《張朝陽的物理課》“新春第⼀課”完美收官 張老師在課堂上用三星手機與同學們合影留念

　　時間和空間不是各自獨立的嗎?怎麼攪和到一塊兒了?世界上最有名的方程E=mc²是怎麼來的?3月11日，《張朝陽的物理課》線下“新春第一課”開講，搜狐創始人、董事局主席兼CEO張朝陽與來自北京各高校的物理學子及物理愛好者們一起探讨物理的奧秘。人大附中物理教師、科普視頻創作者李永樂也作為嘉賓現身，與同學們進行了互動交流。

　　第一堂線下物理課讨論“相對論” 直播風格獨特強調“硬核推導”

　　“這個活動是特别獨特的。”張朝陽在開場說道，“物理課我在線上已經講了三十講了，覆蓋了很多話題，今天是别開生面的第一次走到線下。”

　　線下“新春第一課”，張朝陽重點講解了狹義相對論中最為的方程E=mc²，并加以解釋，為什麼這個小小的公式蘊藏了巨大的能量，可以把一丁點兒的質量放大成巨大的能量。甚至，原子彈、氫彈、太陽的能量都與此有關。張朝陽表示，“所以這個公式非常重要，跟每個人的生活息息相關。”

　　“我的課比較強調硬核推導。”張朝陽介紹，要理解狹義相對論，必須先了解光速的特殊性。他先從麥克斯韋方程組導出的電磁波方程入手，指出了光速與參考系無關這種反直覺推論，并且之後的實驗也證實了這種現象。他利用光速不變的事實，推導出時間膨脹效應，即運動的時鐘相對于靜止的時鐘流逝慢，說明此時時間與空間不再獨立。

　　張朝陽解釋，描述時間與空間的關系的方程就是洛倫茲變換，洛倫茲變換能把一個慣性參考系的坐标變換到另一個做相對勻速運動的慣性參考系下。他在黑闆上寫下了洛倫茲變換公式，并且結合同時性的相對性概念推導出了動尺縮短公式，即運動的尺子在靜止參考系下看會比在尺子固有參考系下短。

　　洛倫茲變換隻是坐标的變換，張朝陽進一步通過洛倫茲變換導出了速度的變換公式，這與傳統牛頓力學中簡單的速度矢量的疊加非常不同。有了速度變換公式，他開始推導不同參考系下兩個質量相同的小球的碰撞過程，通過動量守恒定律與類比牛頓力學中動量的定義，計算出了動質量與速度的關系。随後将力關于位移積分，得出愛因斯坦最的質能方程E=mc²，它描述能量與質量的關系。張朝陽又以鈾235的裂變過程為例，說明質量是可以轉化成能量的，而其能量可以用愛因斯坦質能方程計算出來。

　　現場與同學對話讨論薛定谔方程 利用量子力學推導氫原子半徑

　　在其後的互動環節中，張朝陽還與同學們探讨了各種物理問題。包括薛定谔是如何猜測出薛定谔方程的，張朝陽進行了現場推導，愛因斯坦假設了光子的存在并且提出了光的波粒二象性，德布羅意進一步假設所有物質都有波粒二象性，粒子可以模仿電磁波寫成波的形式，對波求時間導數可以提出能量，而對波求空間導數可以提出動量，然後将哈密頓量中的能量與動量換成對應的算符，并把研究對象用波函數的形式表示，即可猜出薛定谔方程。

　　對于如何用不确定性原理估算出氫原子半徑?張朝陽解釋，在經典電動力學中，電子繞原子核轉動是會輻射電磁波的，最終電子會迅速塌縮到原子核裡面，這麼看氫原子就不能穩定存在了，但在量子力學中動量與位置滿足不确定性原理，電子往原子核塌縮時其位置不确定度越小，動量不确定度就越大，動量越大會讓電子有遠離原子核的趨勢，抵消了電子往原子核塌縮的趨勢。

　　張朝陽不僅做了這定性的說明，還做了定量的計算，他利用不确定性原理将動量表示成位置的不确定度并代入到哈密頓量中，計算出能量取最小值時的位置不确定度為玻爾半徑，也就是氫原子基态的半徑為玻爾半徑，電子并不會塌縮到原子核内。張朝陽驚歎這種簡單的估算計算出的結果竟然與嚴格解薛定谔方程的結果一緻。

　　“網紅”物理老師李永樂現場助陣 講述愛因斯坦發現廣義相對論過程

　　此外，人大附中物理教師、科普視頻創作者李永樂也來到了“新春第一課”的現場，與張朝陽一起和同學進行互動交流。

　　對于同學們都很關心的愛因斯坦與相對論的問題，李永樂現場補充解釋，狹義相對論的問題是不能處理引力，愛因斯坦提出等效原理，認為引力場與以适當加速運動的參考系是等價的，這擴充了慣性系的概念，跟随引力自由落體的參考系其實可以看成一個局部的慣性系，這暗示了引力其實是時空的一個屬性而不隻是一種單純的力，因此愛因斯坦進一步将引力幾何化，得到了廣義相對論。

　　此外，他還聊到了愛因斯坦的奇聞轶事，講了他提出狹義相對論乃至廣義相對論的過程，以及在這個過程中他受到朋友的幫助與啟發的故事。

　　現場還有一個非常意外的發現，在參加活動的同學中居然也“隐藏”着時尚愛好者，其中就有一位同學一直在用三星Galaxy S22 Ultra手機記筆記。後面張朝陽還用同系列的手機Galaxy S22與李永樂老師和全體同學現場自拍合影留念，“硬核”體現了物理界大咖和學霸們的時尚元素。

　　持續打造知識直播平台 搜狐視頻吸引諸多科普播主入駐

　　截至目前，《張朝陽的物理課》已直播三十多期。張朝陽先是從經典物理學開始，科普了牛頓運動定律與能量動量守恒原理等;而後從經典物理的“兩朵烏雲”說起，向近現代物理過渡，探讨了由黑體輻射研究引出的維恩、瑞利-金斯、斯特潘、普朗克等系列公式。

　　此後的物理課程逐步進入量子力學領域，從基礎的薛定谔方程、算符對易關系等理論内容，到無限深勢阱、氫原子波函數，再到諧振子量子化、氣體定容比熱的溫度階梯等更加具體實用的案例。内容豐富、覆蓋廣泛，理論公式由淺入深、繁簡交融。

　　從此前的物理課可以看出，《張朝陽的物理課》的直播風格獨樹一幟：注重推導，通過一步一步詳盡地數學計算，推導出相關的物理公式，把每個公式從頭到尾拆解地十分清晰。正如張朝陽所說，“在好奇心驅使下，了解自然界的奧秘，了解我們在這個世界生存的道理”。而了解道理的方法就是明白道理是怎麼得來的，這也是為什麼《張朝陽的物理課》始終堅持用紮實的公式推導過程來講授物理的原因。

　　該課程于每周周五、周日12時在搜狐視頻直播。同時，網友可以在搜狐視頻“關注流”中搜索“張朝陽”，觀看往期完整視頻回放。

　　除了《張朝陽的物理課》外，搜狐視頻在直播方面專注打造知識直播平台，陸續邀請各領域的頭部播主長期入駐，直播科普知識。包括北京交通大學理學院教師陳征博士的“奇趣的科學實驗”;康奈爾大學物理化學博士包坤，化身“包大人玩科學”，教普通人看懂2021年諾貝爾獎;還有天體物理博士劉博洋科普“日全食是怎麼産生的”，理論物理博士周思益也開通“弦論世界”直播課等。未來還将有更多知識播主入駐搜狐視頻，一起互動玩轉科學。