如何描述一個(gè)勻速向前運(yùn)動(dòng)的微觀(guān)粒子？量子力學(xué)的物質(zhì)波與經(jīng)典力學(xué)的聲波和光波有什么不同？波包的速度可以超越光速嗎？3月17日12時(shí)，《張朝陽(yáng)的物理課》第130期開(kāi)播，搜狐創(chuàng)始人、董事局主席兼CEO張朝陽(yáng)坐鎮(zhèn)搜狐視頻直播間，首先為大家回顧了量子力學(xué)中一個(gè)靜止的高斯波包如何自由演化，進(jìn)一步得到勻速運(yùn)動(dòng)的高斯波包的數(shù)學(xué)形式。然后，張朝陽(yáng)轉(zhuǎn)向討論波包的一般形式，從色散關(guān)系的角度分析了量子物質(zhì)波和經(jīng)典聲波的不同，定義了波包傳播的群速度和相速度，發(fā)現(xiàn)其中相速度是非物理的，在傳播過(guò)程中會(huì)大于光速，而具有物理意義的群速度則一直滿(mǎn)足光速最大原理。

在直播課的第一部分，張朝陽(yáng)給網(wǎng)友們復(fù)習(xí)了上一節(jié)直播課中一個(gè)靜止的高斯波包如何自由演化，逐漸向邊擴(kuò)散，概率密度分布圖像從高而窄隨時(shí)間推移變得扁而平。然后他抓住自由演化過(guò)程中粒子在動(dòng)量空間的分布不發(fā)生改變的特點(diǎn)，成功導(dǎo)出了帶有初始速度的高斯波包的數(shù)學(xué)形式，預(yù)期其將會(huì)一邊向前傳播一邊彌散。

在這個(gè)過(guò)程中，張朝陽(yáng)用統(tǒng)一的數(shù)學(xué)形式表達(dá)了量子力學(xué)中的物質(zhì)波和經(jīng)典聲波，然后分別從拉普拉斯方程和薛定諤方程中導(dǎo)出不同的色散關(guān)系——也即波的時(shí)間頻率與空間頻率的函數(shù)關(guān)系?？梢园l(fā)現(xiàn)，前者是線(xiàn)性的，后者是二次函數(shù)關(guān)系，前者意味著經(jīng)典力學(xué)中的聲波和光波在傳播過(guò)程中波形不會(huì)發(fā)生改變，后者提示了彌散現(xiàn)象的出現(xiàn)。

基于對(duì)色散關(guān)系的分析，可以定義波包傳播中的群速度和相速度。前者是波恒定相位的推進(jìn)速度，本身不傳遞任何物理信息也不做功；后者是波振幅的推進(jìn)速度，與波包和外界相互作用直接相關(guān)，傳遞著物理信息。所以，如果對(duì)于一個(gè)高速運(yùn)動(dòng)的相對(duì)論性粒子，波包的相速度有可能超越光速，因?yàn)樗欠俏锢淼模侨核俣纫欢〞?huì)遵循光速最大原理。

截至目前，《張朝陽(yáng)的物理課》已直播一百余期，內(nèi)容豐富、覆蓋廣泛，理論公式由淺入深、繁簡(jiǎn)交融。從去年11月開(kāi)啟第一節(jié)物理直播課，他先是從經(jīng)典物理學(xué)開(kāi)始，科普了牛頓運(yùn)動(dòng)定律等；而后從經(jīng)典物理的“兩朵烏云”說(shuō)起，向近現(xiàn)代物理過(guò)渡，探討了黑體輻射理論中的維恩公式、普朗克公式等知識(shí)。

此后逐步進(jìn)入量子力學(xué)領(lǐng)域，從基礎(chǔ)的薛定諤方程等理論內(nèi)容，到氫原子波函數(shù)，再到氣體定容比熱的溫度階梯，并順勢(shì)講解了熱力學(xué)定律。接著回到了經(jīng)典物理，推導(dǎo)出飛船運(yùn)行軌跡，估算太陽(yáng)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)以及中子星的自轉(zhuǎn)速度，隨后講解了陀螺的進(jìn)動(dòng)，還計(jì)算出月球的潮汐高度。緊接著開(kāi)始介紹狹義相對(duì)論的四維語(yǔ)言，并逐步過(guò)渡到了電磁學(xué)。

《張朝陽(yáng)的物理課》的直播風(fēng)格獨(dú)樹(shù)一幟：以演算物理為特色，注重從日?，F(xiàn)象引入，通過(guò)一步一步詳盡計(jì)算和硬核推導(dǎo)，理解自然界的基本規(guī)律。

據(jù)了解，《張朝陽(yáng)的物理課》于每周周五、周日中午12時(shí)在搜狐視頻直播，網(wǎng)友可以在搜狐視頻“關(guān)注流”中搜索“張朝陽(yáng)”，觀(guān)看直播及往期完整視頻回放；關(guān)注“張朝陽(yáng)的物理課”賬號(hào)，查看課程中的“知識(shí)點(diǎn)”短視頻；此外，還可以在搜狐新聞APP的“搜狐科技”賬號(hào)上，閱覽每期物理課程的詳細(xì)文章。

除了《張朝陽(yáng)的物理課》外，在直播方面，搜狐視頻正持續(xù)打造知識(shí)直播平臺(tái)，邀請(qǐng)各個(gè)科學(xué)領(lǐng)域的頭部播主入駐，進(jìn)行科普知識(shí)直播。在搜狐視頻科學(xué)演講局“了不起的她·三八節(jié)特別版”主題演講中，中國(guó)科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院導(dǎo)航系統(tǒng)部副主任、中國(guó)科學(xué)院導(dǎo)航總體部副總工程師徐穎帶你探究“北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是怎么影響我們?nèi)粘Ｉ畹?rdquo;；浙江大學(xué)化學(xué)系博士后、蛟龍?zhí)柺孜淮笱笊顫撆茖W(xué)家、自然資源部第二海洋研究所副研究員唐立梅教你“透過(guò)巖石看地球”；華中師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授、湖北衛(wèi)視《我說(shuō)國(guó)家安全》嘉賓李睿講解“從海洋到陸地，微塑料如何影響你我他？”；科幻作家、童行書(shū)院創(chuàng)始人、世界科幻雨果獎(jiǎng)得主郝景芳分享“如何做好下一代的科學(xué)啟蒙？”……未來(lái)將有更多知識(shí)主播入駐搜狐視頻，一同玩轉(zhuǎn)科學(xué)，探索不同領(lǐng)域。(