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數(shù)學(xué)心

第二百五十一章 波動(dòng)方程問(wèn)題的解(波動(dòng)學(xué))

數(shù)學(xué)心 蔡澤禹 833 2020-08-24 08:48:46

  數(shù)學(xué)家開(kāi)始研究波動(dòng)方程。

  在聲學(xué),電磁學(xué)和流體力學(xué)中會(huì)應(yīng)用到。

  一般研究常見(jiàn)的一維弦振動(dòng)u-a^2u=f(x,t)。

  三維的波動(dòng)方程u-a^2uΔu=f(x,y,z,t)。

  達(dá)朗貝爾找到了齊次波動(dòng)方程的形式。

  也知道其微分變化形式和初始值都是很重要的。

  然后就該需要知道它的解,應(yīng)該是什么樣子了。

  通過(guò)方程可以模擬聲波,電磁波以及水波傳播情況,有重要物理意義。

  柯西知道很多微分方程或者是偏微分方程往往是很難找到解法的,但是柯西認(rèn)為只要有正確的辦法也可以輕松找到。

  因?yàn)檫@些方程本來(lái)就是波動(dòng)方程,所以可以把波動(dòng)方程描述出來(lái),就可以找到這個(gè)看此困難的解法。

  給定一個(gè)初始條件后,用特征線(xiàn)性法導(dǎo)出達(dá)朗貝爾公式。

  然后轉(zhuǎn)化成一階偏微分線(xiàn)性方程組,而這就是柯西的拿手絕活了。

  法國(guó)大革命期間,柯西不太平,總有麻煩纏身。

  拿破侖三世問(wèn)柯西:“我聽(tīng)說(shuō)你不愿意效忠前一任的國(guó)王,連我這一任的也不給面子。這是為什么?因?yàn)槟闶切е也ㄅ酝醭瘑幔俊?p>  柯西說(shuō):“以前我確實(shí)效忠波旁王朝,但是現(xiàn)在不一樣了,我只是認(rèn)為學(xué)術(shù)要自由,不能受到政府干涉。”

  拿破侖三世說(shuō):“這是為什么?效忠只是個(gè)儀式而已,你為什么這么在意?!?p>  柯西說(shuō):“這不是簡(jiǎn)單的儀式。要知道大學(xué)是一個(gè)知識(shí)的地帶,大家要尋求真理。如果有了政府官員的干涉,那不利于探尋真理,那就沒(méi)有一個(gè)可以改造人靈魂的地方了。”

  拿破侖三世說(shuō):“我發(fā)誓,絕對(duì)不會(huì)干涉大家去尋找真理?!?p>  柯西說(shuō):“你想想看,如果我像任何一個(gè)王朝效忠。而法國(guó)此刻的環(huán)境是每隔一段時(shí)間就會(huì)換一個(gè)王朝,那是不是下一個(gè)王朝就會(huì)秋后算賬?如果我像路易菲力效忠,那你們不會(huì)找我算賬嗎?如果你們要是被推翻,我要效忠你,我不也被下一個(gè)王朝給收拾了?連命都沒(méi)了,還哪有時(shí)間做學(xué)問(wèn)?”

  拿破侖三世聽(tīng)了覺(jué)得有理,就免除了柯西和另一個(gè)物理學(xué)家的效忠儀式。

  而柯西依舊沒(méi)有忘了自己的數(shù)學(xué)研究。

  他在研究成齊次波動(dòng)方程之后,開(kāi)始考慮非齊次波動(dòng)方程了。

  非齊次波動(dòng)方程,僅僅是在齊次波動(dòng)方程后加了一個(gè)函數(shù)。

  分成兩個(gè)問(wèn)題解決:

  第一個(gè)是求其中齊次的部分,這個(gè)泊松公式可以解出。

  第二個(gè)需要滿(mǎn)足一種齊次的條件。

  所以可以使用齊次化求解。

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