著名物理學家理查德.費曼曾說：“就算你知道一種鳥在所有語言中的名字，仍可能對其一無所知。我很早就明白知道一個東西的名字和真正的瞭解一個東西並不是一回事。”
國家“三有”保護動物戴勝鳥 | 圖蟲
溫度這個概念同樣如此。我們知道怎麼描述：冷、熱；知道它的單位：開爾文、攝氏度或者華氏度；知道如何去測量：水銀溫度計或者紅外測溫儀。但溫度的本質是什麼？
只有理解了溫度這個概念的本質——它描述了物質內部原子、分子等粒子的平均動能——才能理解溫度為什麼會有下限值，也就是我們所說的絕對零度。
在實際操作中，它是由理想氣體狀態方程外推得到的。所謂理想氣體，是研究氣體性質的一個物理模型，其性質滿足如下定律：
- 查理定律：一定質量一定體積的氣體，其壓強隨溫度呈線性變化；
- 玻意耳-馬略特定律：在定量定溫下，理想氣體的體積與氣體的壓強成反比；
- 蓋·呂薩定律：一定質量的氣體，在壓強不變的情況下，它的體積跟熱力學溫度成正比。
- 阿伏加德羅定律：同溫同壓下，相同體積的任何氣體含有相同的分子數。
在這些定律的基礎之上，我們可以寫出理想氣體的狀態方程，定量地描述理想氣體的壓強、體積以及溫度之間的關係——pV=nRT。式中：p為壓強（單位是Pa），V為氣體體積（單位是m³），T為熱力學溫度（單位是K），n為氣體的物質的量（單位是mol），R為摩爾氣體常數，在國際單位制中R=8.31J/(mol・K)。
透過實驗測量氣體的體積隨溫度變化的關係，再將所得資料外推至氣體體積為零時對應的溫度值，就得到了絕對零度，這個值約為-273.15℃。
除了藉助邏輯外推實驗資料，換個角度，既然溫度描述了物質內部原子、分子等粒子的平均動能，那麼也可以把絕對零度說成是“理想氣體分子停止運動時的溫度”。那麼，理解了溫度的這種性質，就會明白，溫度是存在下限值的。如果有人跟你說，零下400℃，你肯定要想想對方是不是在騙你。
上述推導，也是《張朝陽的物理課》直播中講解的思路。從去年11月5日至今，《張朝陽的物理課》已直播十七期。在第一、二課中，張朝陽科普了“力”和“速度”，算出中國空間站每日繞地飛行圈數；第三、四課和“振動”相關，科普可見光的基本知識。第五、六課引發了關於音速和溫度的大討論。在第七、八、九課重溫經典力學的兩朵烏雲；第十、十一課重點回顧黑體輻射曲線及其應用；第十二、十三、十四課嘗試進入愛因斯坦的思想世界，推匯出著名的公式“E=mc²”，並論證鐘慢尺縮效應。第十五課講解了原子的結構和原子核的衰變。第十六課意在討論光的波粒二象性，初探量子力學。第十七課則著重探討了康普頓散射和海森堡不確定性原理。伴隨著他在“直播白板”上一個又一個的手寫公式，背後的搜狐影片平臺，也從直播綜藝、活動直播、切入到了知識直播賽道。
先不討論張老師教得怎麼樣，至少觀眾樂見其成。畢竟，觀眾不缺一位帶貨的主播，但大眾永遠需要知識的普及。若知識被束之高閣則無意義。直播這種拉近受眾與知識的行為顯然應當被鼓勵。
事實也證明了這種判斷：自去年疫情爆發以來，知識類直播呈現出了爆發式增長。這背後有兩點原因。一是始於消費和娛樂的直播，經過數年的發展終究迎來了瓶頸期，各種帶貨主播你方唱罷我登場，但同質化卻相對嚴重，在每天“過飽和”資訊的轟炸下，觀眾卻已經提前進入了審美疲勞；二是疫情的爆發使人們意識到科學知識的重要性，同時各種線上學習也進一步擴大了觀眾對“知識直播”的需求。
搜狐影片直播間也早早做出了佈局。一方面對知識類播主有扶持；另一方面增加了直播間新功能，“有黑板，可以打賞、提問題，完全打造課堂的環境。”據介紹，未來還會有開小課、付費課等，激勵播主傳播知識，讓播主不必靠愛發電。在知識直播領域，目前搜狐影片已聚集了一批在專業領域極具影響力的專家學者，分享包括汽車、美妝、情感心理、文化教育、房地產、健康、美食、母嬰親子等專業知識內容，涵蓋大眾衣食住行的方方面面。
知識直播，是張朝陽的個人興趣使然，也是搜狐在直播大勢之下做出的選擇。張朝陽稱，直播講物理課，一部分原因是“為了配合搜狐影片做知識直播平臺的戰略佈局”。
張朝陽對這條賽道充滿信心。“我覺得科學知識，這一兩百年，有大量的積累，作為一個現代人的話，真的是有義務去關注，再加上一個好奇心，應該去了解一下。”
那麼，在人類目前這一兩百年積累的大量科學知識中，為什麼張朝陽直播選擇了講物理？因為這正是物理迷人的地方：它既強調邏輯性，卻又強調體驗和感知。
物理學獨到的迷人之處
理查德.費曼還有一句名言：Physics is to Math is what sex is to masturbation. （物理之於數學就像性愛之於手淫）。這位曾經被按摩院請去畫裸體畫、偷偷開啟放著原子彈機密檔案的保險箱、在巴西桑巴樂團擔任鼓手的諾貝爾獎得主，用這句話表明了一種觀點：與數學相比，物理更注重人的體驗和感受。
理查德.費曼
如何讓物理規律被“感受”，也成為了區分物理學家偉大與優秀的標準。
費曼著名的O型環演示實驗很好地說明了這一點。1986年，美國“挑戰者”號太空梭失事，費曼受委託調查事故原因。後來查明，事故原因是低溫下用於密封的O型橡膠圈在低溫下失去了彈性。然而，與其他專家用一大堆專業術語來解釋問題不同，費曼只是簡單地告訴會場的負責人：“請給我一杯冰水。”然後掏出一把剛從五金店買來的尖嘴鉗，將一個太空梭推進器上使用的橡皮環，用尖嘴鉗夾住塞進冰水裡。5分鐘後，他拿出凍硬的橡皮環，鬆開鉗子說：“發射當天的低氣溫使橡皮環失去膨脹性，導致推進器燃料洩漏，這就是問題的關鍵。”
費曼在國會作證，說明O型環在低溫下失去彈性| youtube.com
費曼用一個簡單而優雅的實驗，不僅說明了事故的原因，更讓觀眾有了直觀的感受。在搜狐影片直播間，《張朝陽的物理課》也是同樣的思路：讓觀眾“感受”到物理知識，而非單純地擺公式。
張朝陽使用“直播白板”，推導理想氣體狀態方程 | 《張朝陽物理課》
從第一堂課親手計算出了中國空間站每日繞地球飛過的圈數，到後面分析微波爐加熱食物的原理，張朝陽在直播時會精心選擇生活中的切入點，一方面幫助網友“透過現象看本質”，另一方面也是最佳化物理知識的體驗。
當然，作為一門嚴謹的科學，物理是經驗（感受）的，但又是超脫於經驗（感受）的。物理的易感知性意味著很多物理規律會跟我們的生活經驗相印證，但藉助邏輯的力量將這種經驗外推到極限條件時又會出現矛盾。在12月5日的第九期《張朝陽的物理課》上，張朝陽便透過物理史上的經典案例——黑體輻射——展示了這種矛盾性。
所謂“天空中飄浮著兩朵烏雲”
說回到溫度，高溫物體會以電磁波的形式向外輻射熱量，也就是我們俗稱的熱輻射。在研究熱輻射時，物理學家們定義了一個理想化的物體——黑體，並以此作為熱輻射研究的標準物體。它能夠完全吸收外來的全部電磁輻射，並且不會有任何的反射與透射。與此同時，黑體也會把其吸收到的能量以電磁波的形式發射出來，且在各個波段的比例是不同的。黑體的熱輻射稱為黑體輻射。隨著溫度的升高，黑體所輻射出來的電磁波的頻譜分佈也會發生改變。
然而，在剛剛跨入20世紀的第一年，著名物理學家、“熱力學之父”——開爾文勳爵在英國皇家學會上發表演講，認為在物理學晴朗天空的遠處，還有兩朵小小的、令人不安的烏雲。演講稿的修訂版後來發表於1901年7月出版的 《哲學雜誌》 和 《科學雜誌》合刊上，並取名《在熱和光動力理論上空的十九世紀烏雲》。
這兩朵烏雲中的一朵，便是經典物理學無法解釋的黑體輻射“紫外災難”。因為，根據經典力學所推演出的用於計算黑體輻射強度的瑞利-金斯定律，雖然在低頻段與實驗結果吻合得很好，但在高頻段出現了嚴重偏離，其在輻射頻率升高時計算結果會趨向於無窮大。
這背後的本質，實際上是因為人們將經典物理學的結論藉助邏輯外推時，出現了矛盾。因為經典物理學假設物質和能量無限可分，然而後來的量子力學卻表明，能量有一個最小量，其他任何能量都等於這個最小能量的倍數。
黑體輻射譜以及顏色隨溫度的變化 | 李學苑
普朗克基於這個假設，修正了黑體輻射公式，使之在高頻段也與實驗資料吻合。然而，一開始他引入這個能量的最小量只是單純想從數學上解決黑體輻射問題，沒想到卻開啟了一場量子風暴。風暴過後，經典物理學中那個連續的、無限可分的世界不復存在。空間有最小尺度、能量有最小尺度，世界彷彿變成了《我的世界》一般，有了畫素。換句話說，世界是量子的。
從感受中來 到理性中去
在搜狐影片直播間，張朝陽從能量均分原理出發，透過對簡諧運動、阻尼振動、電場輻射以及輻射阻尼的研究，帶著網友順利推演出“瑞利-金斯公式”，重演了這一經典過程，並介紹了普朗克的修正公式，從而帶領網友觸控到了量子力學的大門。
觀察生活現象+解釋背後原理+推導演算公式，結合目前直播的物理課可以看出，《張朝陽的物理課》是從日常現象引入，幫助網友理解現象，提升興趣，再“透過現象看本質”，解釋知識點，推演過程，反過來解決生活中的問題。據瞭解，在後續課程中，張朝陽還將會透過網友日常中比較熟悉的話題，深入淺出，解釋生活現象，探尋物質世界的本源，並藉此激發科學學習的熱潮。
張朝陽計算比熱容比γ | 《張朝陽物理課》
這般費力的推演，與其說張朝陽在直播間講解物理知識，不如說他更想展現一種物理學的思維：用邏輯去探究物質背後的規律。這種規律從感受中來，到理性中去。物理學既不是單純的“理”，也不是單純的“感”。它強調邏輯，但也很有趣。它源於生活，跟體驗息息相關；卻又超越生活，需要理性演繹。所有的一切，不管是搜狐影片直播間白板上那些手寫的公式，又或者張朝陽在紙上畫的簡單示意圖，背後其實都是對生活的熱愛、好奇以及赤子之心。
最後也提個醒，《張朝陽的物理課》會於每週週五、週日12時在搜狐影片直播。
