科学小马三千问：车厘子老师到底教了些什么？

在S6E14《喧宾夺主》中，车厘子老师在给学生宣布制作赛车前，黑板上曾写了满满一黑板的内容。这些内容应该是小马镇普通小学生的日常所学。今天小辐就来尝试破解一下，看看小马们平时会学习什么样的知识。

         咱们先来看看车厘子老师的黑板：

可以看出黑板上大致写了四板块的内容，排除右上角的一大堆貌似是公式或者字符合集的板块，我们可以对有较为具象的逻辑关系和图形的板块进行分析。

首先我们来看左上角的这一块：

画面的内容大致是一些蔬菜和水果，然后分成了三类。当然我觉得这不太可能是分类学的玩意，比如把胡萝卜和苹果分成什么蔬菜水果，浆果坚果之类的。因为如果要把食物进行分类的话，三类绝对打不住。胡萝卜属于块根，苹果属于子房假果，除此之外，基本上植物食物包含了植物的根茎叶花果全部器官，绝对不可能只用三类来进行分类的。

因此，我跟倾向于这是车厘子老师在讲食物链中食物里蕴含的能量去向。

在足够长的时间、足够完整的食物链结构里，食物被生物摄入后的能量一共有三个去向：

1.新陈代谢消耗；

2.流入下一营养级；

3.分解者分解。

正好有三个方向，对应了车厘子老师的三个箭头。而对于该图片下面的那个等式，仔细观察的话会发现部分符号与箭头上的符号有部分出入，因此我认为可能车厘子老师想表述的是分解者分解的能量，和流入下一营养级的能量，在时间趋近于无穷的情况下，终究是被各类新陈代谢给消耗掉了。举个例子，草原变成沙漠后寸草不生，草原上的动植物尸体最终也会用作微生物形成代谢的能量，直到这些微生物也难以摄取营养以维持新陈代谢，最终整个生态系统陷入完全死寂。

所以在这一板块，车厘子老师教授的是生态系统的能量流动。

接着我们来看旁边这一块：

这肯定和三角函数有关。这时候肯定有小马问了，诶，三角函数我学过，可这一点也不规整呀！既不是正弦函数也不是余弦函数！

其实，和三角函数有关并不一定它就是三角函数本身。事实上，利用傅里叶变换，就可以用三角函数来拟合绝大多数函数。对正余弦函数进行恰当的线性叠加，即可获得各种函数。特别是周期波动函数，基本上都是用正余弦函数或e指数函数进行线性叠加获得的。

回到这个板书上，我们可以看出，这是一个震荡衰减的类周期性函数。这个图像小辐很熟悉，因为在《光学》课本上就出现过这个图像。

这是一个非单色光干涉光强与传播时间的关系图。

我们都知道，一束单色光被分成两束后，分别经历不同的光程后交汇在一起，会因为相位不同而叠加或相消，形成明暗相间的干涉条纹。

这是单色光的情况，上图也是利用氦氖激光器做的光栅衍射，因此我们可以发现，明暗相间的图案十分清晰，间隔也都精准地保持一致，可观测的亮点和暗点的数量都很可观。

那如果是非单色光呢？

大家不妨设想一下，如果有两组光，两组波动的周期有较小的差别，那么在第二干涉级开始，两组光的干涉级就会出现一定程度的叠加。从直观上来看，就是第二级之后的明暗条纹逐渐模糊，逐渐均一化，最终完全趋于平静，不再有明显的光强波动。

这正好和车厘子老师的板书一致。当然，这类震荡衰减函数在光学里夫琅禾费衍射光强图中也有提现。但不管怎么样，都摆不脱波动学。因此我们可以认为，这一块是车厘子老师在教授波动光学。

然后是下一排的第一块，也是最复杂的一块：

涉及了6类物质的相互转换......这似乎是个有点难办的问题。不过在自然界中，6类物质相互转换的例子并不常见，大多数物质并没有如此多的形态可以相互转换。因此，小辐猜测可能是和地质学相关。因为地质学中，有于压力、温度和地壳运动的缘故，经常有各种类型的岩石相互转换的情况。

在查询相关资料之后，小辐真的找到了6类地质结构相互转换的图样！（似乎是高中地理的内容？小辐没学过地理来着）

将该图进行一些简单的变换，我们可以得到一张与车厘子老师板书极为相似的图样：

是不是完全一致！

其中有几个转换是在车厘子老师板书上存在，但在地球上并不存在的，我怀疑是因为小马利亚有各种魔法水晶，所以会额外增加一些新的转换途径。

因此，车厘子老师应该会教授学生地质学。

最后，还剩一个板块。

这个，应该是车厘子老师黑板上最为硬核的知识点了......

这是广义相对论里的光锥概念。

在光锥中，三维空间以二维膜平面的形式表现。垂直于空间平面的轴是时间轴，光锥就在这个四维空间里表现。

这个空间的中心点是观察者。由相对论我们知道，任何物质或信息都不能以超越光速的速度进行传播。因此当一件事在空间中某一点发生之后，只有发生点的光传达到观测者所在处之后，该事件才可能对观察者产生影响。这个传播范围在时空四维坐标系中则表现为一个锥形区域，代表处于这个锥形区域内发生的事情才能对当时的观测者产生影响。这个锥我们称之为“过去锥”，表现在空间平面的下方，可以看见空间上离观察者越远的事件，就需要越多的时间传播以对观察者造成影响。

举个例子，假如太阳立刻消失，那么地球依然会按照既定轨道运转，直到八分钟后才会沿原来轨道的切线方向进入流浪地球状态。这是因为地球到太阳有8光分的距离，光速传播的引力波要经过8分钟传播才能抵达地球，在这8分钟里，地球是无法被“太阳已经消失”的事实影响的。

从另一个角度，观察者所做的一举一动要想对外界造成影响，也同样需要传播时间。这就是三维平面上方时间轴的“未来锥”。

以上内容会在广义相对论里进行较为详细的讨论。因此，我们可以确定，车厘子老师会在课堂上教授广义相对论。

综上，我们总结下车厘子老师的板书和她教授的内容：

看来，陆马能够和天马以及独角兽同台竞技是有原因的，在一个陆马小镇里，小学就要教授如此之多深奥的知识，也许陆马的确是三族中的自然科学支持担当？

感谢大家的阅读，我们下期再见！

作者：量子小辐

特别鸣谢：

Richard Kirin，感谢他的视频化三千问系列，做的很不错，希望大家去看看。

清明上坟图，这个不用多说吧，一直一直支持着我。

欢迎大家找小辐进行正剧/同人作品甚至自己的作品的相关设定进行讨论！=w=