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Sandbox Physics

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改变一个条件。看规律如何回应。

这里的每个实验都是一套可以独立运行的物理系统。调节初始状态、相互作用或边界条件,然后用方程解释你真正观察到的变化。

148
个可运行实验
4
个物理领域
2
种语言
进入黑洞光线实验

FIELD NOTE · 2026 菲尔兹奖专题

一盒小球,三种世界

邓煜的工作不是“发现气体会碰撞”,而是证明:从逐颗小球的牛顿定律出发,可以在长时间尺度上抵达 Boltzmann 的统计世界。

先读懂,再开始模拟
01 / 实验领域

先选择一个系统,
再追问它遵循什么规律。

运动、波、场、物质与量子态使用不同的描述语言,但实验入口始终相同:改变可控量,读取系统响应,再检查什么守恒、什么传播、什么发生了跃迁。

01DYNAMICS

状态如何随时间演化

运动与动力系统

观察轨迹与守恒量dpdt=F\frac{d\mathbf p}{dt}=\mathbf F

从一个初始状态出发,让力和约束决定下一刻。观察轨道、振动、混沌与多体运动。

6 个实验
  1. 01

    混沌 · 非线性动力学

    双摆与混沌

    几乎相同的起点,多久以后会走向完全不同的轨迹?
    关键概念

    非线性动力学初值敏感性能量

  2. 02

    引力 · 有心力

    轨道是怎样形成的

    同一种引力,为什么能画出椭圆、抛物线和双曲线?
    关键概念

    平方反比力角动量圆锥曲线

  3. 03

    力学 · 简正模

    一排弹簧怎样合拍

    复杂的集体运动,能否拆成几种纯净的振动?
    关键概念

    简正模耦合拍频

  4. 04

    相对论天体物理 · 多信使天文学

    双中子星并合

    一个不断升高的 chirp,怎样预告潮汐碰撞、千新星与致密残骸?
    关键概念

    引力波致密双星多信使天文学

  5. 05

    广义相对论 · 引力透镜

    黑洞如何弯曲光

    为什么一片薄薄的吸积盘,会同时出现在黑洞阴影的上方和下方?
    关键概念

    引力透镜零测地线黑洞阴影

  6. 06

    引力 · 混沌

    三个天体的舞蹈

    为什么多加一个天体,就失去了通用的轨道公式?
    关键概念

    多体引力周期解混沌

02WAVES

叠加、传播与边界

波与光学

观察振幅与相位2ψt2=c22ψ\frac{\partial^2\psi}{\partial t^2}=c^2\nabla^2\psi

改变波长、相位、狭缝或介质,看局部振动怎样传播并形成干涉、衍射与共振。

115 个实验
  1. 01

    波 · 叠加

    两列波相遇以后

    波可以穿过彼此,为什么相遇处却会留下稳定条纹?
    关键概念

    叠加相位光程差

  2. 02

    Fourier series · 旋转矢量

    用圆画出所有波形

    为什么一组匀速旋转,能够重建几乎任意周期信号?
    关键概念

    Fourier 级数频谱谐波

  3. 03

    波 · 衍射

    光穿过狭缝之后

    为什么狭缝越窄,光反而铺得越开?
    关键概念

    衍射孔径强度分布

  4. 04

    光学 · 光线追踪

    透镜如何改变光路

    三条主光线怎样共同决定一个像的位置和大小?
    关键概念

    折射焦距成像

  5. 05

    引力波 · 激光干涉测量

    用激光听见时空

    怎样把小于质子的长度变化,变成可以读取的信号?
    关键概念

    干涉测量引力波暗端口

  6. 06

    流体力学 · 水波衍射

    一道狭缝如何重画水波

    为什么缝越窄,透过的水波反而向更大的角度展开?
    关键概念

    水波衍射波动方程边界条件

03FIELDS + MATTER

局部相互作用如何形成整体结构

场、流体与物质

观察场与统计分布F=U\mathbf F=-\nabla U

从电荷、粒子和流体的局部作用出发,读取场线、分布、压强与宏观响应。

16 个实验
  1. 01

    流体力学 · 环流与升力

    一个偏心圆怎样变成会产生升力的翼型

    几何、攻角与 Kutta 条件怎样共同选出环流和压力差?
    关键概念

    Joukowski 映射Kutta 条件环流升力

  2. 02

    场 · 静电学

    看见电场

    如何从电势的形状,读出一个电荷下一刻受到的力?
    关键概念

    电势梯度场线

  3. 03

    热力学 · 分子运动论

    气体里的亿万次碰撞

    随机碰撞怎样汇聚成稳定的温度、压强和分布?
    关键概念

    分子运动论统计分布压强

  4. 04

    电磁学 · Lorentz force

    电荷在场中转弯

    为什么磁场可以改变运动方向,却不改变粒子的速率?
    关键概念

    Lorentz 力叉乘漂移

  5. 05

    流体力学 · 旋转球体

    旋转的球为什么会拐弯

    球的自转怎样重排周围流场,并制造侧向力?
    关键概念

    Magnus 力环流流体

  6. 06

    流体力学 · 涡量输运

    一面移动墙怎样带动整池流体

    顶盖只向右运动,为什么密闭方腔中央会形成一个巨大的顺时针循环?
    关键概念

    Navier–Stokes 方程涡量输运Reynolds 数

04QUANTUM

振幅如何变成可测概率

量子与场

观察概率与测量iψt=H^ψi\hbar\frac{\partial\psi}{\partial t}=\hat H\psi

改变量子态、相位、测量基或占据数,看连续振幅怎样产生离散而可重复的统计结果。

11 个实验
  1. 01

    超冷量子气体 · Cooper 配对

    Cooper 对怎样凝聚

    一对费米子怎样从跨越整个云团的相关性,连续变成会凝聚的复合玻色分子?
    关键概念

    Cooper 配对BEC–BCS 渡越超流相干

  2. 02

    Quantum Lab 01 · 振幅与相位

    转动一个量子比特

    相位不改变 Z 基概率时,它究竟藏在哪里?
    关键概念

    振幅相位测量基

  3. 03

    Quantum Lab 02 · 禁阻区与透射

    粒子能穿过不可能的墙吗

    当经典透射率为零时,为什么量子探测器仍会偶尔在墙后亮起?
    关键概念

    量子隧穿势垒测量概率

  4. 04

    Quantum Lab 03 · 路径振幅

    一个粒子也会干涉吗

    单个落点不可预测,为什么许多落点会形成稳定条纹?
    关键概念

    路径振幅相干性概率

  5. 05

    Quantum Lab 04 · 场论入口

    场是怎样量子化的

    怎样从连续的场,得到一个个离散的粒子激发?
    关键概念

    场模量子振子占据数

  6. 06

    拓扑物态 01 · 一维体边对应

    一维体拓扑怎样制造端态

    只交换两类键的强弱,为什么就能在原子链末端钉住一个零能态?
    关键概念

    SSH 模型绕数体边对应

STATE → LAW → EVOLUTION → OBSERVATION

物理规律不是装饰。
它必须推动系统。

动画只负责显示结果。真正的实验从改变条件开始:让预测发生偏移,再判断方程是否仍然解释得通。

进入第一个系统