如何測量考古發現中古物的年齡？人為什麼不能久住地下室？12月26日，《張朝陽的物理課》第十五期開播。搜狐創始人、董事局主席兼CEO張朝陽坐鎮搜狐影片直播間，從相對論的質能關係，講到碳-14的衰變、原子核的結構、核子間的強相互作用，併科普了原子核的衰變過程，如α衰變、β衰變等。最後還介紹了關於衰變的應用例項：土壤中鐳的衰變和古物年代測定。
複習物理學經典的質能關係 引入“能量階梯”概念
科學界公認，E=mc²這個公式在不同能量、不同尺度下都適用，但在一般的物理變化和化學變化中質能轉化並不明顯，只在核過程中比較明顯。隨後，張朝陽引入了“能量階梯”的概念，即物理變化、化學變化、核過程，能量量級階梯式增加。
物理變化中，微觀世界的結構沒有變化，例如蛋糕切成兩半、房間溫度提升、挖土蓋房等過程；化學變化中，則發生了原子的重組、電子的轉移等，化學鍵斷裂或生成，但原子核沒有變化，例如紙燃燒成灰燼，吃的東西被消化等。而核過程中，有原子核的變化，其微觀能量非常高，經常達到MeV量級，此時，質量能量的轉換關係非常明顯，例如原子彈的爆炸過程。
原子核的穩定性：排斥力和吸引力的博弈
關於核過程，張朝陽補充了原子核的相關知識。原子核由質子和中子構成。原子內部其實相當空曠。如果將原子比作足球場，原子核只相當於蘋果大小。原子核雖然小，但原子的質量卻主要集中在這裡。
中子和質子之間的力是核力。這是一種強相互作用力，其勢能與核子之間的距離關係如下：
張朝陽介紹強相互作用和原子核結構
圖中可見，核子之間距離r較短時，是排斥力；當距離達到勢能最低點時，處於平衡狀態；當距離繼續增大，核力又變成吸引力，且強度隨距離趨於指數衰減。總之，它表現為一種短程作用力。
當原子序數達到82以上，穩定核的曲線偏向於更多中子數。
原子核的穩定是核子互相吸引的強相互作用和庫侖排斥力的平衡所維持的。由於強相互作用力是短程力，核子只和鄰近的核子有吸引力；但是庫侖力是長程力，全部質子之間都有強烈的排斥力。因此，當核數較小時，質子和中子各佔一半就能維持平衡；當原子序數達到82以上，則需要更多的中子才能維持核的穩定。
衰變有哪些科學應用？揭曉古物年齡測量方法
衰變在生活中有哪些應用？張朝陽講了有關α衰變和β衰變的案例。
介紹α衰變時張朝陽舉例解釋，第一個是鈾-238的衰變，鈾-238原子經過衰變之後變成釷-234，並放射出α粒子；第二個例子是鐳的衰變，鐳-226原子衰變之後變成氡-222，並且放射出α粒子。
張朝陽提到，土壤、地下岩石和建築物材料都還有少量的鐳，但是鐳衰變產生的α粒子會被人體面板遮擋，從而不會對人體產生大的危害。不過衰變產物氡氣也是一種放射性物質，它也會進行α衰變。空氣中的氡氣被人體吸收之後在肺部衰變放射出來的α粒子會引發肺癌。他強調，氡氣是僅次於吸菸的肺癌誘因，“把放射性物質直接吸入肺裡肯定是不行的，會有對身體造成傷害。所以不能長時間呆在石材結構的、封閉的地下室，應當要經常開窗透氣，這是醫學知識。”
鈾和鐳的衰變
關於β衰變，張朝陽舉了碳-14的衰變作為例子。碳-14經過β衰變會變成氮-14並且釋放出一個電子。大氣中的碳-14以二氧化碳的形式存在著，來源於太陽風、宇宙射線中的高能中子和氮氣的碰撞，因此含量維持在一個穩定的水平之上。
此外，張朝陽詳細說了碳-14衰變在測定文物年代上的應用。當考古學家發現了木乃伊或是古代木器，該如何測算這些古物的年齡呢？“一般根據死亡生物體殘餘的碳-14推斷它的生存年代。”生物存活時需要呼吸二氧化碳，體內的碳-14含量不變；而死後停止呼吸，不與外界進行碳交換，體內的碳-14以5730年的半衰期進行β衰變並逐漸消失，所以只要測定剩下的放射性碳-14的含量，就可推斷其年代。
張朝陽對碳定年法演示了詳細的計算。由於β衰變，N個原子在∆t時間內原子數量的變化是∆N=-Nλ∆t，解出這個方程便可以得到衰變原子的數目隨時間的指數衰減關係。同時，張朝陽介紹了活度的概念，即單位時間內的輻射量，活度同樣遵循指數衰減的變化關係。碳-14的單位活度是0.25Bq/g，其中Bq為放射性活度單位“貝可”。張朝陽舉例，透過探測埃及古物樣品中碳-14的實際活度為0.64Bq，結合活度的指數衰減公式，可以求得古物年齡為3300年。這是β衰變在考古學上的應用例項。
搜狐影片發力知識直播 傳播知識玩轉科學
自11月5日至今，《張朝陽的物理課》已直播十五期。在第一、二課中，張朝陽科普了“力”和“速度”，算出馬斯克的飛船和中國空間站每日繞地飛行圈數；第三、四課的內容則和“振動”相關，科普了可見光的基本知識，解釋了早中晚的太陽顏色為何不一樣，以及藍色天空的秘密；第五、六課引發了關於音速和溫度的大討論。
在第七、八、九期則重溫經典力學的兩朵烏雲，帶領網友觸控量子力學；第十、十一課則重點回顧黑體輻射曲線及其應用，試圖重回137億年前的宇宙；第十二、十三、十四期則嘗試進入愛因斯坦的思想世界，推匯出著名的公式“E=mc²”，並試圖論證“時間膨脹”和“長度收縮”效應。第十五期則講解原子的結構和原子核的衰變。
觀察生活現象+解釋背後原理+推導演算公式，結合十四期物理課可以看出，《張朝陽的物理課》是從日常現象引入，幫助網友理解現象，提升興趣，再“透過現象看本質”，解釋知識點，推演過程，反過來解決生活中的問題。
在後續課程中，張朝陽還將進一步解釋生活中常見的物理現象。透過網友最熟悉的話題，深入淺出，解釋現象，探尋物質世界的原理。該課程於每週週五、週日12時在搜狐影片直播。
除《張朝陽的物理課》外，搜狐影片也邀請多位通識教育播主，科普知識，傳遞價值。北京交通大學理學院教師陳徵博士玩起了“奇趣的科學實驗”，走進“光的波粒二象性”；康奈爾大學物理化學博士包坤，化身“包大人玩科學”，教普通人看懂2021年諾貝爾獎；還有天體物理博士劉博洋科普“日全食是怎麼產生的”等。未來，還將有更多知識播主入駐，一起玩轉科學。
