费米问题

✍ dations ◷ 2025-02-23 21:26:59 #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

  • 黑色素瘤黑色素瘤,又称恶性黑色素瘤,是一种从黑色素细胞发展而来的癌症,是皮肤癌中罕见的癌症。好发于皮肤但也可能出现在口腔、肠道或眼睛中。女性患者的黑色素瘤最常出现在腿,而男性患
  • 触电遭雷击的患者,腿部表面有红色条状痕即电流流经的痕迹 。触电是指当生物(主要指人类)与电有直接的接触时,因此感受到疼痛或甚至受到伤害的意外事故。被雷电击中(简称雷击)也属于触
  • 大自然自然(英文:Nature),是指不断运行演化的宇宙万物,包括生物界和非生物界两个相辅相成的体系。人类所能理解地自然现象有:生物界的基因模因、共识主动、意识行为、社会活动和生态系统
  • 诺谟图诺莫图(Nomogram)是一种利用图像来进行计算(查图)的工具,是一个二维的图像,用来进行非精确的计算。其使用的坐标系不同于笛卡尔坐标系。用另一种方式来解释,诺谟图是一个带有坐标的
  • 古山毛榉森林喀尔巴阡山脉原始山毛榉森林和欧洲其他地区古山毛榉森林(英语:Ancient and Primeval Beech Forests of the Carpathians and Other Regions of Europe)是一组联合国教科文组织
  • 失败国家指数脆弱国家指数(FSI,Fragile States Index,前身为失败国家指数)是根据和平基金会统计及列出的排名,在2018年共有178个评估对象国。一个失败国家有几个表现。常见的指标包括一个国家
  • 大耳狐大耳狐,学名Otocyon megalotis,又称蝠耳狐、好望狐。是生活在非洲草原上的犬科动物,因其耳朵巨大而得名。大耳狐体毛为黄褐色,耳、腿和脸的一部分为黑色。体长为55厘米,体重3-4.5
  • 龙岩龙岩市(闽南语白话字:Lêng-nâ-chhī;客语白话字:Liùng-ngâm-sṳ),通称闽西,是中华人民共和国福建省下辖的地级市,位于福建省西南部。市境北接三明市,东达泉州市,东南界漳州市,西南
  • 尼克松中心国家利益中心(Center for the National Interest),常称尼克松中心(Nixon Center)是一个总部位于美国华盛顿特区的公共政策智库,负责出版讨论美国外交政策的双月刊《国家利益》,并积
  • 110街坐标:40°47′57″N 73°57′17″W / 40.799261°N 73.954602°W / 40.799261; -73.954602110街(110th Street)是纽约市曼哈顿区上城的一条东西向街道。它通常作为哈林区与中央