如果這根針是如此地細,以至於任何固定(無論多麼小)錐角的圓錐都無法嵌入針體,那麼將會觀察到一些有趣的電學和熱學性質:
如果給這根針充電,會產生尖端放電現象,原理是尖端處電勢梯度無限大,附近空氣被擊穿。表現為“針尖永遠hold不住電荷”。避雷針就是基於這一原理不斷在尖端放電中和掉建築物上的電荷。
如果把這根針刺入一個球形的容器,給針體加熱到一個固定溫度,並等待時間足夠長使得容器達到熱穩定,我們會發現針尖附近的溫度始終達不到針體的溫度。原理是熱輻射與表面積成正比,而在針尖附近針體所圈佔的表面積無限小,所以熱輻射無限小。
這些電學和熱學性質背後的數學原理是勒貝格構造的一個經典例子,俗稱“勒貝格之刺“(Lebesgue"s Thorn):考慮三維空間上的函式 ,取 ,令區域 , ,那麼不存在 上的一個調和函式以 為邊值條件,亦即關於 的Dirichlet問題無解。
針尖試圖hold住電荷,或者針尖附近的溫度試圖達到針體的溫度,其實都是在試圖用電勢或者溫度函式來解一個Dirichlet問題,而“不幸”的是數學這個“獨裁者”已經作出了判決:Dirichlet問題無解,所以hold住電荷是不可能的,升溫也是不可能的,這輩子都不可能的,無論是電勢呀還是溫度呀,你們都歇了退散吧~
如果這根針是如此地細,以至於任何固定(無論多麼小)錐角的圓錐都無法嵌入針體,那麼將會觀察到一些有趣的電學和熱學性質:
如果給這根針充電,會產生尖端放電現象,原理是尖端處電勢梯度無限大,附近空氣被擊穿。表現為“針尖永遠hold不住電荷”。避雷針就是基於這一原理不斷在尖端放電中和掉建築物上的電荷。
如果把這根針刺入一個球形的容器,給針體加熱到一個固定溫度,並等待時間足夠長使得容器達到熱穩定,我們會發現針尖附近的溫度始終達不到針體的溫度。原理是熱輻射與表面積成正比,而在針尖附近針體所圈佔的表面積無限小,所以熱輻射無限小。
這些電學和熱學性質背後的數學原理是勒貝格構造的一個經典例子,俗稱“勒貝格之刺“(Lebesgue"s Thorn):考慮三維空間上的函式 ,取 ,令區域 , ,那麼不存在 上的一個調和函式以 為邊值條件,亦即關於 的Dirichlet問題無解。
針尖試圖hold住電荷,或者針尖附近的溫度試圖達到針體的溫度,其實都是在試圖用電勢或者溫度函式來解一個Dirichlet問題,而“不幸”的是數學這個“獨裁者”已經作出了判決:Dirichlet問題無解,所以hold住電荷是不可能的,升溫也是不可能的,這輩子都不可能的,無論是電勢呀還是溫度呀,你們都歇了退散吧~