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USS_Yoshino
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“设想有个5岁的小孩叫Hamilton。他非常聪明,对数学十分精通,可以熟练使用微积分计算。但他对物理学一无所知。我们问他这样一个问题,关于重力场中物体的运动轨迹。对他来说,这个轨迹可以是连接初、末位置的任意曲线,因为他并不知道有牛顿运动定律的存在。现在我们给Hamilton进一步的信息,这个运动轨迹是抛物线。于是,这个聪明的小孩开始思考,为什么抛物线如此特殊。他发现,抛物线轨迹的二阶导数始终等于一个常数(重力加速度),我们知道,这实际上是牛顿运动方程。但对这个小孩来说,这只是一个普通的微分方程,因为对任一轨迹求两次导数后总可以得到一个二阶微分方程。经过反反复复的尝试和大量的计算,最后,聪明的Hamilton很肯定地告诉我们说抛物线之所以特殊,是因为抛物线是所有轨迹中能够使“坐标的一阶导数平方减去2倍的坐标本身”这样一个量对时间的积分取最小,并且他还以他的好朋友Lagrange的名字命名了这个量。这样,对于Hamiton来说,他在对牛顿运动定律一无所知的情况下,独立发现了一套关于物体运动的动力学规律——真实的路径总是使Lagrange函数对时间的积分取极小。在真实的历史上,如果Hamilton出生在牛顿以前,很可能我们今天的物理学中就没有牛顿运动定律和力的概念了。”
2011年02月04日 15点02分
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