主要内容
反比平方定律
黄油枪的故事。平方反比定律的直观解释。引用自 Willy McAllister。
库仑定律中,两个点电荷之间的距离表达为 。这让库仑定律是 平方反比定律 的一个例子。另外一个有名的平方反比定律是牛顿万有引力定律。电场力随着具体的增加而减小是符合直觉的。但是为什么减少量正好与距离的平方相关呢? 是巧合吗?自然的造化?
平方反比定律是任何在直线上均匀分布的东西的一个特征。重力和电场力都有这个形式。我们用一个寓言解释一下。
黄油枪的寓言
假设一个餐馆存在着黄油吐司的问题。他们想变得先进,用机器抹黄油。餐馆的老板发明了一个黄油枪,在把手上融化黄油,并且沿着直线喷射出去。
这里是一片吐司,黄油沿直线发射遍布这片吐司。
现在不是这片吐司了,可以把吐司放在延后至 两倍 的地方。两片吐司宽,两片吐司高。
加在一起,四片黄油正好覆盖黄油喷射的区域。黄油就会变成 四分之一 厚。这就是(黄油的)平方反比定律。
延伸这个概念:在三倍的地方,可以放置 乘 的吐司,来覆盖黄油喷射的区域,也就是 片吐司,这样吐司的厚度也就是 ,变得更“经济”了。