八路中文网

第六百四十章 蒙日-安培方程偏微分方程-《数学心算技巧》

第六百四十章 蒙日-安培方程偏微分方程(第1页)

常见于黎曼几何的非线性偏微分方程。

是一个极为艰深而复杂的偏微分方程,叫作复的nge-ampere方程。

魏尔说:“当时还没有足够的数学理论来攻克它。”

这个方程需要用动态图才可以演示出来。

卡拉比说:“一片贴在固定钢圈上的平坦塑料布。

假定这片塑料布既没有刻意拉紧,也不会太松,那么当我们推挤这片塑料布时,它所形成的曲面会怎么弯曲或变化呢?如果是在中央处拉开,它会造成正曲率的向上隆起,这种蒙日—安培方程的解是“椭圆”

型的。

反过来说,如果塑料布的中心向内弯扭,曲面会变成曲率处处为负的鞍形,而其解是“双曲”

型的。

最后,如果曲率处处为零,则其解为“抛物”

型。”

丘成桐知道,如果不管哪一种情形,要解的原始蒙日—安培方程都是一样的,但是必须用完全不同的技巧来解。

而上述三种微分方程里,我们分析椭圆型的技巧最为完备。

椭圆型方程处理较简单的静止状况,物体不随时间或在空间中移动。

这类方程用于描述不再随时间变化的物理系统,例如停止振动、回复平衡的鼓等。

不仅如此,椭圆型方程的解也是三种里最容易理解的,因为当把它们绘成函数时,看来是光滑的,而且尽管在某些非线性椭圆型方程中会出现奇点,但我们几乎不会碰到棘手的奇点。

双曲型微分方程描述的是像永远不会达到平衡状态的波与振动。

和椭圆型不同,这类方程的解通常有奇点,因此处理起来困难许多。

如果是线性的双曲型方程,我们还可以处理得相当好(线性指的是当改变某一变数的值时,另一变数的值会成比例变化),但如果是非线性双曲型方程,我们就没有有效的工具来控制奇点。

抛物型方程则介于两者之间,描述的是最终会趋于平衡的稳定物理系统,例如振动中的鼓,但因还未到达平衡状态,因此必须考虑时间的变化。

与双曲型相比,这类方程较少出现奇点,而且就算有,奇点也会慢慢趋于平滑,因此就处理的困难度而言,也介于椭圆型和双曲型之间。

然而,数学上的挑战还不仅止于此。

虽然最简单的蒙日—安培方程只有两个变数,许多方程则有更多变数。

有些方程已超出双曲的程度,有时称为超双曲型;关于这类方程的解,我们所知甚少。

卡拉比所说的:“一旦超出了熟悉的三种类型,我们就对方程的解毫无头绪,因为在此并没有物理世界的现象可资援引。”

由于这三类方程的难易度有所不同,迄今为止,绝大多数来自几何分析的贡献,都是关于椭圆型和抛物型的情况。

当然我们对三类方程都有兴趣,而且双曲型方程还有许多引人入胜的问题,像是完整的爱因斯坦方程。

只要还有余裕,数学家当然是非常想要解决的。


(第1页)

请关闭浏览器阅读模式后查看本章节,否则将出现无法翻页或章节内容丢失等现象。

最新标签

好书推荐:揉碎温柔为夫体弱多病和情敌在古代种田搞基建我有了首都户口暗恋指南星际双修指南我只是一朵云瑜伽老师花样多妈宝女她躺平爆红了你不能这么对我带着战略仓库回大唐背叛宗门,你们后悔什么?重生之护花痞少许你三世民国重生回到古代当夫子太子殿下躺平日常我的外甥是雍正公主 驸马 重生重生宠妻时光盗不走的爱人古穿今之甜妻混世小术士高手她带着全家翻身借一缕阳光路过爸爸偷了我的女朋友的东西后妈卷走40万失踪后续