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  • 1 # 我是阿嘛

    要弄清楚這兩個東西,首先要知道另一個基本概念:向量場。

    假設有一個三維空間,顯然空間的每一個點都能用座標(x, y, z)唯一地標識出來。假如給空間的每一個點都賦予一個數字,那麼整個空間就充滿了數字。此時,這個充滿數字的三維空間在數學上就叫做“場”。

    上述的場叫做標量場,因為單純的一個數字叫做“標量(scalar)”。如果我們給空間的每一個點都賦予一個向量(vector),即一個既有大小,又有方向的東西,那麼整個空間就變成充滿了向量,這個空間就叫做向量場。

    向量場中的每一點都對應於一個向量,而向量能夠根據規則進行各種運算,例如加、減和乘等(數學上沒有向量的除法)。

    顯然,我們可以對整個向量場中的每一個向量同時進行某種運算,例如同時將它們乘以一個數,或加上一個數等。但是我們可以對整個向量場進行一些更復雜的運算,其中散度就是其中一種。

    三維空間中的一個向量可以沿x、y和z方向分解,現假設空間的某一點被賦予的向量能夠沿著這3個方向分解為大小為P、Q和R的三個分量,表示為(P,Q,R)。注意,由於空間中每個點被賦予的向量一般來說是不同的,所以P、Q和R的大小在空間的不同的點一般有不同的值,也就是說P、Q和R中每一個都是x、y和z的函式。

    對三維向量場來說,我們可以對其中一個點的向量,假設為(P,Q,R)進行以下操作:

    1、求出dP/dx+dQ/dy+dR/dz的值,其中dP/dx表示求P對x的一階偏導數,其餘雷同;

    2、將這個值賦予這個點

    對整個向量場的每個點均進行以上運算,就等於給整個三維空間的每個點都賦予了一個值,於是我們就得出了一個新的標量場,這個標量場就叫做原來的向量場的散度(divergence),這種運算就叫做“對向量場取散度”。

    除了散度運算以外,我們還可以對向量場進行其它的運算,例如旋度運算(curl)。

    跟散度運算不同,旋度運算的結果不是標量場,而是另一個向量場。旋度運算的規則比較繁複,但是網上很多地方都有解釋,這裡就不講了。

    而渦度就是一個速度場的旋度,顯然渦度是一個向量場,而散度是一個標量場,這就是兩者的本質區別了。

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