费米问题

✍ dations ◷ 2025-04-04 10:04:17 #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

  • 核分裂反应堆核子反应炉(英语:nuclear reactor)是一种启动、控制并维持核裂变或核聚变链式反应的装置。相对于核武爆炸瞬间所发生的失控链式反应,在反应堆之中,核变的速率可以得到精确的控制,
  • 脑部移植脑部移植,或称作全身体移植,是指将一个生命体的脑部移植到另一个生命体的外科手术。这不同于头部移植,头部移植的对象是整个头部,而脑部移植仅是脑部。从理论上讲,一个器官严重衰
  • 碳酸氢钾碳酸氢钾(化学式:KHCO3)是钾生成的碳酸氢盐,属酸式盐。无色无臭透明单斜晶系结晶或白色结晶粉末。在空气中稳定。可溶于水,水溶液因水解而呈弱碱性,与镁盐溶液不沉淀出碱式盐。难
  • 农业物理学农业物理学是一个连结农业学和物理学的分支科学,其研究对象是农业生态系统。农业生态系统即是受人类活动影响的生物个体、群落生境和生物群落 ,而这些人类活动用物理科学方法
  • 谜语谜语,指字面无法解释的语句,暗射事物或文字等供人猜测的隐语,需要推敲及猜测其答案。谜语又称为叟辞、隐语等,最早见于刘勰《文心雕龙‧谐隐》。周密的《齐东野语》说:“古之所谓
  • 含磷物质3s2 3p32, 8, 5蒸气压((白磷))第一:1011.8 kJ·mol−1 第二:1907 kJ·mol−1 第三:2914.1 kJ·mol−1 (主条目:磷的同位素磷(拉丁语:Phosphorum,化学符号:P)是一种化学元素,它的原子
  • 陈德星堂坐标:25°03′20″N 121°30′57″E / 25.055505°N 121.515859°E / 25.055505; 121.515859陈德星堂即为台北地区陈氏宗亲的祠庙,也是台北市市定古迹,现址位于台北市大同区的
  • 最佳男配角台湾金马奖最佳男配角每年由财团法人中华民国电影事业发展基金会颁发,给予年度最出色的华语电影中次要男演员之最高荣誉,得奖者被认为是具备相当演技实力的非关键演员,在一些电
  • 亨茨维尔亨茨维尔(英语:Huntsville)是位于美国亚拉巴马州莱姆斯通县和麦迪逊县境内的一座城市,也是后者的县治所在,面积451.8平方公里。根据美国2010年人口普查,共有180,105人,其中白人占64
  • 西山万寿宫玉隆万寿宫,又名西山万寿宫,始建于东晋太元元年(376年),为道教三十六洞天的第十二小洞天和七十二福地的第三十八福地,位于江西省南昌市新建县境内。是江南著名道教宫观和游览胜地,