第三百四十四章 最小作用量原理(理論力學)_數學心_思兔 
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第三百四十四章 最小作用量原理(理論力學)(1 / 1)

費馬知道,光沿著這條路徑傳播所需的時間,要比其他的路徑所需的時間都更短。用於研究變分的問題。

莫佩爾蒂認為,一切物體運動的作用量都是按最小來,原因是宇宙的運轉是很經濟化的。他發現了公式avs。用於動量和折射方麵的理論。

歐拉獨立於莫佩爾蒂發現了這個公式,但是歐拉提出的是對v求s的積分這種形式。

歐拉又將這結果推廣至一群粒子。他認為最小作用原理所以正確,是因為粒子的慣性試著阻抗任何關於狀態的改變,自由粒子會選擇遵循影響最小的作用力。

拉格朗日作用量,就是動能減去勢能,方程對應ltv。代表的正是此刻即將能夠發生運動的能量。

力學運用到變分原理,成為力學變分原理,虛功是其微分形式,哈密頓原理是積分形式。

哈密頓根據拉格朗日作用量提出了哈密頓原理。

哈密頓知道,一群粒子的運動狀態沒辦法一個個的精確表示,隻能是籠統的隻用一個係統的作用量來表示這一群粒子總的作用量。

在n+1維空間q1,q2,…,qn;t中,任兩點之間連線上動勢lq,t見拉格朗日方程的時間積分以真實運動路線上的值為駐值。

為什麼水喜歡往低處流,為什麼一根兩端懸掛起來的線會自然彎成一道優美的弧線,為什麼太空中的星體和水滴都不約而同地選擇球體這個形狀。這些有趣的現象背後,就是最小作用量原理。

這個原理用最通俗的話說就是,大自然是一個精明的經濟學家,它總會選擇最省力,成本最低的方法來構建這個世界。此時,如果你掌握數學中的變分法,那麼你就可以從最小作用量原理推導出牛頓第二定律。

近代物理中,最小作用量原理依然閃爍著光芒。廣義相對論告訴我們,在彎曲時空中,光依然會選擇最便捷的道路,而絕對不會去選擇一條最艱難的道路。而最小作用量原理也啟發了費曼,他提出了路徑積分量子化的思想,把量子場論的研究向前推進了一大步。

有了最小作用量原理,我們還會得到更本質的東西——對稱性。

什麼是對稱?對稱就是不變的東西!也就是說,經過一係列操作之後,不變的物理量,就是這種操作下的不變量,那麼這種物理量就具有了某種對稱性。

空間平移不變,對應的就是動量守恒,而時間平移不變,則對應著能量守恒。

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