在数学运算中会出现几个常见的问题:
1、产生增根。
一次函数变成二次函数会产生增根。
2、产生错误。
两边同时乘以0或除以0会产生错误。
那么在物理中用数学手段处理问题时自然也会产生这两种情况,尤其是第一种情况。当增根产生后,无法用物理概念去解释它的物理意义。比如说 负质量、负电阻 等。
当然,这些不是本帖的主要内容,本帖重点想说一下同一量纲不同物理概念的三个东西:能量E、功W、力矩M。
能量E,它是一个标量而是一个状态量。当参考系选定后,则任意时刻的状态量也是固定的,即 能量E是一个确定值的。
功W,它也是一个标量,不过是一个过程量。同一参考系下,必须先确定始、末两个状态。根据动能定理,始末状态的动能差等于合外力做功。
力矩M,它是一个矢量,它是由两个矢量叉乘得到的新的矢量。
我们知道,矢量的叉乘仍是矢量,但矢量的点乘却是标量。从数学角度而言,功W与力矩M只是矢量点乘与叉乘的区别,所以有人说力矩M是虚功。
他的证明非常简单、完美,数学上无懈可击。虚数i表示向量逆时针旋转90°,故有:虚功=(iF)*L=F×L=力矩M,或者,虚功=F*(iL)=F×L=力矩M。
但我仍然要是,物理上是不对的。你用数学手段可以把标量掰成矢量或者把矢量掰成标量,但是你无法让状态量与过程量之间发生变化。
比如:做功W=F*L。事实上这个L的物理含义是△L。当△L为0时,无论F如何变化,做功W就是0。
我之所以举这个例子,是因为主流物理太依赖数学了,数学推导产生了一个新的结果就想方设法想在一个物理上的解释,甚至不须违反物理(基本)概念。
但话又说回来,量纲相同,物理概念不同,如果数学推导上产生了新的结果,这个的确需要我们去认真思考,也许它不一定是一个错误而是一片崭新的大陆。
因为物理中有一个铁律-量变到质变。或许存在某种临界状态,可以让两个完全不同的物理概念变成同一物理概念,毕竟它们的量纲相同。
比如大名鼎鼎的光能方程:E=h*υ。
E是能量,它一个标量而且是一个状态量;h是普朗克常数,它的本质是微观粒子的自旋,通俗的说是角动量的量子化;υ是频率,它是周期T的倒数。
从某种不严格的意义上讲:E=L/T,L-角动量。
我们知道,角动量L对时间t求导,这个结果是力矩M。当然,我们心理清楚,L/T与L对t求导,这同样是两个完全不同的概念。
如果我们把这个公式应用到宏观物体上,它会得到什么结果呢?比如:质量m的质点以半径为r,速率为v,做匀速圆周运动。
角动量=m*v*r,周期=2π*r/v,则:角动量/周期=(1/2π)*m*v²。它并不等于动能m*v²/2,它会是什么能量呢?或者说它的物理意义是什么?
1、产生增根。
一次函数变成二次函数会产生增根。
2、产生错误。
两边同时乘以0或除以0会产生错误。
那么在物理中用数学手段处理问题时自然也会产生这两种情况,尤其是第一种情况。当增根产生后,无法用物理概念去解释它的物理意义。比如说 负质量、负电阻 等。
当然,这些不是本帖的主要内容,本帖重点想说一下同一量纲不同物理概念的三个东西:能量E、功W、力矩M。
能量E,它是一个标量而是一个状态量。当参考系选定后,则任意时刻的状态量也是固定的,即 能量E是一个确定值的。
功W,它也是一个标量,不过是一个过程量。同一参考系下,必须先确定始、末两个状态。根据动能定理,始末状态的动能差等于合外力做功。
力矩M,它是一个矢量,它是由两个矢量叉乘得到的新的矢量。
我们知道,矢量的叉乘仍是矢量,但矢量的点乘却是标量。从数学角度而言,功W与力矩M只是矢量点乘与叉乘的区别,所以有人说力矩M是虚功。
他的证明非常简单、完美,数学上无懈可击。虚数i表示向量逆时针旋转90°,故有:虚功=(iF)*L=F×L=力矩M,或者,虚功=F*(iL)=F×L=力矩M。
但我仍然要是,物理上是不对的。你用数学手段可以把标量掰成矢量或者把矢量掰成标量,但是你无法让状态量与过程量之间发生变化。
比如:做功W=F*L。事实上这个L的物理含义是△L。当△L为0时,无论F如何变化,做功W就是0。
我之所以举这个例子,是因为主流物理太依赖数学了,数学推导产生了一个新的结果就想方设法想在一个物理上的解释,甚至不须违反物理(基本)概念。
但话又说回来,量纲相同,物理概念不同,如果数学推导上产生了新的结果,这个的确需要我们去认真思考,也许它不一定是一个错误而是一片崭新的大陆。
因为物理中有一个铁律-量变到质变。或许存在某种临界状态,可以让两个完全不同的物理概念变成同一物理概念,毕竟它们的量纲相同。
比如大名鼎鼎的光能方程:E=h*υ。
E是能量,它一个标量而且是一个状态量;h是普朗克常数,它的本质是微观粒子的自旋,通俗的说是角动量的量子化;υ是频率,它是周期T的倒数。
从某种不严格的意义上讲:E=L/T,L-角动量。
我们知道,角动量L对时间t求导,这个结果是力矩M。当然,我们心理清楚,L/T与L对t求导,这同样是两个完全不同的概念。
如果我们把这个公式应用到宏观物体上,它会得到什么结果呢?比如:质量m的质点以半径为r,速率为v,做匀速圆周运动。
角动量=m*v*r,周期=2π*r/v,则:角动量/周期=(1/2π)*m*v²。它并不等于动能m*v²/2,它会是什么能量呢?或者说它的物理意义是什么?