王筑祥主谈才斋课堂第117谈:容易即美——科学探究中的量纲阐明

王筑祥主谈才斋课堂第117谈:容易即美——科学探究中的量纲阐明

更新时间:2019-03-13 02:58点击数:文字大小:

  正在科学考虑中,用简略的公式形容丰富的题目是一种艺术。而量纲阐明正好可能使这种艺术得以圆满显示。2016年4月14日晚,北京大学工学院力学系教养王筑祥做客才斋课堂,以“简略即美”为题向同砚们讲述他眼中的量纲阐明手腕。考虑生院副院长刘明利主理并全程参与了讲座。

  王筑祥从1940年剑桥大学教养泰勒预测原枪弹爆炸威力题目讲起,简略先容了泰勒欺骗量纲阐明简化了盘算推算原枪弹爆炸威力的公式并对其举办了较为正确的估算,以此显示量纲阐明的干脆性与适用性。

  王筑祥教养:1998年回国到北京大学任务。永远从事复合质料力学、微纳米力学、非均质质料广义输运本能表面等考虑。曾取得国度非凡青年科学基金(2005)、寰宇优良博士论文辅导老师(2007)、北京市优良老师(2009)等信用;2008年被聘为教诲部长江学者特聘教养。王筑祥曾职掌中国力学学会秘书长(2007-2010)、北京国际力学核心秘书长(2007-2011)、第23届宇宙力学家大会(ICTAM2012)秘书长。现任国际表面与应使劲学定约(IUTAM)大会委员会委员、中国力学学会特邀理事、中国复合质料学会常务理事、Acta Mechanica Solida Sinica副主编等。

  以量纲函数的界说为底子,王筑祥向同砚们讲述了若何正在阐明物理形势或工程题目时行使量纲阐明:“一个须要确定的物理量,可能显露为量纲独立变量和量纲不独立变量的函数。而这个函数闭连又可能显露为无量纲量的花式,即π定理。这个工夫,物理闭连就被表达为一个干脆的花式,正在这个花式下,无论采用什么怀抱单元,函数闭连都不会转折,即响应了一个物理题方针形容和结果正在变换群下的褂讪性。对物理学而言,美就意味着对称,是某种变换群下的褂讪性,是以这种公式极端美丽。”王筑祥以单摆周期预测、勾股定理阐明、流体力常识题阐明、复合质料正在飞机中的使用、生物质料构造,以及新陈代谢标度律分形模子的盘算推算等实质题目为例,周详显示了量纲阐明的全部行使。

  紧接着,王筑祥先容了量纲阐明手腕中的根基观念。正在科学考虑中,一个物理量的怀抱大凡由一个数值和一个怀抱单元构成,当怀抱单元发作转折时数值也发作相应的转折。以物理学、力学、工程考虑中常常用到的质料、时刻、长度这三种根基量为例。单元造类转换时,这些根基量的数值以及其他组合量的数值就遵守肯定的纪律转折。是以,量纲就界说为正在统一类单元造中,单元造转换时,形容某个物理量数值转折的函数。“总共的量纲函数都是幂次单项式,没有其他花式的函数。”王筑祥异常夸多量纲函数的这个特性。王筑祥主谈才斋课堂第117谈:容易即美——科学探究中的量纲阐明设施量纲是什么


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