生活中反常识的物理知识(日常生活中的物理常识)


本篇文章给大家谈谈生活中反常识的物理知识,以及日常生活中的物理常识对应的知识点,希望对各位有所帮助,不要忘了收藏本站喔。

本文目录一览:

  • 1、有哪些知识是反常识的?
  • 2、你知道哪些反常识的知识?
  • 3、有哪些物理事实,没有一定物理学知识的人不会相信?
  • 4、有什么知识是反常识的呢?

有哪些知识是反常识的?

半导体芯片是不折不扣的高科技产品,然而它的能效真的很低,甚至比不过被淘汰的白炽灯泡。白炽灯泡大约有2%——4%的电能转换为可见光,那么半导体芯片中的CPU有多少电能是消耗在计算上呢?大约只有1%,差不多99%的电能因为漏电,在CPU内都变成了巨大的热量。

大多数人都认为,能跑的马儿也能吃草,所以高性能的CPU高耗能是天经地义,发点热自然也是理所当然,就像汗血宝马跑得快,你还嫌弃人家出汗?但实际情况是,CPU产生的绝大部分热量不是来自于运算,而是来自漏电,是不是有点颠覆三观?

换句话说,我们用巨大的散热风扇,有时甚至动用液氮给CPU降温,其实是在做”无用功“。但”无用功“又不得不做,否则CPU温度过高会挂掉。说到漏电,我们展开一点。

晶体管模型,仅作原理说明用,现在的晶体管(比如FinFET型)其结果复杂度早已高出一个台阶。晶体管的部件有Gate(栅极)、

Oxide (氧化层)、 Source(源极)和Drain(漏极),其中 Oxide

(氧化层)对晶体管能否正常工作至关重要,它的主要作用是绝缘:隔绝栅极和沟道,因为晶体管是通过Gate(栅极)开关沟道,完成CPU运算需要的”0“和”1“状态(没错,机器语言就是用二进位制的0和1写成,所有的程序代码都必须译成0和1,机器才能识别并执行程序)。

而Gate(栅极)开关沟道通过电场进行,即在Gate(栅极)上施加一定电压,初中物理知识告诉我们,有电压就会有电流,如果Oxide

(氧化层)太薄,由于量子隧穿效应,就会形成漏电流。CPU漏电主要有两种:一种是量子隧穿效应带来的Gate(栅极)漏电,即”栅氧化层泄露“(Gate

Oxide Leakage),简单说就是由于绝缘层太薄,电流跑到它不该去的位置;

另一种是漏电是”短沟道效应“(Short Channel

Effect)漏电,本质是晶体管Gate(栅极)长度不断缩小后,晶体管的阈值电压即使下降到零电压时,还有微弱的电流通过,简单说就是晶体管不能完全关闭,这会导致CPU即使是待机时,也会消耗电能,这就是为什么手机、电脑待机也会耗电的原因。

这两种漏电,白白浪费能源也就罢了,关键是它会产生大量热量,导致CPU过热。上面说了,晶体管漏电和

Oxide (氧化层)厚度太薄、Gate(栅极)长度太短有直接关系,而随着芯片上集成的晶体管数目越来越多,其尺寸必然越来越小,表现为Oxide

(氧化层)厚度越来越薄,Gate(栅极)长度越来越短,结果就是晶体管漏电越来越严重。

这么说吧,外行眼里芯片设计就是堆晶体管的数量(毕竟这代表性能),而内行眼里,专业的芯片设计不是关注堆晶体管数量,而是将如何减少漏电(现有材料和技术还没法杜绝漏电)列为头号工作。漏电解决好了,CPU的功耗自然下降,否则就是电炉子(想想某通的一款被称为火龙的芯片)。有时候芯片制造工艺不成熟,也会带来严重的漏电问题,比如被网友花式调侃的台积电。

漏电问题解决的好,是可以被大厂们好好吹一把的,比如英特尔。

简单说吧,摩尔定律是否终结,完全看晶体管漏电问题解决得好不好。换句话说,现在的芯片设计,基本上是在和漏电作斗争,大厂们表面上在比拼工艺、设计,背后其实在PK谁漏电问题解决的好。英特尔在10nm(等同于台积电的7nm)制程上一再跳票,个人猜测大概和漏电拖了后腿有关系。

前面已经说过,那个晶体管模型早就不是当今晶体管的模样,它已经不适应当今先进芯片的设计要求。现在芯片中的晶体管叫FinFET(鱼鳍型晶体管),由加州大学伯克利分校的胡正明教授在1997年发明。

上图是FinFET(鱼鳍型晶体管)模型,在芯片中真实的模样如下图(英特尔CPU中的FinFET(鱼鳍型晶体管),已经过改良),像成排的三明治,不过这些三明治都非常小,一根头发丝截面积上有十几万个。

FinFET(鱼鳍型晶体管)设计的绝妙之处在于,直接在氧化层下制造一个栅极,两边夹上沟道,既提高了晶体管开关速度(芯片性能),又减小了漏电流。具体的制造工艺,这里没法说得更详细深入了,因为是各家秘笈(技术秘密),除非人家自己说,我们猜是猜不到的。

总之,由于有全球最顶级大脑的参与,才能不断解决晶体管的漏电问题,芯片的性能才会不断提升,我们才会用上越来越强大的手机、电脑。最后强调一点,以现有材料和技术,还无法完全根治晶体管漏电问题,所以手机电脑的待机时间、工作时间依然有限。

生活中反常识的物理知识(日常生活中的物理常识)

你知道哪些反常识的知识?

现实中不仅有常识,该有很多耐人寻味的反常识的知识。

11.企鹅其实有双大长腿,而且它还有膝盖,走路摇晃的短腿企鹅,拥有比你想像中长3倍的长腿!

(企鹅是个小胖子,因为它身体太重了,所以把自己的大腿和小腿的部分,几乎藏在了它的皮肤和肌肉的里面)

12.沙漠之鹰手枪,一般只用于收藏

因为它体型太大而且很重,据说两公斤重,而且后坐力极大。

13.黑人牙膏是中国的,而中华牙膏是外国的

中华牙膏:欧洲联合利华集团(荷兰与英国)

黑人牙膏:中国香港,广东中山。

14.狐臭是人生来就有的,没有狐臭的人才是不正常的

人体有两类汗腺(小汗腺与大汗腺)

大汗腺主要在腋下与胯下,大汗腺排出的汗给细菌提供生长条件,而汗被细菌分解,产生脂肪酸,因而有了臭味

而几千年前,人类老祖先身上都有狐臭,那时,有狐臭才是正常的,没狐臭的人会被其他人嘲笑,但随着时间的流逝,情况逐渐发生了变化,当人类的祖先走出热带非洲、进入亚热带的亚洲时,一个“掌管”大汗腺分泌的基因发生了突变,使得大汗腺的分泌物减少,产生臭味的细菌生长条件变差,臭味因而消失,也就是说,没有狐臭的都是变种人。而且,这个基因突变主要发生在东亚,其中中国人占了95%,所以现在,绝大多数的中国人都没有狐臭,但是白种人,离东亚很遥远,90%的白种人都有狐臭,而黑人则更严重。

15.“麻婆豆腐”的“麻”,不是指麻辣的“麻”,而是指脸上的“麻子”腐”首创于清朝时期的成都

有家叫“陈兴盛饭铺”的小店,女老板做的豆腐特别好吃,因她脸上有些麻子,被人称为'陈麻婆'

16.钻石其实并不罕见,其昂贵的主要原因,只是资本家垄断和炒作出来的。

17.你看到的流星,可能是宇航员的屎

国际空间站的宇航员,一年时间会产生82千克的排泄物,部分会在国际空间站上回收利用,更多的会排入大气层让其燃烧,看起来就是一颗流星的模样。

18.草莓并不是只有红色的,任何一种草莓,都有可能出现白色果色个体。

有哪些物理事实,没有一定物理学知识的人不会相信?

科学自诞生以来,科学理论就一直是扮演着反常识的角色。几乎所有的科学理论都是反常识的,不行?那我们就从最基础的说起。

模型思维

举个例子,亚里士多德曾经做过一个实验,他把两个轻重不同的物体放到同一高度,然后同时释放,最后重的先落地。于是,他得出一个结论:自由落体运动中,重的物体会比轻的先落地。

实际上,这个结论是很符合我们日常生活中的常识的,很多人都是赞同亚里士多德的看法。而近代物理学的奠基人伽利略就要多想一步。

他曾经设想过:如果把轻的物体和重的物体绑在一起,然后举到一定高度后释放。按照亚里士多德理论,其实可以推出两个结果:

第一种结果:那如果按照亚里士多德看法,这时候物体变重了,那下落的速度就应该更快。第二种结果:因为轻的物体下落慢,重的物体下落快。那绑在一起后,轻的物体因为下落的慢拖累重的物体,以至于两者绑一起下落的速度比重的物体下落速度慢呢。于是,伽利略发现,按照亚里士多德理论来推,就会出现相互矛盾的情况,那只能说明亚里士多德的理论错了。

伽利略还做了一个斜面实验,在这个实验中,它想到了“摩擦力”的因素,既然排除了这个干扰因素,得到一个理想模型。排除了摩擦力的干扰后,他就可以得到一些很反常识的结论,比如:从斜坡滑落的滑块总是有回到原来的高度的趋势,如果没有回到原来的高度,它就可以一直向前运动。

正是伽利略的这些思考和实验,才使得牛顿可以在这个基础上提出牛顿第一定律。而这种“理想模型”的思维方式是一般人很难具备的,这是一种洞穿本质的思维方式,科学理论就是建构在“理想模型”之后的。而在我们日常生活中,干扰因素很多,“”拨开云雾,看穿本质”去得到“理想模型”对于一般人来说实在太难了。所以,科学理论才显得很反常识,总是和我们直觉对着干。

科学的尺度

不过,有些科学理论依然可以依靠一遍遍地学习最终纳入到我们的常识当中,比如:牛顿力学。很多人都会在初中,高中以及大学去大篇幅地学习一些基础的科学知识,但累计到了一定程度之后,量变产生了质变,这部分知识也成为了直觉的一部分。

不过,对于一般人而言,并不是所有的理论都可以最终变成常识的。比如:量子力学和相对论。那为什么这么说呢?

这其实是被“尺度”所局限的。人类生活在宏观低速的尺度下,牛顿力学就很好地解释了宏观低速下的物理学世界。所以,牛顿力学适配人类生活的尺度,学起来也相对容易一些。

但是,这个世界不仅仅只有宏观低速的尺度,实际上还有亚原子级那么大的微观尺度,以及高速或者引力最大的大尺度。

在这两个尺度中,牛顿力学就不那么精准了。而我们因为没有生活在这两个尺度,所以对这两个尺度是十分陌生的,这两尺度展现出来的物理学现象也是很荒诞的,以至于对于我们很多人而言都无法接受。

比如:在引力大,速度快的大尺度,时间和空间会随着运动状态发生改变,换句话说就是其实每个人的时间流逝速度是不同的。这就导致每个人眼里“一米的长短”都是不同的。

再比如:在微观世界中,粒子是呈现概率云的形式,就拿原子核外的电子来说,它同时在原子核外的各个位置,只有波函数坍缩,它才有确定的位置。这种“同时”的状态连爱因斯坦、薛定谔这样的物理学家都很难接受。

所以,解释其他尺度的理论其实都是极其反直觉的,甚至可以说是颠覆性的。所以,才会有很多人学不明白相对论和量子力学。其实这不怪我们,毕竟我们没有处在那尺度之中,所以那些尺度下的物理学现象是我们很难理解的,只有受到过一定的物理学训练,才能逐渐接受。

总结

科学中“模型思维”是科学理论的基础,它其实是一个“理想化”的思想,需要我们排除干扰,直接找到问题的本质。这种思维是没有经受过训练的人很难接受的,这就使得科学理论都是很反直觉的。而在这个世界上存在着不同大小的尺度,人类处于宏观低速的尺度。由于人类很难能够理解其他尺度的现象,这就使得人类很难理解解释其他尺度的理论。

有什么知识是反常识的呢?

水在碳纳米管中冷冻到105摄氏度,在我们的意识中,水在零时冻结并在100摄氏度下沸腾。而这种现象已经打破了我们的常识。然而,碳纳米管中的水与普通冰不同。

关于生活中反常识的物理知识和日常生活中的物理常识的介绍到此就结束了,不知道你从中找到你需要的信息了吗 ?如果你还想了解更多这方面的信息,记得收藏关注本站。

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