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上一主题:相对论被证明在数学上是不自洽的 下一主题:新伽利略变换
又一个小问题
[楼主] 作者:王普霖  发表时间:2016/12/21 22:02
点击:0次

位移s对时间t求导数,写成ds/dt,它是速度v。速度v再对时间t求导数,写成dv/dt=d^2s/dt^2,它是加速度a。位移的量纲是L,速度的量纲是LT-1、加速度的量纲是LT-2。

同样,对位移求偏导数,比如∂^2x/∂t^2,其量纲也应该是加速度的量纲LT-2。

对此大家有不同看法吗?
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上一主题:相对论被证明在数学上是不自洽的 下一主题:新伽利略变换
[楼主]  [2楼]  作者:王普霖  发表时间: 2016/12/21 23:03 

这问题太简单了吧?
[楼主]  [3楼]  作者:王普霖  发表时间: 2016/12/21 23:42 

赵凯华、陈熙谋编著的《电磁学》第三版P569有这样一段关于电磁波电场矢量和磁场矢量的式子变换,我略去一部分和讨论无关的,仅抄录部分运算:

“∂E/∂z=-μrμ0∂H/∂t,∂H/∂z=-εrε0∂E/∂t (8.41)
(注:这里相对介质常数上的r是我补充上去的,特此说明)
在这里E和H两个场变量联系在一起,它们反映了变化着的电场和磁场互相激发、互相感生的规律。为了解这一联立方程,只需将一个式子对z取偏微商,另一个式子对t取偏微商,便可把一个场变量消去。消去H的方程为
∂^2E/∂z^2-εrε0μrμ0∂^2E/∂t^2=0, (8.42)
同理,消去E的方程式为
∂^2H/∂z^2-εrε0μrμ0∂^2H/∂t^2=0。 (8.43)。”
引用完毕。

我现就(8.42)讨论一下(8.43结果一样):
我们知道电磁场在介质中的传播速度是V=1/√(εrε0μrμ0),εrε0μrμ0=1/V^2
因此(8.42)式可以写成
V^2 ∂^2E/∂z^2=∂^2E/∂t^2
还能不能写成
V^2 ∂^2E/∂E^2=∂^2z/∂t^2?
进而继续写成
V^2=∂^2z/∂t^2?
如果能,这样写没问题的话,左边是两个速度量纲的乘积L2 T-2,右边是一个加速度的量纲L T-2
这个式子的左右量纲不一致。

问题出在哪里?请教大家了!
[楼主]  [4楼]  作者:王普霖  发表时间: 2016/12/22 10:49 

是我的运算出的问题,还是原来式子有问题?

谁是数学家?
[楼主]  [5楼]  作者:王普霖  发表时间: 2016/12/22 15:36 

谁都说不出来吗?
[楼主]  [6楼]  作者:王普霖  发表时间: 2016/12/22 17:01 

我九分九怀疑是运算上出的问题,但是似乎数学上又允许对微分算符进行这样的操作,这就陷入了困局。如果这个运算是合法的,那原来的电磁方程式就有问题。
 [7楼]  作者:高松山  发表时间: 2016/12/22 18:52 

3楼应该是V^2=∂z^2/∂t^2
 [8楼]  作者:高松山  发表时间: 2016/12/22 18:52 

你的3楼不对,应该是V^2=∂z^2/∂t^2
 [9楼]  作者:高松山  发表时间: 2016/12/22 19:01 
 [10楼]  作者:高松山  发表时间: 2016/12/22 19:02 

d^2s/dt^2与ds^2/dt^2不是一回事,前者是d(ds/dt)/dt而后者是(ds/dt)^2
 [11楼]  作者:高松山  发表时间: 2016/12/22 19:02 

d^2s/dt^2与ds^2/dt^2不是一回事,前者是d(ds/dt)/dt而后者是(ds/dt)^2
 [12楼]  作者:高松山  发表时间: 2016/12/22 19:24 

7楼8楼严格说来是不成立的,但这里仅仅是为了解释单位问题不得不做的假定。
 [13楼]  作者:高松山  发表时间: 2016/12/22 19:26 

实际上严格说来v^2=ds^2/dt^2而不是偏导。
[楼主]  [14楼]  作者:王普霖  发表时间: 2016/12/22 20:44 

习惯上,分子上将微分的阶数“^2”写在微分符号d或∂后面,如d^2s、在分母上写在变量后面,如dt^2。这个阶数并不是二次方的意思,如人不会把二阶微分dt^2写成2tdt。
 [15楼]  作者:高松山  发表时间: 2016/12/22 20:45 

呵呵,严格说来我的V^2=∂z^2/∂t^2也是不对的,不过这里仅是解释单位的问题。
[楼主]  [16楼]  作者:王普霖  发表时间: 2016/12/22 21:01 

所以,这里肯定还隐藏着点儿什么。
[楼主]  [17楼]  作者:王普霖  发表时间: 2016/12/22 21:01 

【7楼】的说法有道理
V^2=∂z^2/∂t^2=(∂z/∂t)^2
这样方程可进一步简化成
V=∂z/∂t

但是,∂z^2并不等价于(∂z)^2,,∂t^2也不等价于(∂t)^2。
 [18楼]  作者:高松山  发表时间: 2016/12/22 21:21 
 [19楼]  作者:高松山  发表时间: 2016/12/22 21:24 

接10楼:
d^2s/dt^2与ds^2/dt^2不是一回事,前者是d(ds/dt)/dt=d^2s/dt^2,而后者是(ds/dt)^2=ds^2/dt^2

其中前者的d^2s与后者的ds^2不一样,但前者后者的分母是一致的都是dt^2
[楼主]  [20楼]  作者:王普霖  发表时间: 2016/12/22 21:24 

你的意思分母上的dt^2=(dt)^2
 [21楼]  作者:高松山  发表时间: 2016/12/22 21:27 

嗯!dt^2=(dt)^2
[楼主]  [22楼]  作者:王普霖  发表时间: 2016/12/22 21:28 

你的意思分母上的dt^2=(dt)^2
 [23楼]  作者:高松山  发表时间: 2016/12/22 21:31 

嗯!
 [24楼]  作者:高松山  发表时间: 2016/12/22 22:01 

这老头真够逗的,我说的不及时的话,他又开始反电磁方程式了。。。。。。
唉!这老头还真以为世界上的科学家是吃干饭的。。。。。。
[楼主]  [25楼]  作者:王普霖  发表时间: 2016/12/22 22:08 

简化到最后,两个方程都简化成了一个
V=∂z/∂t
[楼主]  [26楼]  作者:王普霖  发表时间: 2016/12/22 22:08 

那这两个方程就没什么可解的了
V^2=∂z^2/∂t^2=(∂z/∂t)^2

V=∂z/∂t
[楼主]  [27楼]  作者:王普霖  发表时间: 2016/12/22 23:02 

【24楼】:
我讨论问题是为了学习,而不是像朱顶余那样为了出头。我认识的东西多了,可以教我的孙子,给他辅导功课。我的孙子12月19日刚降生。
[楼主]  [28楼]  作者:王普霖  发表时间: 2016/12/22 23:02 

不过我很谢谢你!
我领悟了用一个等式可以分别推导出两个电磁微分方程的方法:

设电磁波沿z方向的波速是V,则V=∂z/∂t……(1)

V^2=(∂z/∂t)^2

V^2=∂z^2/∂t^2……(2)
由(2)可以恒等导出两个式子

V^2 ∂^2E/∂^2E=∂z^2/∂t^2……(3)

V^2 ∂^2H/∂^2H=∂z^2/∂t^2……(4)

再从(3)、(4)分别导出
∂^2E/∂z^2-εrε0μrμ0∂^2E/∂t^2=0……(8.42)

∂^2H/∂z^2-εrε0μrμ0∂^2H/∂t^2=0……(8.43)
成为方程组。

[楼主]  [29楼]  作者:王普霖  发表时间: 2016/12/22 23:23 

事实上,我把这里的E换成任何一个符号,A、B、C……,都可以通过我的式子(1)恒等推出(8.44)、(8.46)……(8.4N),成为有更多未知数的方程组。

真是世界真奇妙,不推不知道。

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