费米问题

✍ dations ◷ 2025-11-27 17:08:16 #物理学教育,数学分析

在科学中,尤其是在物理和工程教育中,费米问题(Fermi problem)或费米估算是一个用来做量纲分析,估算和清晰地验证一个假设的估算问题。命名自恩里科·费米。这类问题通常涉及对于只给定有限的已知信息,而似乎是算不出来的量,作出合理的猜测。

费米估算将大问题化整为零,分解成若干个相关的次一级、小而易解的问题,再逐个估算,得出近似值。能结合事前验尸法(英语:Pre-mortem),分析假设相反情况的几率,并应用贝氏推论调整估算值。

费米以他通过非常少量或不精确的数据来得到比较好的估计的能力被广泛熟知,一个例子就是他在主要领导的曼哈顿计划中估算核爆炸的“当量数”。1945年7月16日晚上,原子弹在内华达州的沙漠引爆成功时,费米在原子弹试爆现场附近,突然跃起向空中撒了一把碎纸片,爆炸后气浪将纸片急速地卷走,他紧追纸片跑了几步,并根据纸片飞出的距离估算了核爆炸的“当量”,费米当场推算出的爆炸威力相当于一万吨TNT炸药,非常接近现在大众所接受的二万吨的数值,之间的误差少于十倍,即不到一个数量级。

一个经典的费米问题的例子是费米提出的“在芝加哥有多少钢琴调琴师”,一个典型的答案或包括一系列估算数据的乘法。如果估计正确,它将得到一个正确的答案。比如说,我们会采用以下的假设:

通过这些假设我们可以计算出每年在芝加哥需要调整的钢琴数量是

类似地计算出平均每个调琴师

做除法得到

事实上, 一共有大约290名调琴师在芝加哥。

另一个类似费米问题的著名例子是德雷克公式,是一条用来推测“可能与我们接触的银河系内外星球高智文明的数量”的公式。另一个基本问题费米悖论阐述的是对地外文明存在性的过高估计和缺少相关证据之间的矛盾。

相关

  • 物质物质具有科学上和哲学上的双重含义,详见下面。物质是一个科学上没有明确定义的词,一般是指静止质量不为零的东西。物质也常用来泛称所有组成可观测物体的成分 。所有可以用肉
  • 孔特朱塞佩·孔特(意大利语:Giuseppe Conte,意大利语发音:,1964年8月8日-),也译孔戴、孔蒂、康特,意大利官员、法学家,现任意大利部长会议主席。他1988年毕业于罗马大学法律专业,后来在佛罗
  • 文本文本文件一般指只有字符原生编码构成的二进制计算机文件,与富文本相比,其不包含字样样式的控制元素,能够被最简单的文本编辑器直接读取。由于结构简单,文本文件被广泛用于记录信
  • 麦金农罗德里克·麦金农(英语:Roderick MacKinnon,1956年2月19日-),美国洛克菲勒大学分子神经生物学和生物物理学教授。因对细胞膜中的离子通道功能的物理化学属性的研究,尤其是X射线晶体
  • 卧城睡城(英语:Commuter town,意为“通勤者居住的城镇”,或译为卧城)是大都市周围承担居住职能的卫星城市。睡城与母城或中心城市的空间距离较近,且位于通往母城的主要交通干线上,交通
  • 朝鲜民主主义人民共和国社会主义宪法朝鲜民主主义人民共和国主题《朝鲜民主主义人民共和国社会主义宪法》(韩语:조선민주주의인민공화국 사회주의헌법)是朝鲜民主主义人民共和国的宪法,于1998年至2012年间称为《金
  • 基础军基础军(德语:Streitkräftebasis),官方英语译名为联合支援军(英语:Joint Support Service),是德国联邦国防军的一支跨军种部队。本部队成立于2000年10月,负责德国联邦国防军的后勤、
  • 1970年波拉气旋1970年波拉气旋是一场发生于1970年11月12日的热带气旋。它毁灭性地袭击了东巴基斯坦(现今孟加拉国)和印度西孟加拉邦。迄今为止,它仍然是最为致命的热带气旋,也是最致命的自然灾
  • 左翼民粹主义左翼民粹主义(英语:Left-wing populism)是一套拒绝现有政治共识,结合反自由放任主义与反精英主义的政治哲学。之所以称为左翼,是因他们推崇社会平等与相关的政府方案、反对资本主
  • 临朐县临.mw-parser-output ruby.zy{text-align:justify;text-justify:none}.mw-parser-output ruby.zy>rp{user-select:none}.mw-parser-output ruby.zy>rt{font-feature-setting