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  • 1 # 使用者2000134607336

    你所說的“微積分的電學,力學意義”指的應該是微積分能在電學、力學中應用所包含的深層次物理本質,即電學、力學滿足線性疊加原理。

    微積分說到底就是求和,而電學、力學問題能用微積分處理,說明其可分解為若干微元過程,並且這若干過程的總合(積分),就是需要處理的問題。可分解能積分,就說明滿足線性疊加原理。

    舉個例子,當知道兩個帶電體電荷分佈情況,我們可以根據庫侖定律來求這兩個帶電體力的相互作用——問題是,庫侖定律描述的是真空中兩個點電荷的相互作用,怎麼能用來處理兩個帶電體問題,顯然既然有電荷的分佈函式,帶電體當然不能再看做點電荷了,這是為什麼呢?原來,實驗證明了空間存在多個點電荷時,任一點電荷所受之力等於其他各個電荷對其作用力之和————這就是線性疊加原理,所以兩個帶電體顯然可以看為若干個點電荷組成的,總的作用力就可以用積分表達出來了。不要看線性疊加原理簡單,事實上如果不滿足線性疊加原理,牛頓運動方程將不會是這樣簡練形式,電磁學也不可能產生Maxwell方程組。我們看到的世界這樣簡單且易於理解,正是因為很多物理規律滿足線性疊加原理。

    (這段可以忽略不看)相反地,如果一個過程是非線性的,描述的方程就是非線性偏微分方程(涉及過稱演化問題,一般而言,是關於時間和座標的偏微分方程),對於這些方程,一般沒有精確解,而且解過分依賴於初始條件,初始條件發生微小變化,解就可能完全不同,所以這樣的方程描述的過程是很不穩定的。很多時候,非線性過程是“不可理喻”的(當然這可能是因為人類知識層次的關係)。

    有線性疊加原理的地方,就可以有微積分,光學也不例外。

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