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1 # 物理學之維度空間
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張量的數學與物理意義
1,我們學習的空間中的向量就是一階張量,一階張量就是一個不變數,它就是空間的一個有向線段,是一個不變數,不隨座標系變化,0階張量(標量)也是如此。
2,二階張量說起來有點抽象,舉一個簡單例子,三維空間中有一個向量,我們建立一個對應函式,將該向量對映為空間中的另一個向量,這種對映關係就是二階張量。
二階張量可以說就是一種變換關係,還比如我們建立兩個座標系,那麼同一個向量在新系和舊系中表達的分量是不同的,那麼它們在新舊座標系中沿座標分解的量就有一個對應關係,這種對應關係也就是二階張量,而且一旦這兩個座標系確立了,這種對應關係是不變的,即任意向量都滿足這個二階張量變化關係,這一點你可以用新舊基矢來理解。這樣不知能否理解二階張量是不變數,對於空間中的任意向量,都可以被二階張量對映到空間的另一個向量。這種對映函式是唯一確定的。
3,那麼應力張量應變張量,又表示什麼意思呢?應力張量,描述一個點的應力狀態。比如我們看一個物體的內力,會剖開一個面來研究。那麼這個面上就存在一個應力向量T,而且剖的面不同,向量T是不一樣的,也就是說面的向量N。現在問題也就明朗了,對於一個N如何描述T呢?由二階張量的性質,可以知道,給定一個N對映到T,T=σ
.N
。應力張量是唯一的,它就是一個對映關係,將任意麵元法向量,對映到應力向量,因而可以用來描述該點的應力狀態。也可以結合我們學過的線性代數內容。
張量是線性地取決於許多向量變數的量。張量被認為是向量座標的集合,這些座標是在〃維空間中任何點的座標函式。張量被用於數學領域中,如彈性理論(壓力和張力)和數學物理學領域,尤其是關於相對論的研究中。