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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。

20
个可运行实验
4
个物理领域
2
种语言
系统演化台实时模型
当前系统平方反比引力
01 · 初始状态
r0,v0\mathbf r_0,\mathbf v_0
02 · 相互作用
F=GMmr3r\mathbf F=-\frac{GMm}{r^3}\mathbf r
03 · 演化
r¨\ddot{\mathbf r}
04 · 可观察量
轨迹 · 能量 · 角动量

不先指定答案。给出状态与规律,让系统自己生成下一刻。

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。

4 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

    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。

7 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

    几何光学 · 双球面折射

    厚透镜里的两次折射

    当透镜不再可以忽略厚度,薄透镜公式少算了什么?
    关键概念

    Snell 定律主平面球面折射

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。

6 个实验
  1. 01

    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

  2. 02

    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

  3. 03

    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

  4. 04

    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

  5. 05

    邓煜 · 2026 Fields Medal · Hilbert 第六问题

    从硬球到 Boltzmann

    怎样把逐颗确定的碰撞压缩成可靠的统计方程,并控制回碰留下的相关性?
    关键概念

    Boltzmann 方程碰撞历史Boltzmann–Grad 极限

  6. 06

    核物理 · 恒星演化

    恒星如何一路造出铁

    为什么恒星可以通过聚变释放能量,却在铁附近停下来?
    关键概念

    结合能核合成反应链

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。

3 个实验
  1. 01

    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

  2. 02

    Quantum Lab 02 · 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

  3. 03

    Quantum Lab 03 · 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

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。

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