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TBBT第4季12集:公交裤出场(附视频)

(文/大卫·萨尔兹保)本集录制时心情十分忐忑,我担心每个人都会问特雷门琴如何工作,因为我还没有做功课。如果你有过类似的经历,往下看吧,我能为你分担一些尴尬。

这期节目中,谢耳朵弹奏了他的特雷门琴,这种声音怪诞的电子乐器深受前卫音乐学家的喜爱。无论是弗拉基米尔•伊里奇•列宁还是海滩男孩儿。苏联科学家刚刚发明接近传感器时特雷门琴就送到了列宁手中。

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列宁和谢耳朵一样热爱特雷门琴。

特雷门琴的奥妙在于“振荡电路”。传统的特雷门琴中通常能找到一个连接两块金属板的线圈。这种线圈有时被称为“轭流线圈”,因为它可以阻止变化很快(“高频”)信号的通过。而两个金属片结合形成电容,它们允许快速信号通过并充电,而会被变化缓慢的信号很快(“低频”)耗尽。平行板的作用正好与线圈相反,一个阻低频,一个阻高频。两者组合形成的电路只允许很窄范围的频率通过。电路中的能量以最简

计算的速率在电容电荷和电感电流间震荡。

振荡电路的特定频率取决于平行板储存电荷能力的值(它的“电容”)和线圈阻止自身电流变化的能力(有些晦涩地称为“电感”)。每个人的身体都有电感和电容。如果我们把振荡电路与天线连接,那么移动手在天线附近的位置就可以改变谐振频率,原理是我们把自身电容和电感加入电路改变了它的频率。

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在弹奏古典特雷门琴时,我们不直接控制声音频率。人耳每秒只能听到数千次振动,这对电子设备来说相当缓慢。制造高频率的电子设备更容易。所以,特雷门琴的设计者使用了数学技巧。因为分辨不同频率的信号相对简单,所以比较两个震荡电路,一个用手改变,一个不加干涉,它们频率差被送到特雷门扬声器。

处理这个差异的技巧很普遍。调幅收音机中有调谐器,但它并不直接调整振荡电路,而是调整另一个电路,接近你想收到的频率。收音机用两个的差异寻找信号。这种华丽的技巧名为超外差。

这里的关键在于变化的信号。如果物理学家想要找到数值的变化,他们则需要研究差异值而不是数值本身,这种差异值也叫做“差分”。描述差分值的方程为“差分方程”。差分方程是理解特雷门琴振荡电路的重点。差分方程求解当然是今晚故事的要务。

与其他形式的方程不同,差分方程没有特定的求解方法。一般物理学家们需要尝试一些技巧,如在陈旧的大本书上查找或是直接估算。如今,我们可以把方程输入电脑期待它的解。这周,莱纳德的天才想法直接跳过了输入步骤,他希望使用iPhone应用程序识别手写的方程直接求解。

普通的差分方程有特定的名称。解震荡电路的方程叫做“正弦”函数。今晚提到的“球汉克函数”是求解球体震动的函数。人口增长的规律遵从“指数函数”,很不幸,它是初等函数中增长最快的函数。

我不是iPhone设计者,但本星期故事中白板是需要突出的部分。我们很幸运地找到了我朋友的朋友罗伯特•麦克莱利,他为一家大型的在线约会公司设计iPhone应用程序。您今晚看到的是100%真实、高品质的iPhone开发。

无论如何,没人喜欢我其他的iPhone程序创意。我希望用iPhone制作盖革计数器,我认为这应该可行。只需要在iPhone存储器中寻找由电离辐射导致的单个位错误。错误率与辐射成正比。

所以,我已经提出两个iPhone应用程序创意。精灵们,鞋匠在等待!

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博主介绍: 大卫·萨尔兹保(David Saltzberg)是美国加州大学洛杉矶分校的物理、天文学教授。与此同时,他还担当着《生活大爆炸》的科学顾问。剧中Sheldon一伙所说的那些专业术语,全部出自此人之手。在他的博客里又进一步阐释了那些令人挠头的科学小知识。


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The End

发布于2011-05-01, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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