突然知道为什么牛顿力学只需要二阶导数了
其实牛顿先生定义出F=ma,只是一个伟大的巧合
具体原因是这样的:对于一个在一维空间运动的物体,可以定义在所谓相空间(phase space)上的点s=(x, v),用来描述物体运动状态
位置x很显然是状态的一部分;而速度v当然也是——因为同一个位置,速度不同的物体运动状态不同
那么问题来了,为什么运动方程里要出现加速度?为什么加速度成为运动方程的必要部分,而不是加加速度的(位置的三阶导数)及以上?
答案很简单,因为为了计算s在相空间的轨迹,你需要计算s对时间的导数,也就是ds/dt,这将是一个矢量场
而场的分量,实际上就是ds/dt = d(x,v)/dt = (dx/dt, dv/dt),也就是所谓的ds/dt = (v, a)
加速度就这么出来了。
和质量无关,和力也无关。毕竟在经典力学中,哈密顿表述和拉格朗日表述中都不存在F这一项,只有相互作用的势能
描述物体运动状态的相空间具有多种特殊性质,比如不可压缩,刘维尔定理,路径唯一定理,0散度定理等等。
从这些性质出发,最终可以证明拉格朗日量最小作用量原理。
也就是d(int(L)) = 0
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