第(1/3)页 很久很久以后。 小麦在自己的回忆录《他改变了剑桥》中提及今日的实验时,曾经很亲切的写下了一句话: “囸孨閁,罗峰!” 这句话包含了小麦极其复杂的情感,简称就是社死到抠脚的尴尬。 毕竟在场的除了小麦本人和徐云之外,还有阿尔伯特亲王、法拉第、以及焦耳等一系列物理书上的单位...... 当然了。 此时的小麦还是个非常憨厚的小青年,还没意识到自己做了一件多么中二的事情。 念完这句话后虽然有些脸红,但还未产生后来那种想要一斧头劈死徐云的地步。 随后他将这张纸片交还给徐云,问道: “罗峰先生,我们接下来要做些什么?” 徐云看了他一眼,语重心长的拍了拍他的肩膀,说道: “不是说了么,解开电磁世界的封印呗。” 小麦: “.......” 随后徐云表情一正,带着他来到法拉第等人面前: “法拉第先生,根据当初肥鱼先祖的思路,我们接下来要做的一共有两件事。” 法拉第等人做洗耳恭听状。 徐云竖起一根手指,解释道: “首先是推导,其次是实验。” “推导?” 法拉第扶了扶眼镜,重复了一遍这个词,对徐云问道: “推导什么东西?” 徐云没有直接回答问题,而是反问道: “法拉第先生,我听说您曾经提出过一个理论,也就是电荷的周围必然存在有电场,对吗?” 法拉第点了点头。 学过物理的同学应该都知道。 法拉第最早引入了电场概念,并提出用电场线表示电场的想法。 同时还利用磁铁周围的铁屑模拟了磁感线的情况。 徐云见说微微一笑,压制住心中的情绪,尽量面色平静的说道: “我们接下来要推导的,就是电场中存在的一种东西。” 随后他拿起纸和笔,在纸上画出了一道波浪图。 也就是正弦函数的图像。 接着他在图像上画了个圈,对法拉第等人说道: “法拉第先生,我们研究物理,目的就是为了从万千变化的自然界的各种现象里,总结出某种一致性。” “然后用数学的语言定量、精确的描述这种一致的现象。” “比如牛顿先生提出的f=ma,1824年热力学的△s>0、读者=帅逼美女等等.....” “那么问题来了,在我们现有的世界中,有没有一道数学方程可以描述波呢?” 法拉第等人沉默片刻,缓缓摇了摇头。 波。 这是个生活中非常常见的词,或者说现象。 除了柰子之外,石头掉进水里产生的是波。 抖动绳子出现的也是波。 风吹过湖面产生的还是波。 早先曾经介绍过。 1850年的物理学水平其实并不低,此时的科学界已经可以测量出频率、光波长这些比较精细的数值。 无外乎描述的单位还是负几次方米,不像后世那样有纳米微米的说法罢了。 在这种情况下。 自然也曾经有不少人尝试研究过波,远的有小牛,近的有欧拉。 但遗憾的是。 由于时代思路的局限性,科学界一直没能推导出一个标准的、可以描述波规律的数学方程。 不过眼下徐云问出了这种话...... 莫非....... “罗峰同学,难道肥鱼先生已经推导出了波运动的数学表达式?” 徐云依旧没有直接回答这个问题,而是继续在纸上写了起来。 他先在之前绘制出的函数图像上做了个基础的坐标系。 又在x轴方向上画了个→,写上了一个v字。 这代表着一个波以一定的速度v向x轴的正方向运动。 接着徐云解释道: “首先我们知道,一个波是在不停地移动的。” “这个图像只是波在某个时刻的样子,它下一个时刻就会往右边移动一点。” 法拉第等人齐齐点了点头, 这是标准的人话,不难听懂。 至于波在下个时刻移动了多少也很好计算: 因为波速为v,所以Δt时间以后这个波就会往右移动v·Δt的距离。 随后徐云在其中一个波峰上画了个圈,又说道: “在数学角度上来说,我们可以把这个波看成一系列的点(x,y)的集合,这样我们就可以用一个函数y=f(x)来描述它,对吧?” 函数就是一种映射关系,在函数y=f(x)里,每给定一个x,通过一定的操作f(x)就能得到一个y。 这一对(x,y)就组成了坐标系里的一个点,把所有这种点连起来就得到了一条曲线——这是货真价实的初一概念。 接着徐云又在旁边写了个t,也就是时间的意思。 因为单纯的y=f(x),只是描述某一个时刻的波的形状。 如果想描述一个完整动态的波,就得把时间t考虑进来。 也就是说波形是随着时间变化的,即: 图像某个点的纵坐标y不仅跟横轴x有关,还跟时间t有关,这样的话就得用一个二元函数y=f(x,t)来描述一个波。 但是这样还不够。 世界上到处都是随着时间、空间变化的东西。 比如苹果下落、作者被读者吊起来抖,它们跟波的本质区别又在哪呢? 答案同样很简单: 波在传播的时候,虽然不同时刻波所在的位置不一样,但是它们的形状始终是一样的。 也就是说前一秒波是这个形状,一秒之后波虽然不在这个地方了,但是它依然是这个形状。 这是一个很强的限制条件。 既然用f(x,t)来描述波,所以波的初始形状(t=0时的形状)就可以表示为f(x,0)。 经过了时间t之后,波速为v。 那么这个波就向右边移动了vt的距离,也就是把初始形状f(x,0)往右移动了vt。 因此徐云又写下了一个式子: f(x,t)=f(x-vt,0)。 接着他看了法拉第一眼。 在场的这些大佬中,大部分都出自专业科班,只有法拉第是个学徒出身的‘九漏鱼’。 虽然后来恶补了许多知识,但数学依旧是这位电磁大佬的一个弱项。 不过令徐云微微放松的是。 这位电磁学大佬的表情没什么波动,看来暂时还没有掉队。 于是徐云继续开始了推导。 “也就是说,只要有一个函数满足f(x,t)=f(x-vt,0),满足任意时刻的形状都等于初始形状平移一段,那么它就表示一个波。” 第(1/3)页