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(這個一個很久以前寫的帖子。)
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! G' c: l: [5 n- ~) }9 z+ ?想象一個密閉容器內儲存著很多空氣粒子,這粒子數量是如此的多,以至于你無法數的過來——它幾乎是無窮多的?,F在讓你用一種方法,一下子描述這所有粒子的屬性,包括每個粒子的運動速度、它的溫度,它的質量等等。想象一下,這可能嗎?一下子將這兆億計的粒子的狀態都描述出來,這可能嗎?我們知道,即使是用思維想象跟蹤一個粒子的運動就已經很吃力了,要在腦中快速計算它的速度,和其它粒子碰撞后的運動方向,等等等等,更何況那數以兆億計的粒子——也就是說,那幾乎是絕對不可能的事。
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但是,如果你掌握了代數這個思維工具,上面的事情卻是可以做到的。
( I: v/ h; _' P2 }" ?
3 }9 l; c/ u$ R- Y) X: p2 S0 M我們假設這個容器是四方的,以它的左下角為0點,建立起直角三維坐標系,那么,這個容器內的每一個點,都將具有一個坐標:
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7 D, ~ x0 J( H' n我們將不跟蹤單個粒子,而只著眼于固定的坐標點。那么,在每一個固定的坐標點處,都必將對應著一個溫度數值,也就是:; _7 y7 d0 Y3 r Z
w6 r! {1 M9 C
很多人以為這不過是個表格,是個對照表,其實它的真正名字應該叫“函數”,T是x,y,z三個參數的函數,用式子表示起來就是: e9 ~( T5 o4 v2 f, G5 h n
1 b* b0 Z3 _6 ~, g4 o
這是它的簡略形式。如果是詳細形式,很可能就類似于這種:
$ b) t* O9 U8 `, e! H5 A/ s# A5 _3 z; i% U3 K& ~
很多人都覺得這個式子很關鍵,覺得只有推導出了這種式子,才算完成了任務。但很多時候,這種式子是很難推導出來的。其實事實是,這個式子并不重要。我們只需要將上面那個表格,在坐標系里表示出來,也是可以的。它差不多相當于這樣:4 W. O1 L( ~0 g _4 ^& F* X- P
) x$ H' m6 D& G1 s4 l6 y$ e( R這是個三維坐標系,你捏住任何一個(x,y,z)坐標值,比如(1,1,1)這個點,然后你將這個圖象放大,你就會發現在那個點上,有著一個數,也就是該點的溫度:
" h# I+ P% f. o# u0 t0 l
5 Z6 z l# Z# T* D5 @, z無論你捏著什么坐標,在那個坐標點上,總能找到一個唯一的溫度值。這就是函數。
+ }- d; o: S5 V# X; W/ Y* u) H8 d, M. p5 X) A
再來看前面那個函數式:3 d4 \) A4 R/ e: B
- B# ~" R6 Y% @1 [" ~$ g9 A
它其實處于次要位置,但它卻有運算的功能。有了這個式子,你就可以利用起所有的代數方法,來研究這個密閉容器內的氣體性質。比如什么溫度梯度啊,全部點的不同密度啊,全部點的不同速度啊,等等等等,微積分也從而大派用場。
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你甚至可以描述炸彈爆炸后的溫度場,你可以用球面坐標,用T表示溫度,用r,θ,Φ來表示球面坐標點,寫下這個式子:
( R1 q9 ?9 R* }, j+ Y+ q8 i! q% r; |4 e5 L" R) g
然后做很多實驗,發現其中的物理規律,再用代數式描述出來,中間你會得到微分方程。然后通過解微分方程,最終你可能會得到T的完整表達式,就跟這種差不多:/ T$ p3 O5 V" T5 d6 B# q/ V( h. Y
(弄錯了,里面的參數應該是r,θ,Φ,不過意思是一樣的……)
& }( R- {2 k; p, ~% z: _于是你就知道了一個以炸彈爆炸點為球心的,一個球形空間內的任意一點溫度的描述式。你只需將該點的坐標值代入上面這個式子就行了。+ p- J1 q; G; G9 O, c7 I( |2 T% f
6 l; U. |: C! A你甚至可以用這么一個式子,用思維一下子先從總體上把握住整個地球體內的每個點的溫度值,然后再慢慢研究。它的應用是無限的。
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! G6 l+ w1 ?/ @' i+ A4 e- U很多人很看輕思維工具的作用,認為你想的再多,你理論再好……是吧。但是,你不妨想一想,想一個例子,比如原子彈;還有相對論,光線在經過大星球時會偏轉,這簡直純粹是理性思維的成果。如果這兩個例子有點遠,你也不妨設想一個簡單的機械結構,比如三層圓筒過盈裝配在一起,它們的公差,這個論壇里面,不知道有幾人能夠標出來。 |
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