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矢量场的“旋度”、“散度”……都具有 “维数”的区别与特征,如矢量场的“旋度”、“散度”都分别有“一维”、“二维”、“三维”、四维”……“N维”的区别与特征。 在这里为了便于讨论需要借用流体力学中的一些概念即“流线”、“流管”、“流场”、“源”、“汇”、“通量”……等专业术语。 鄙人 试图 用“流线”来类比“(电、磁)力场线” 用“流场”类比“力场”、用“源”、“汇”类比(正、负)“电荷”。 我们假定读者都已经对流体力学中的基本概念如 “流线”、“流管”、“流场”、“源”、“汇”等基本术语都很清楚,所以不必在此赘述这些概念的几何意义及物理意义。 有了这些基础,现在我们就可以尽情地展开讨论了…… 好了。现在可以言归正传了:我们刚才说 矢量场的“旋度”、“散度”都分别有“一维”、“二维”、“三维”、四维”……“N维”的区别与特征。 对于矢量场的二维的三维的散度与旋度,大家都很习惯,所以鄙人觉得最值得提出讨论的是矢量场的一维散度与旋度的特征;那么 究竟 怎样的矢量场才具有一维散度与旋度呢,其数学表达形式、几何形式及物理意义又如何呢? 笔者大胆 恬不知耻 无知无畏地 班门弄斧啦 首先提出自己的拙见仅供高手们参考与批判; 还由衷奢望也能得到高手们的畅所欲言的指责与赐教,谢谢! 我们是否可以首先联想到 无限长直筒状密绕恒流螺线管 内腔中分布着的一维磁场……之所以说这是一维磁场 就是因为(假定)这些磁感应线是用一簇平行(直)线描述的……尤其值得注意的是 这个一维磁场具有清晰的边界,即以螺线管壁为界。 如果这个螺线管壁并不属于几何界面,而是属于物理界面既具有一定的厚度,那么 这种一维磁场就具有(广义的)“一维旋度”,其数学表达式也最简单:(d/dr)×B,式中 r 表示无限长圆筒的径向位矢 。 依据 动生电场的规律有:E=B×V ,且对其两边取散度有(d/dr)·E =(d/dr)·(B×V )=[ (d/dr) × B]·V –[(d/dr) ×V]·B ≠0 因为虽然有(d/dr) ×V =0;但却有(d/dr) × B≠0 (d/dr)·E ≠0这个表达式表明 在K'系将观测到不等于零的一维散度的动生电场。 ……………………………………………………………………………………………………………………………… 顺便提请各位高手讨论:对于均匀无限长荷电直棒所激发的库仑场才具有二维散度;点电荷所激发的库仑场具有三维散度;无限大荷电平板所激发的库仑场具有一维散度。 只有一维散度的流场的流管才有均匀的横截面积; 自然地有 三维散度的流管为锥体具有一定的立体角,二维散度场的流管就似具有一定厚度的扇形,具有一定的平面角。 “源”就似正电荷,“汇”就似负电荷 。流线的端点或为“源”(始点)或为“汇”(终点)。流线上的任意一点都可被视为“源”和“汇”的叠加点。 …………………………………………………………………………………………………………………… 一维散度与一维旋度不仅简单而且很有“个性”,便于我们直观朴素地理解散度与旋度的(微分)几何意义,对人们理解平行速度场(具有一维旋度)的温度梯度的热温现象【此乃中科院的过增元院士的成名课题】,在此之前,我无法理解 平行直线流动介质中的速度场也可以维持特定的温度梯度,因为我误以为只有二维旋度流场中的介质才会出现径向温度梯度。 但鄙人至今尚未理解 一维旋度的流场 如何维持稳定的压强梯度密度梯度以及温度梯度 的?这似乎属于一种耗散状态? |