那这两种坐标从数学表达式上是它区别就是对时间的导数体现在在物质描述当中,它是以追踪粒子追踪物质点为描述的对象,所以他这个X是从起到了标示物质点的作用,因为他是在初始构型当中坐标,它对物质点其实有一个标识的作用,所以他跟这个大X对时间和时间相对于时间他不变化,所以它整个函数对于时间的求导就是偏派比先 T δΦ/δt但是空间描述这里面是用当前构型当中的坐标来描述,所以他是时间的函数,他整体对时间的求全导,它是还要对X求导,然后X再对 T 求导。
你就用你刚才的梁的例子,你的梁你不是讲了它到底要干什么了吗?你就用刚才梁的例子。梁的例子。因为比如说我在有一个特定的工作频率,这个梁,就是我有一个输入有一个特定的工作频率。那在这个工作频率当中,我需要对它,我需要满足它的振幅和这个就是包括一些分线性的因素,我要降低到最小。那怎么控制呢?其实就通过实际是通过它你材料的几何参数、物理参数来控制。但实际上控制的方程就是它的运动学方程,就是我得出来的这个固体动力学的方程。就比如说你,因为你现在你现在给的所有变量里头没有这个这个外界的动,外界的这种叫做什么来着就是扰动引起的响应完全没有啊。要有没有。没有啊你这里哪个方程里头包含了外界扰动引起的响应啊啊这固体现在都是这个体系本身的方程。啊你现在的方程都是这个体系本身的方程,你没有一个外界扰动引起系统响应的方程。有老师,这个这个方程其实就是有外界扰动响应的方程,就比如说他根据牛顿定律来建立,其实他是有外力的,有激励的。你现在的牛顿定律是这个体系他自己的力的牛顿定力,就是你现在的力都是通过这个体系内部的一个小微元和另外一个小微元的相互作用的方式来写出来的,都是通过连续性方程啊等等这种方程写出来的,啊啊是哪里有外界响应啊?有这个 F = MA比如说他根据动量这个你的就是你的定律吧。为什么外界外界的这个这个东西肯定是个F呀。啊因为你现在想讨论的问题是有一根梁,梁外面如果有一个随机扰动这个随机扰动在特定频率下会不会被放大?是吧啊对对啊然后你的方程怎么解决这个问题的?那就看不出来。那就是通过这个方程来讲。不可能啊你在你在这个梁里面可以做一个这个啊比如说啊应力的啊分布函数,密度的分布函数,反正你想要什么样的这些这些核心量的分布函数,你都可以写进去对吧。行啊这个分布函数他没有对外界的响。有这个分布函数,他这里是有输入激励的。就是因为比如说就是那会说的牛顿定律,这F里就有这个外界输入来。来你告诉我你告诉我你写下来的这一堆这一堆各种这个这个还函变端或者是什么应变张量,哪个里头包含了这个这个外界的扰动里面就包含可能的扰动加进来了。这个里边是比如说这个应力,其实它应力就和外界载荷有关系。因为你如果没有外界载荷和它外界引入的随机扰动,老师你说什么我没听清楚,最后一句。我现在是一个外界的随机扰动,我现在问问题是一个外界的随机扰动是否会造成我这个梁的剧烈的形变?你现在建立的方程是在这个系统的内部建立的。我问他们跟你回答这个问题的联系是什么呀?这个内部其实也是有外激力的,这个内部就是你它比如说它体现在它体现在我我再把这个例子说具体一点比如说它是一根悬臂梁,左边边界条件是固定的,右边是自由的,但是我在自由端这加一个。就是在整体上加一个加一个加一个那个sin 函数或者cos函数或者加个随机力。没问题,加在哪呀?在你这套体系体系里头。那如果如果是这种,就是它加个集中力的话,其实它这属于在边界条件里,没在这个方程的主体里,但是我要可以。
2.2 误解学科定位
质问 学科责任
所以我问你的事情就是说你看你告诉我说这个这个连续介质力学就为了得到方程,这有这样的吗?然后我接着问你说得到方程你想解决什么问题啊?你说比如说可以来讨论这个随机共振的问题。好,那我说你你得到这个方程又怎么来解决随机共振的问题啊?你告诉我将来要在边界条件上随机再加上一项。啊老师就是我再举个例子,它可以在边界条件上加个力,它这个相当于是你可以把他按边界条件处理,但是另外一种你可以加个体力或者是分其他的面的分布力,那这样在这个方程当中就有体现了。就是你取微段的时候这根本就不是我所关心的,你根本没听清楚我问的问题。我问的问题是你把这个学科定位成就是为了得到方程然后接着我逼问你说得到方程又要怎么样呢?你说比如说有一个类似于随机共振的问题,然后我们要来做研究。那么我们想怎么做呢?比如说可以在这个方程里头再加上一个一个那个边界条件的或者其他方式加进去的微扰项。没问题啊这些很对啊,但是但是你把它直接就定位成我也不用解决什么问题,我就是为了得到一堆连续介质的方程,这是这个学科干的事情吗?我个人认为这是他最主要的工作,就是他是为了统一这些方程。他最主要的核心是它统一这个方程。这个学科的目的就是为了统一这些方程,啊就是用我能告诉你说那个牛顿力学的目的就是得到 F 等于 MA 吗?这个学科就是为了得到 F 等于 MA是我 F 等于 MA 综合了所有的力学。我的意思是说他得到方程是第一步,就是这个连续介质力学。对于他这个学科来讲,他最主要的工作是得到这个方程。然后这个方程的作用是在工程上应用,或者是在现实当中解决实际问题。但是它这个模型求解包括实际问题的求解,其实也广义上来讲也属于连续介质力学,但是它不是连续介质力学的最核心的内容。这是它连续介质力学的理论或者说数学模型里头最核心的内容,啊它不是这个学科里头的责任。
力学学科责任
这好像你就好像力学它的核心内容确实是 F 等于 MA,但是这不是力学这个学科的这个学科责任,我为了得到 F 等于MA 。
oh明白了吗?就好像有个人来学力学我告诉他力学就是 F = MA然后他学回去了有啥用啊?他为啥要知道F为啥要算出A?真正重要的地方在于,当他看见力学的问题的时候,你得让他想清楚这个力学的问题,他其实是个 X of T 的问题,然后是个 V of T 的问题,然后是个 a of T 的问题。原则上你可以不断的这个一阶阶导数求下去。但是物理的现实就告诉你,我通常找到 A of T 的时候,我已经和外界相联系了。那个相联系的渠道就是力。也就是说这个 F 等于 MA之所以成为力学的核心方程是偶然的。当然也有他的必然,他的必然在于这个对称性的问题,但是你忘掉更大层次上的必然,他是偶然的。是因为现实世界当中, F 只需要连接到 X 的两阶导数,所以他的核心不在于这个,而是明白说为什么明明我关注的是一个东西的运动,我怎么就落到这个 F 和 A 的点上了呢?是因为你关心他运动的时候,自然你要关心 X of T然后由于你要关注在某个外界条件下怎么变,所以将来必定有一个类似于F的东西,或者说类似于 H 的东西,它连着那个 X这才使得系统的状态发生变化。而当我去找那个H的东西和X的东西具体表现为什么样的时候,偶然的我发现H将来我就要对它做偏导数,求完之后呢他成了力。然后那个X呢我要对它求这个对时间的两阶导数我发现求完之后他是A这两个东西他是联系在一起的,所以 F 等于 MA才成了力学这个数学模型核心知识的体系,而不是力学这个学科他的目的。
目的 教会建模思路
他的目的不是给你建立一个一个一个描述物体运动的方程F = MA 。他的目的是告诉你说在一个什么样的外界情况下,那个外界可以是个H可以是个F,那么我这个系统他的运动状态,所谓运动状态就是 X of T 的函数,它将来会发生什么变化?看清楚这个区别了吗?好,
纠正 错误认识统一
老师我不知道我理解对不对?就是如果换个角度讲,就是这换个思路是,那我应该是以固体、流体热力学、电磁学他们的共同,这有存在是否有什么共同特征来提问,就来展开比如说他们都是连续介质,然后他们描述方式都可以用微分微原体的方式微积分的方式来描述。那我有没有可能有一种描述方式在某些量上统一,然后再展开。老师我不知道我。稍等,我先,我先先先把一个那个小小的问题先先给你揪出来,就是上面的流体力学、固体力学、流变学这个都是你统一的对象,但是热力学和电磁学不是你统一的对象,他不过就是你为了建立他们统一他们的理论所要用到的物理学知识。明白他们的区别了吗?就是你不解决任何热力学和电磁学理论的问题,那是他们的事情,你只不过甚至你应该把力学也写上去,你只不过用力学、[31:47.533-31:48.199]
热力学和电磁学当做工具来解决固体、流体力学和流变学里头的问题。老师是这样就是因为我在学这个课程的时候,其实我们学力学的,他也不去学电磁学也,也虽然他这个连续介质里面有电磁学,但是我理解他是因为他主要体现在这个可变形体运动学当中,他他这个。无论你出现在哪,你不解决那些学科的问题,那些学科不是你统一他们的对象。哦有本事你告诉我一下你你把电磁学的麦克斯我方程改成了,改成了麦克斯韦一撇方程吗?你把 F=MA 改成了 F = MAA 吗?但是我我意思说他们在某种程度上有统一的。有这个共同的部分,比如说他们都是研究这这个在看......只你只盯着上面那几个字看。这个东西是由连续介质力学统一的吗?所谓一个A学问统一了,一个B和C学问什么意思呀?就是B和C学问各自研究的东西,不用再分开研究了,只要在我A里头,我就回答了你的问题了,这叫统一。啊你现在是统一吗?okay你会去问,说哎我连续介质力学关心热力学第二定律是不是对或者我有没有一个新的定律我可以替代热力学第二定律,这个事情你关心吗?嗯没有?那这叫统一吗?ok这叫运用,不是统一。你是用热力学、电磁学和力学的东西来统一的解决流体力学、固体力学和流变学的问题。老师这可能用统一描述不对。但是他这个连续介质力学里边还不是就是您说的这个类似于多物理场这个问题,但是他还不完全是这个意思。就是他比如说我举个例子,比如说这种[34:34.666-34:36.066]
他在数学上描述就可变体运动学中描述在一个空间域当中,这个量他的变化它等于这个等于一个体积分,就是它这个域当中产生的量和你边界流入流出的差值。它就这种描述其实可以用于固体流体,然后也可以用于热力学,也可以甚至包括电磁学,他是有在某些点上是这样,就是他会有通用的表达。
批判 错误认识通用
那玩意他用通用是你连续介质力学来教我通用吗?嗯那玩意就是个数学的定理,叫高斯定理。啊是,用你连续介质力学来教我通用吗?是,我电磁学是也经常用这个,这这个办法难道是我从你连续介质力学里头学的?就是他可以从微积分里学,也可以从连续介质力学,这里也有。明白问题在哪了吗?啊老师,我明白,您说这个统一的。一个学科在干点什么事情,解决什么问题你是不清楚的,你只不过学会了类似于 F = MA 的东西。
力学核心
力学永远不是 F = MA ,F = MA 只是力学核心理论的核心。而力学作为一个学科。更加重要的事情,是,我得让你知道为什么本来我关注的是个运动的问题,将来它会怎么动的问题,最后我的数学理论落实到F = MA 上来。
而且一旦明白这个之后,你倒过来,你往下走,你才会发现说原来我为什么要关心这样一些量,我为什么要去构建他们之间的方程?要不然你的整个理论就是相当于从 F = MA开始学 F = MA有啥用啊?是给我个F我信不信都可以把这个A求出来,然后假设为我为什么方程的求解学会了,我也都能把这个 x、t 求出来。so what你学力学学到的最高境界就是随便给我一个啊不给我一个f我能够把这个 X of T 求出来,然后呢,你就学会了力学吗?再说你要是这么个目的的话,为什么要学物理啊?我教你求解微分方程不就够了吗?我告诉你一个 F ofxt然后呢我再告诉你这个东西是等于 MA, A 是等于 X 的两点的导数。所以我就得到了一个微分方程,F ofMX 的 ... 对吧?然后我说从今往后你就学会怎么去求解这个微分方程,然后求解也反正也不是我的事情。我告诉你你可以用xxx或者用计算机程序扔到计算机里头就去求解吧.好了,难道我们学力学是为了学会这么个玩意,已知一个F能够求出X来,而且核心就是从F求出A然后从列出方程以后怎么求解呢?又完全由由计算机软件去求,然后这就是你觉得物理学学力学该学会的东西吗?你现在想想,这个类比是不就是这么个关系?你现在教这里头所有的东西就是天上掉下个馅饼,叫D或者叫W相当于我这里的F,然后我告诉你说这几个量之间可能会有关系,所以就是F等于MX的两点。然后下面的反正方程也不用去求,扔到计算机里去求就完了。
比如说弹簧这个的上面的运动对吧,我把它变成[50:16.566-50:17.366]
负-kx 等于 X 两点对吧?这个东西是我以牛顿力学为基础[50:24.333-50:25.666]
用在具体例子上得到的对吧?所以牛顿力学可以认为是解决力学问题的基础,对吧?或者是也是连续介质力学的基础对吧?
力学与热力学的贡献
那么请问理性力学给连续介质力学提供了啥基础?比如说力学我很清楚提供了什么基础?提供了 F = MA 。那热力学提供了什么基础?比如说提供了热传导方程,对吧。提供了啊就是类似于 PVT 的状态方程这些我都很清楚。提供了热力学第一和第二定律,将来会进入连续介质力学,对吧。这些我都很清楚,所以他们都是连续介质力学的基础。现在请问理性力学给连续介质力学提供了什么会进入我将来的方程呀?那老师我理解的这个理性力学,它是和连接介质力学是有很大的重复。那最核心的,其实他也是属于统一的数学描述,提供数就是在解决这个关系当中,解决的是这个相当于几何关系,但不当然不完全限于几何关系,就是提供数学描述。然后在连续介质力学里就可以结合具体的学科,然后结合你数学上的关系
也就是说为什么力学他的中心不过就是 F =MA ,是因为我们本来想解决的是个运动的描述问题,所以他天生就应该是个 X of T 的问题。然后所谓外界是什么?就是某个相互作用,通常写成要么能量,要么力的形式。然后只不过是因为后来人们选择了,在牛顿力学里头选择了力这条路,在分析力学里头就选择了能量这条路。那么将来我们在牛顿力学里头得到的东西就告诉你说,如果我从力的角度来看的话,力它所影响的东西是加速度,那么我可以通过做实验的方式让你意识到 F 跟这个 a是有联系的。然后它们俩之间那个联系的常数叫 M我写下来, F = Ma 。好了,这时候你既知道了他这个理论的基本核心是什么,也知道了这个学科的出发点,他的责任是什么,也知道了为什么为了满足这样的责任,我需要引入这些变量,而且也知道了,为什么这些变量之间是这个关系,这是最最重要的事情,明白。啊老师我啊我我我我可以切换一下嗯
体会学科大图景
如果你把这个东西忘了的话,那整个所谓的学科大图景的这一套教学全都是空的,你完全不会让人知道为什么我们的理论会长成这个样子?为什么我们要关心这些变量?而如果你把这件这这样的过程重复之后,你会发现其实我们不过在做数学建模,明白了吗?比如说我们,我们现在的描述对象是物体的运动,那么我们就知道了他的数学结构是一个实数X,然后他在任何一个时刻,都会有一个实数X表示的位置所以他是个X of T .然后再后来呢通过做实验的启发我们知道了这个X of T 和这个力之间的关系是 F = MA所以我们把这条路这么走通了,也就是说这样你才能明白就是从我们学科大图景的层面,是明白你的学科责任和学科内核之间的关系。从数学建模或者科学的角度,我让你明白了所谓的科学研究,不过就是在做一个数学建模的问题。嗯这时候你下面写下的那些那些线条,也就比如说研究方法有这个什么数学建模实验和假设,啊什么可变形体的统一的数学描述这些东西。你的学生才能真的明白,就是他才能有感悟,因为他不是让你让他记住了这些话,而是你确实让他经历了这个过程。好,那就是我要告诉你的最主要的建议,就是说你什么叫体会到学科大图景,不是让你告诉我这个理论的核心是什么就可以,而是告诉我说我本来想解决个什么事,我为什么会期望我的理论会长长成这么个模样?然后下一步才是我的理论真的长成什么模样。啊,原则上再下一步就是告诉你说我的理论真的可以解决这个问题。
3,还有一个,人的起源。猿和人没有一个中间类型。它这里边现在就是说的那个它用一个系统发生树来解释,它用一个中间类型会分叉的,它那里的有个中间类型会分叉的。研究那个中间类型,并没有找到一个化解,就是猿仅仅是猿,它不是人。它对于这个回击的话,就是时间太短了,可能发生时间太短了。然后......但是非常明显,现在的 DNA 验算,以及那个形态学、物理学,不是。形态解剖学那样的证据,它是可以就是能察阅些迹象的,虽然不能完美的证明:就是像为什么它们没创造出来我们现在这样的文明这样的东西。但是可以有很多证据是可以稍微非常支持的。就是答案这些问题的话,就后边这两个问题其实对这个学科回答的不算太好的,但是其是有证据可以......
然后对于一个具体的一个建模,就是一对等位基因的一个简单建模在这里,就是种群它具有一个基因库,基因库里边它存在一个等位基因,等位基因中在种群中中具有一个基因频率,还有基因型频率,它(基因型频率)遵循D 加 H 加 2 等于1,这个 D 是显性纯合子所占比例,H是杂合子所占比例,R是隐形纯合子占比。当然这是暂时的哈,这当然是基准一个状态。然后基因频率遵循,p加 q等于 1,p是显性基因频率, q是隐性基因频率,它推导可以得到就是 p等于 D 加 2 分之 H,q等于 R 加 2 分之 H
然后对于这个突变的话,它衡量系数就是一个就是 p 转化为 q 的概率为 u,q 转化为 p 的概率为 v,它平衡时可以达到 pu 等于 qv,这个就是它这个变异不太受变异影响的时候,它就是当你这个......你转化成这个......那啥......另一个基因的频率,就等于再转化回来,它可以稍微推导一下。当然这个的话一般这个是用不太到的。这个是我在研究看的时候,它就是一个非常简单一个建模计算。它那个一是因为这个数值非常小,二是那个就是它这个也很难观察到这个来回这个转变的概率。然后这个但是它如果在一种理想的一个建模状态,像它可以平衡的话,它可以是推出来一些就是那个你可以通过这个变的概率来推出来它显性基因的频率,隐性基因的频率。但是这个我对这个最大疑惑就是:你根本就很难就测出来它这个来回变的这个概率。