总功为正.由于系统的每一来回都有能量输入,秋千便自然越荡越高了.总归不管是哪一种方式荡秋千,都是由秋千系统所受的外力做功.或者荡高或者维持一定高度.不过,外力要对秋千做功,最重要的条件,就是外力推引要和秋千摆动的节奏相合.秋千的摆动有一个节奏,外力的推引有一个节奏,两个节奏要相合秋千才会越来越高.符合这种条件也称为共振我们上面讨论的,是做为体育运动的秋千.其实我们经常还会遇到另外许多不同的“秋千”,即“摆”.图5所示的就是通常摆钟的核心部分:一个摆和擒纵轮.摆的下部是一个金属重槌A, 由一个连杆连接到悬挂点.有的工艺摆钟上干脆把摆的重槌做成一个打秋千的女孩子.钟摆的来回摆动,恰是女孩子在“荡秋千”.只不过这个女孩子荡秋千的动力是来自一个巧妙设计的“擒纵轮”.擒纵轮B在发条或其他动力的驱动下,要进行顺时针转动,连接在摆上的擒纵叉c随着摆的摆动,使摆每一来回只允许擒纵轮转过一个齿.不过擒纵轮和擒纵叉设计得最为巧妙的是轮齿和擒纵叉端部外形,它要使齿轮每“擒纵”一次由擒纵轮的动力给摆输入少量的能量,犹如有人对秋千“推引”,使擒纵轮对摆做功.这样摆才能不断摆动,否则就会停摆.现在我们不妨再看一种稍微不同的“秋千”. 图6是一只机械式手表的示意图.图上右下角的那只带游丝的摆轮,当它处于平衡时,是静止不动的,而当手表上足了发条时,就来回摆动.在摆动这一点上来说,它和秋千是没有本质的不同.其实秋千和摆钟的摆动,是在重力作用下在平衡位置附近做摆动.而摆轮摆动的驱动力是游丝的弹力.不论是摆还是摆轮的摆动都具有等时性,所以它们都可以用来做计时器的核心部件.由于摆只能在重力作用下正常摆动,所以它的位置只能是铅垂放置,而摆轮则没有这种限制,它可以在任何姿态下正常摆动,这就是以摆为核心部件的座钟或挂钟只能放置在固定的地方,而手表可以戴在手上取各种姿态的缘故.摆轮一样有一个擒纵器,也是由擒纵轮和擒纵叉所构成的.这个擒纵器在摆轮的每一来回摆动,也是一样要给摆轮做功,以使摆轮不断摆动下去.摆轮摆动的机理是由于摆轮受一根柔韧的可变形的游丝支撑,游丝是非常柔软的,所以摆轮的摆动幅度也十分明显.其实,一般的物体,也总是有弹性的,只不过弹性表现得没有摆轮那样明显而已,例如高楼房、高的电视塔、桅杆、电线杆、桥梁、树等等.这些东西在外力作用下,也会产生变形,变形后也会恢复原状并且形成振动.因此,这些东西都可以看作“秋千”.如果这时有一种外力作用在这些特别的“秋千”上,并且随着“秋千” 的来回摆动而“推引”产生共振,也就会有不断的能量输入,这些“秋千”也就会产生越来越大的摆动. 自然界的阵阵大风可以把树、桅杆、桥梁等吹垮,引起灾难.在1940年建成的美国一座跨过塔科姆(Tacom)海湾的吊桥,即长853.4 m 的塔科姆(Tacom)大桥,建成后不久,由于同年11月7日的一场不大的风(风速仅19m/s)引起了振幅接近9m 的“颤振”,这么大的振幅可比通常秋千的摆幅大多了,在这样大振幅振荡下结构不一会儿便塌毁了.后来人们在设计桥、塔桅等建筑时,才逐渐学会如何躲避风给它们的“推引”,使它们安全可靠.1808年,法国皇帝拿破仑率部1O万入侵西班牙,当部队以整齐的步伐穿过一座铁索吊桥时,大桥崩塌了. 1906年,俄国彼德堡附近的爱纪特桥有一队骑兵通过,连长为显示军威,命令骑兵指挥训练有素的战马以雄赳赳气昂昂的姿态步调一致前进,大桥很快上下颤动了几下,发出一声惊天巨响后坍塌了.事后科学家检查发现,是骑兵和战马训练得太好,步调与桥的振荡频率一致,发生共振,越振越强的桥梁很快被振垮.如果把桥的振动,看作具有一定周期的“秋千”的话,整齐的步伐就像外力对“秋千”的“推引”,结果桥的振幅会越来越大,终于塌毁.为了防止类似的事故,后来世界各国的部队在过桥时,都规定必须改为便步走,而不允许齐步. 图7就是在英国最早挂在铁桥端要求指挥官命令部队便步走的告示.刚才说的是像塔桅、桥之类的大物体.其实小的物体在弹性变形后,一般也会形成往复变形的振动,只不过其频率要高得多.不到米粒大小的石英晶体,它的振动频率是每秒百万次计.这样高的频率,要靠机械的办法来“推引”是办不到的.于是人们想出了用电子振荡的办法来“推引”.也就是用一个巧妙设计的电子线路来实现摆钟上擒纵器的功能.到了2O世纪6O年代,利用这个办法代替了原来的摆和摆轮,造出了比原来钟表精确百倍的石英表.瞧,石英表就是秋千的一种发展.各种各样的乐器,例如小提琴、二胡、钢琴等,都有一个共鸣箱.共鸣箱的箱体和其中的空气,也可以看作一种特别的“秋千”.它是不会自行振荡、即发声的.乐器的发声部分例如钢琴或提琴的弦发出一定音调的声音,如果没有共鸣箱,只靠这根弦扰动周围的空气,我们会觉得声音很小,像蚊子叫.不过,由于向外传出的能量很小,所以响的时间很长,即每奏一个音, “蚊子”嗡嗡叫个没完.这样的“乐器”当然不符合需要.共鸣箱和通常的秋千有一个很大的不同点,是秋千只能和某种频率发生共振,而共鸣箱却可以同许许多多频率发生共振.在有共鸣箱时,发声部分首先对共鸣箱进行“推引”,很快使共鸣箱和琴弦一起振动,然后它们一起扰动空气,便有较大的声音向外传播.由于传播的能量流较大,所以每一个音符所经历的时间也要短.而这正好符合我们对乐器的要求.人们知道,声音是空气产生振动的结果,我们为什么能够听见声音,是我们耳内有一层薄膜,称为鼓膜.声音的波动传到耳内,推引鼓膜,使鼓膜产生共振,然后再牵动附近的听神经,我们才能听到声音.看,鼓膜也是“秋千”.要使人能够检测到各种特别的波动就得要设计各种特别的“秋千”,地震仪就是检测地震波的特殊的“秋千”.各种各样奇奇怪怪的“秋千”是举不胜举的,不过还有许多更为奇特的“秋千”.我们前面列举的,无非是摆动、振动,都是和系统的位置或形状的周期变化有关的.其实,自然界所有能和周期变化的现象产生共振的对象都可以看作“秋千”.我们知道,电磁波是周期变化的,所以人们发明了电磁波的接受器和放大器,这些接受器和放大器都可以看作精细设计的荡“秋千”的装置.我们每天看电视、听广播、打电话、发电报,每一个环节都在和这种“电磁秋千”打交道.光线是一种特殊的电磁波,原子内的电子做跃迁时也要以一定频率放出能量,要检测或放大它们,就要精细地设计能和这些频率共振的特殊装置.正是在这种思考的指引下,人们造出了照射强度为地球上太阳光亮度10 倍、其粗细仅1 m 直径的激光,最近人们造出了一亿年误差不超过1 s的原子钟,等等.由于这些新的利用共振原理的发明非常精细和奇特,所以在20世纪中,有不少基于共振原理的发现和发明获得了诺贝尔奖.人类社会前进了,科学技术发展了,可是在许许多多新技术、高技术中却包含着人类最早、最朴素的认识.看到以上这形形色色的“秋千”之后,你会觉得“万变不离其宗”,确实如此.

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