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(這個一個很久以前寫的帖子。)1 G0 E- J& i* }
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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。現在讓你用一種方法,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。
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4 S T+ L" T% w. h( W, d" E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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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:
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- x' [& ` O5 T" S6 t# q1 _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:
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這是它的簡略形式。如果是詳細形式,很可能就類似于這種:
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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:7 D! \4 Y- S# j4 I% n
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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:
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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。) s0 j5 l, Q7 }$ M9 w8 N. z+ z
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再來看前面那個函數式:
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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。6 }3 G" b" S+ P$ v0 N: G" Z8 I
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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:
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* V# I ]" H' ]) g3 D6 `) c( X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:# z7 U; Y2 M7 {6 \( {& X
(弄錯了,里面的參數應該是r,θ,Φ,不過意思是一樣的……)
" |5 {- A2 S% C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。
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' m' M( Z; i& l6 }# J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。! x j- ?3 z' ^7 s% `+ ]1 x
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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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