穿入曲麵必定穿出,淨通量貢獻為零;隻有內部電荷,才對總通量有實質貢獻。】
寫完這三段話,他感覺腦子裡那個關於高斯定理的骨架終於哢噠一聲,嚴絲合縫地對接上了。
因為這一次他沒有依靠任何電場線的虛幻比喻,而是用純粹的幾何和微積分穩住了陣腳。
視頻裡,教授正在黑板上用粉筆推導。
教授的思路和他剛才在紙上推演的一模一樣。
先從點電荷和球麵對稱性出發,引入立體角概念推廣到一般閉合曲麵,然後利用疊加原理,最後給出極其對稱的積分形式和微分形式。
江臨一邊聽,一邊用筆在自己的草稿紙旁邊輕輕打勾。
邏輯鏈條對上的地方,打一個勾。 推導細節完全一致的地方,再打一個勾。
當教授講到數學上的高斯散度定理,並將宏觀的積分形式轉化為微觀的微分形式時,江臨沒有急著往下聽,按了暫停。
他在草稿紙的下半部分,並排寫下了兩行公式。
左邊,是宏觀的,看整體的積分形式,描述的是一個龐大封閉曲麵上的整體守恒行為
右邊,是微觀的,看局部的微分形式,描述的是空間中某一個無限小幾何點處的電場發散程度與當地電荷密度的絕對因果關係。
整體與局部,宏觀與微觀。
看著看著,他忽然想到了一件和鉗工、和電動力學看似毫不相乾,卻又在底層邏輯上緊密相連的事。
當初了為了安放虎台鉗,花了整整三天時間壘工作台。
在那期間,他發現泥土地麵本身存在著幾毫米的傾斜。
那時候,問題看起來極其簡單,隻是地麵不平,導致台子放不平而已。墊幾塊鐵片調一調水平就完事了。
可後來,當他在那個台子上銼削001號樣件,銼出那個右低左高的方向性誤差時,才深刻地明白,台子不平,從來都不是一個孤立的物理事實。
地麵極其微小的傾斜,台腳墊片那零點幾毫米的厚度誤差,台鉗夾緊方向的偏轉,銼削時他身體重心的不自覺偏移,右手腕為了補償行程而產生的兩度內翻……
所有這些微觀的局部的變量,最後會像百川彙海一樣,以一種不可思議的耦合方式,全部彙聚疊加,最終顯現在那塊小小的鋼料端麵上,變成一個宏觀的,無可辯駁的整體切削誤差。
一個局部的微小動作,最後會在整體麵形上顯現。
一個整體的宏觀誤差,當你拿角尺和塞尺往回拆解時,又能精準地落回到某一個局部的發力變量上。
這當然不等於高斯定理。
把鉗工的誤差分析強行等同於電場散度,或者把麵形誤差硬套進高斯定理,那是在胡亂類比,是在耍物理流氓。
但江臨意識到,這種在整體累積量和局部源頭量之間來回切換視角的思維方式,這種穿透表象看本質的意識,是同一種嚴苛的思維訓練。
物理學和工程學,在廢土的這座簡陋工作台上,交彙了。
他拿起筆,在兩行麥克斯韋方程的下麵寫下心得。
【積分形式看的是整體守恒邊界,微分形式看的是局部源頭發生器。】
【處理工程製造問題也是同理:必須嚴格區分宏觀的整體誤差表現(比如麵形傾斜),與微觀的局部誤差來源(比如手腕發力角度)。】
【但警告:不能強行套公式。鉗工係統不是線性疊加的電磁場,它是非線性的、充滿摩擦和形變的混沌係統。】
寫完,他看了兩遍,把不能強行套公式又重描了一次。
當你對一個複雜的真實係統不懂的時候,千萬不要用自作聰明的比喻去遮羞。
把電場比作水流,把電壓比作水壓,這種比喻在科普騙小孩的時候很管用。但在真正需要計算電磁輻射能量或者解決邊界反射問題時,水流的比喻會瞬間崩塌,把你引入歧途。
比喻隻是讓你靠近真理的橋,它永遠不是彼岸本身。要抵達彼岸,你隻能依靠冷酷的數學和真實的測量。
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……
第二十二天,風平浪靜的複習戛然而止。
江臨在理論的推進中,遇到了第五次廢土上的第一個真正讓他卡住,讓他感到生理不適的理論節點。
矢量勢,A。
在靜磁學裡,引入了這樣一個量,使得磁感應強度B等於A的旋度。
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