第19章 真正的“物理学” (3/4)
“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ω看成这个系统最重要的两个参数,它们之间,会不会有什么隐藏的简单关系?”
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,于是作用量 J =(1\/2π)∮pdq,立刻就能给出一个简单的尺度关系。
“E \/ω= const(常量),这里ω(t)= sqrt(g \/ l(t))。
“看懂了吗?在分析力学里,这个不变量叫‘绝热不变量’。
“对于一个缓变谐振子,能量与频率之比,守恒。”
那一刻,林允宁感觉自己的大脑像是被一颗子弹精准地击中了。
他呆呆地看着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”。
对方用的是精确、优雅的、能描述物理本质的“官方语言”;
而自己,用的是原始、笨拙、只能在特定条件下勉强沟通的“部落土语”。
他引以为傲的竞赛物理技巧,在真正的理论物理面前,脆弱得就像沙滩上堆砌的城堡。
一个浪头打来,便荡然无存。
这是他重生以来,第一次,在自己最擅长、最自信的领域,感受到如此彻底的、来自更高维度的碾压。
陈正平见他沉默,又在白板上随意写下一个结论,像把门再推开了一寸:
“既然 E\/ω不变,ω∝sqrt( g \/ l(t)),慢慢拉长摆长,ω↓,能量按比例下降。
“小角度下 E≈1\/2mgl Θ^2,所以角幅Θ会按Θ∝ l^(-3\/4)缩小。
“这意味着在实验台上慢慢放长绳子时,你会看到摆动的幅度肉眼可见地变小——这不是摩擦的问题,哪怕忽略阻尼也会这样。”
视频通话结束时,陈正平留下了最后几句话:
“师弟,记住,”
陈正平的声音仿佛从另一个世界传来,“顶级的物理学家,从不执着于解方程,那是数学家的事。我们寻找的,是宇宙规律背后的‘对称性’与‘守恒量’。
“这,才是物理学的灵魂。
“物理竞赛加油,等你来了金陵比赛,我请你吃饭,到时候带你看看真正的物理学是什么样子。”
这句话,像一颗种子,在他心中悄然种下。
吴建波还沉浸在自己的学生即将被金陵大学博士看中的兴奋中,激动地拍着林允宁的肩膀:
“怎么样允宁?是不是收获很大?陈
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