第三百七十三章 裡奇的流形(流形)_數學心_思兔 
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第三百七十三章 裡奇的流形(流形)(1 / 1)

1884年,裡奇庫爾巴斯托羅(riicurbastro)開始了關於絕對微積分(abtedifferentialcalcus)的工作。

1900年,列維齊維塔(levicivita)和裡奇庫爾巴斯托羅(riicurbastro)出版了《絕對微積分方法及其應用》(éthodesdecalculdifferentialabetleuresplications),其中他們建立了張量理論,15年後在廣義相對論中用到。

列維齊維塔對裡奇說“想要確認是不是拓撲學等價,也需要經過拓撲等價變化得來的。”

裡奇說“等價變換的過程,就意味著這個東西需要做一個改變了,尤其是曲率會有改變。”

列維說“聽起來好複雜啊,能夠完成嗎?”

裡奇說“會的,複雜但不意味著做不到,一個有曲率的流形,可以用埃爾米特度量來表示,曲率的變換,僅僅是那些上三角矩陣中數字的變換而已。”

列維說“我們可以嘗試的去掌握這種變換。”

裡奇想拿熱學做類比,但是實際不成熟,腦中想了想之後,還是壓下去低調的說“沒錯,到時候等價拓撲流形變換,就是埃爾米特流形度量矩陣裡數字的變化而已。那個時候,我們可以使用這個工具去構造。”裡奇突然在想,很多熱力學中的複雜變化跟這個裡奇流變化也有關係,而且埃爾米特度量矩陣中的數字,有了一種類似於玻爾茲曼公式中的熱學信息的秩序感,那麼熱學中的無序變化,就是熱學中埃爾米特度量的數字信息的變化,從這個數字上可以反映出有序到無序的不可逆性,就類似了棋盤和擺牌這種模型了。

列維說“然後用它可以完成一係列的拓撲手術,構造幾何結構,把不規則的流形變成規則的流形。這個可以應用在力學中,力學可以讓材料發生變形。力學幾何解釋就是,內在的曲率變化就是封閉流形的度規變化的原因。把局部內在轉動歸結為封閉流形位形幾何演化的內在原因。”

裡奇覺得力學的比喻是十分恰當的,而且還找到了變化的單元,借助這個局部轉動的概念,就可以像壘積木一樣的搭建一個流形大廈了。

同時他認為可以從兩個角度來解釋“對連續介質力學而言,對dgdt可以作出應變的對應解釋。而在幾何上,對於曲率變化,可以做出局部內在轉動的解釋。”

列維說“所以,把局部內在轉動歸結為封閉流形位形幾何演化的內在原因。如果這個內在轉動不為零,則封閉流形會演化下去,隻到達成一個平衡位形。”

一般而言,外部的物理作用由一個泛函f引入,從而,完整的、在外場作用下的rii方程為

dgdt2riig2ddfr。

這樣,對特定的外場,就有一個特定的平衡位形。

與連續介質力學不同,應力的概念被一個依賴於曲率的泛函局部二階微分特性給定了。

這多少與格林應力是等價的。

而在連續介質力學中,一個長期以來的難題是如何定義物質微元的幾何屬性。

這個物質微元是封閉的3流形。

從而,rii流方程把微元閉流形的變化與連續介質的宏觀位形變化連續了起來。

而在經典的連續介質力學中,微元物質是被隱涵的假定為三個1流形的直和。

那是最為簡單的情況,這是特例。此時,各向同性假定是必須引入的。

但是,各向異性就象一個幽靈,緊隨大變形而來,如接受,就與前提矛盾;如不接受,又與客觀事實矛盾。因而,理性力學一直在這個問題上糾結不清。

在上世紀50年代後,一個流形的概念是把物質微元看成是一個2流形與一個1流形的直和。這就是所謂的有極介質。它的最終成果就是液晶。

一個更為普遍性的介質是具有某種旋轉對稱性的各向異性介質。(旋轉對稱軸是1流形,旋轉曲麵是2流形。)

對任意的微元為3流形的介質,唯一的辦法是引入先天性的3個獨立矢(或者是任意的3流形g0。)而這就是rii流。

這樣的一種描述才是現代材料科學所需求的連續介質力學的最基本的理論體係。

我國力學家陳至達建立的理性力學理論體係事實上就是按引入先天性的3個獨立矢來構造的。

但是,隻完成了幾何部分,沒有建立相應的外場介入形式,而rii流方程恰恰是一個最為有力的補充。這樣,一個更為深刻的理論構造方向就大門洞開了。

事實上,truesdell,noll,等等的後期理性力學一致的指向連續介質力學的微元物質概念。

我們能夠看到的是rii流概念建立於上世紀80年代,在幾何上並沒有超前於理性力學。但是,在物理原因的描述上的確是超前於理性力學。

換句話說rii流概念為理性力學與現代物理的結合打開了一扇大門,而陳理性力學是與rii流概念協調的變形力學體係。我走在了正確的道路上。這是值得自豪的。

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