解读物理学守恒定律及三体的本质

胡良 原创 | 2018-09-06 16:40 | 收藏 | 投票

解读物理学守恒定律及三体的本质
胡  良
深圳市宏源清实业有限公司
摘要:N体问题是指在三维空间中给定N个质点,假设在它们相互之间仅只有万有引力作用;则在给定它们的初始位置及速度的边界条件下,它们运动轨迹如何。
关键词:三体,背景空间,相对速度,红移,对称性,场,相位
作者,总工,高工,硕士
The energy constant (Hu) is the smallest energy unit,Hu = h * C=Vp*C^(3), which reflects the intrinsic relationship between the vacuum speed of light (C) and Planck's constant (h).
1前言
N体问题是指在三维空间中给定N个质点,假设在它们相互之间仅只有万有引力作用;则在给定它们的初始位置及速度的边界条件下,它们运动轨迹如何。
对于三体问题来说,主要有三种分析方法,
第一类,是把天体的坐标及速度展开为时间分析表达式,建立轨道要素随时间的变化规律。
第二类,通过微分方程定性理论研究三体运动宏观规律;
第三类,直接根据微分方程计算天体在某些时刻的具体位置及速度。
例如,在一定边界条件下,将会有较简明的结果。
三个质点构成一直线,而边上的两个质点围绕当中一个质点运行;三个质点成三角形,围绕三角形中心旋转;二个质点围绕第三个质点旋转。
2三体问题的本质
当 N=1 时,就是单体问题;而单个质点的运动轨迹就只能是匀速直线运动。当 N=2 时,就是二体问题;这意味着,这两个质点的相对位置始终在一个圆
锥曲线上;具体来说,如果从其中一个质点上观测另一个质点,则另一个质点
的轨道一定是个园,椭圆,抛物线及双曲线的一支。
当 N=3 时,就是三体问题;三个质量,初始位置及初始速度都是任意的可视为质点的天体,假设在它们相互之间仅只有万有引力作用下的运动规律问题。例如,太阳系中的太阳,地球及月球的运动。可见,三体问题只是N体问题的特例。
具体来说,三体问题可划分如下几种情况,假设这三体由A质点,B质点及C质点组成。
第一种情况,
A质点及B质点构成圆的二体,其与C体的联系又可分为,园,椭圆,抛物线及双曲线的一支。体现为圆型二体边界条件下的三体问题。
第二种情况,
A质点及B质点构成椭圆的二体,其与C体的联系又可分为,园,椭圆,抛物线及双曲线的一支。体现为椭圆型二体边界条件下的三体问题。
第三种情况,
A质点及B质点构成抛物线的二体,其与C体的联系又可分为,园,椭圆,抛物线及双曲线的一支。体现为抛物线型二体边界条件下的三体问题
第四种情况,
A质点及B质点构成双曲线的一支的二体,其与C体的联系又可分为,园,椭圆,抛物线及双曲线的一支。体现双曲线型二体边界条件下的三体问题。

3物理学守恒定律与三体的内涵
两个质点加背景空间(相当于另一个质点)构成三体。
这意味着,对于一个质点(例如,两个更小的质点组成的质点)来说,如果其背景空间具有时间均匀性;对于物理学定律来说,过去,现在及将来,其物理定律保持相同;该质点就具有动能守恒定理。
对于一个质点(例如,两个更小的质点组成的质点)来说,如果其背景空间具有均匀性(空间是均匀的);体现为物理学定律在空间平移变换下是保持不变的;此时,该质点具有动量守恒定理。
对于一个质点(例如,两个更小的质点组成的质点)来说,如果其背景空间是各向同性的(空间没有一个特殊方向);任意取坐标轴方向,物理定律所对应的方程保持不变(体现与空间各向同性相对应的守恒量)。此时,该质点具有角动量守恒定理。
三体问题的内涵实际上体现了动量守恒定律,动能守恒定理,及量子数量守恒定律,体现了物理学的对称性原理。
 

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华南理工大学,硕士
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