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t时间以后这个波就会往右移动v·t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的集合,这样我们就可以用一个函数y=来描述它,对吧?”
函数就是一种映射关系,在函数y=里,每给定一个x,通过一定的操作就能得到一个y。
这一对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=,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=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。
既然用来描述波,所以波的初始形状就可以表示为。
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,也就是把初始形状往右移动了vt。
因此徐云又写下了一个式子:
=。
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=,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。”
“这是纯数学上的描述,但这还不够,我们还需要从物理的角度进行一些分析。”
“比如张力。”
众所周知。
一根绳子放在地上的时候是静止不动的,我们甩一下就会出现一个波动。
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