第二十九章 物理的验尸报告

    这让江临想起了自己在第三次废土里,为了搞懂电磁感应的愣次定律,在帐篷里画了整整一天的受力分析图。

    那时候他觉得电和磁是两种截然不同的东西,只是偶尔会互相影响。

    但麦克斯韦方程组用最冷峻的数学语言告诉他。

    电场和磁场,根本就是同一枚硬币的正反面。

    变化的电场产生磁场。

    变化的磁场产生电场。

    它们在真空中交替激发,互相拥抱,然后以光速向外传播。

    这就是电磁波。

    这就是光。

    江临猛地转头,看向石屋那扇方形小窗外。

    暗红色的夕阳光芒正斜斜地洒在石桌上。

    这跨越了不知道多少光年,穿透了废土厚重的云层和悬浮微粒,最终落在石屋地面上的光芒,本质上就是电场和磁场在空间中的交响乐。

    他坐在石桌前,久久没有动弹。

    物理学的浪漫,在这一刻达到了顶峰。

    它不是写在诗句里的风花雪月。

    它是用最严谨的数学符号,写下宇宙运行的底层秩序。

    第六年的冬季。

    废土迎来了第一轮寒潮。

    江临在火塘边烤着火,暂时合上了电磁学教材。

    这具庞大而复杂的物理学尸体,经过他耗时将近一年的反复解剖验证,终于被他验出了第一层骨架。

    那些以前靠生吞活剥记住的公式,现在大多都有了坚实的微积分底座。

    他拿出时间胶囊的记录本,在最新的一页郑重地写下。

    【普通物理学,微积分主干,第一轮验尸完毕。】

    写完这句话后,江临本能地想在后面补上一句。

    【所有数学逻辑已打通。】

    可是笔尖刚落到纸上,他又停住,想了想,把笔放下,重新打开计算机。

    点开振动与波那一册教材的后半部分。

    那里有一节内容,他却始终没有吃透。

    多自由度系统。

    两个弹簧振子耦合在一起。

    三个质量块连成一排。

    甚至一整串原子在晶格里振动。

    单个振子的时候,他可以写出一个二阶微分方程,然后用高等数学里的方法把它解开。

    可一旦振子变成两个,三个,乃至无数个,方程就不再是一条线。

    而是一张网。

    每一个变量都牵着另一个变量。

    每一个自由度都在和其他自由度互相纠缠。

    他试着从最简单的两个质量块写起。

    左边的质量块有位移x?,右边的质量块有位x?,中间一根弹簧把它们拴在一起。

    方程很快写出来了。

    可问题也立刻出现了。

    第一个方程里不只有x?,还有x?。

    第二个方程里也不只有x?,还有x?。

    两个自由度象两根打湿的线,互相缠在一起。

    他当然可以用代入法硬消。

    硬算不是不行。

    可教材没有这么做。

    教材把它们写成了矩阵。

    然后告诉他,真正要找的,不是某一个质量块此刻在哪里,而是整个系统天然愿意怎样振动。

    矩阵,特征值,特征矢量,简正模式。

    江临盯着那些词看了很久。

    他明明已经看懂了每一个微分符号。

    明明已经知道弹簧的恢复力从哪里来。

    明明已经能推导单个振子的运动方程。

    可是当两个振子耦合在一起时,他忽然发现,自己不会看这个系统了。

    不是不会算某一道题,而是不会从结构上理解它。

    书上说,要把耦合方程写成矩阵形式。

    书上说,要查找系统的本征频率。

    书上说,每一个特征矢量,映射一种简正模式。

    这些字单独拆开,他都认识。

    连在一起,却象一堵厚重的墙,冷冰冰地横在他面前。

    江临忽然意识到,高等数学给了他一把锋利的刀。

    这把刀可以切开连续变化的血肉。

    可以处理速度,加速度,变力做功,电场分布,热运动统计。

    可是物理学真正往深处走,靠的不只是变化。

    还要看见结构。

    一个系统里有多少个自由度。

    这些自由度如何耦合。

    怎样把混在一起的运动分解成彼此独立的模式。

    怎样从一堆纠缠的方程里,找出真正支配系统行为的骨架。

    那副骨架,不叫微积分。

    那副骨

本章未完,请点击下一页继续阅读>>