费米问题

✍ dations ◷ 2025-10-06 16:49:40 #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

  • 天冬氨酸天冬氨酸(aspartic acid,可简写为Asp或D)是一种α-氨基酸,其化学式为HOOCCH2CH(NH2)COOH。天冬氨酸的L-异构物是20种蛋白氨基酸之一,即蛋白质的构造单位。它的密码子是GAU和GAC。
  • 零次文献零次文献是一种特殊形式的信息源,主要包括两个方面的内容:零次文献一般是通过口头交谈、参观展览、参加报告会等途径获取,不仅在内容上有一定的价值,而且能弥补一般公开文献从信
  • 夏威夷群岛夏威夷群岛(英语:Hawaiian Islands),旧称三明治群岛(Sandwich Islands),太平洋中北部的岛群,波利尼西亚群岛的一部分,是由19个较大的岛屿和其他小岛组成的群岛,成因多为火山岛或珊瑚岛
  • 彝语彝语,是彝族语言的总称,属于汉藏语系缅彝语支,分布在中国云贵川及广西等地区,使用人数约610万。有专门的文字彝文。彝语内部差异很大。可以分为6个方言,二十多个土语。语音方面的
  • 灾难片灾难片(英文:Disaster film)是关于各种灾难的电影类型,不论是紧急的或者是即将面临的灾难,此类电影常以空难、船难、天然灾害或陨石撞击为母题,至近代的外星人入侵或怪物突变的电
  • 第三国际已消亡已放弃共产主义意识形态已消亡已放弃共产主义意识形态已消亡已放弃共产主义意识形态已消亡已消亡已放弃共产主义意识形态共产国际(俄语:Коммунистически
  • 加州高速及快速公路系统加州高速及快速公路系统是美国加利福尼亚州的快速公路网,包括目前使用中及计划中的高速公路及快速道路。
  • 南太平洋铁路南太平洋(英语:Southern Pacific)是美国曾存在的铁路路线之一,于1865年以地产控股公司的名义成立,是中太平洋铁路的一部分。铁路沿线总长度在多年间也曾出现重大变化,1929年的总长
  • 海盗博弈海盗博弈或强盗分金问题是一个简单的数学博弈。该博弈描述了如果遵循经济人的行为,结果可能与常人的直觉相悖。这也是最后通牒赛局的多参与者版本。有五个理性的海盗,A, B, C,
  • 情境主义国际情境主义国际(法语:Internationale situationniste,缩写为IS;英语:Situationist International,缩写为SI)是一个由先锋派艺术家、知识分子和政治理论家(这些人以社会革命家自居)组成