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佩奇小说网>学霸的模拟器系统>第19章 真正的物理学

第19章 真正的物理学(第2页)

但很快,他的笔尖停住了。

在列出运动的微分方程后,林允寧发现,因为摆长l是变量,方程里既有θ,又有l的一阶和二阶导数。

一展开,就是含时係数的二阶线性常微分方程,一个他从未见过的巨大怪物。

“硬算!”

他咬了咬牙,决定用最原始的武器战斗到底。

他开始尝试微元近似,將摆的运动拆解成无数个微小的、摆长近似不变的简谐振动片段,再试图將这些片段用积分强行缝合起来。

草稿纸很快就被密密麻麻的计算过程所填满。

时间一分一秒地过去。

吴建波在一旁看得心惊肉跳,他看著林允寧草稿纸上那密密麻麻的微分方程,內心焦急万分:

“疯了……这小子真是个疯子!他想用牛顿定律硬解!他这是要把自己往积分的泥潭里拖啊!可是……这思路,倒也不是完全不可行……”

但此时陈正平不说话,他也不好评论,只能眼睁睁看著林允寧的额角渗出了细密的汗珠,草稿纸被一次次划掉,新的方程又被写上。

那片小小的纸面,已经变成了一片乱麻,如同在泥潭里反覆挣扎过的战场。

十分钟后,林允寧才满头大汗地停下笔,得出了一个极其复杂的、带著积分號的近似解。

他將自己的思路大致和陈正平说了一遍。

屏幕那头,陈正平听完,露出了讚许的笑容:

“师弟,思路很强!能想到两步近似,小角度和绝热,还能用牛顿力学硬扛下来,你的基本功和数学能力,比我当初可强得太多了,非常了不起!”

他先是给予了充分的肯定,隨即话锋一转,提出了一个致命的问题:

“但是,你有没有想过,你这条路,虽然能走到终点,但走得太辛苦了。

“牛顿力学是把双刃剑,它给了我们最基础的武器,但也容易让我们陷入计算的泥潭。你刚才了十分钟,把所有精力都用在了『解方程上,对吗?”

林允寧下意识地点头。

“那我们换个问题,”

陈正平的声音带著一丝引导性,“虽然这个系统的能量不守恆,但在这个『缓慢变化的过程中,会不会有某个別的物理量,是近似守恆的?物理学家最喜欢玩的游戏,就是在混乱中寻找秩序,也就是寻找『不变量。”

不等林允寧回答,他继续深入:

“你有没有想过,把问题从『三维空间里,搬到『相空间里去看?把能量e和频率w看成这个系统最重要的两个参数,它们之间,会不会有什么隱藏的简单关係?”

他切换了共享屏幕,用手写板写下的解题过程。

“在哈密顿力学框架下看这个问题,同样只要做两步近似:小角度与绝热。这时它就是一个缓慢变频的简谐振子。把问题转化到『相空间里,计算它作用量的环路积分∮pdq,於是作用量j=(12π)∮pdq,立刻就能给出一个简单的尺度关係。

“ew=const(常量),这里w(t)=sqrt(gl(t))。

“看懂了吗?在分析力学里,这个不变量叫『绝热不变量。

“对於一个缓变谐振子,能量与频率之比,守恆。”

那一刻,林允寧感觉自己的大脑像是被一颗子弹精准地击中了。

他呆呆地看著屏幕上那行简洁到优雅的公式,再低头看看自己草稿纸上那如同在泥潭里摔跤般的计算过程,沉默了。

这不是“会不会”的问题。

这是两种截然不同的“语言”。

对方用的是精確、优雅的、能描述物理本质的“官方语言”;

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