公式索引 · 281

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281 条公式
  1. 251

    物理学 · 波动 · 定义式

    线性耦合振子与简正模

    教材位置:P03 · 耦合振子与简正模

    Ka=ω2Ma,K\boldsymbol a=\omega^2M\boldsymbol a,

    变量

    KK
    在“线性耦合振子与简正模”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:由上下文确定
    aa
    在“线性耦合振子与简正模”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:由上下文确定
    ω\omega
    在“线性耦合振子与简正模”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:赫兹(Hz)
    MM
    在“线性耦合振子与简正模”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定

    成立条件

    • 设广义位移 x(t)Rn\boldsymbol x(t)\in\mathbb R^n 的每个分量以米(m\mathrm m)计,MM 是对称正定质量矩阵,KK 是对称刚度矩阵。
    • x(t)=acos(ωt)\boldsymbol x(t)=\boldsymbol a\cos(\omega t)

    相关概念

    适用与边界

    • 应用:把广义特征值问题和简正坐标整理为可检查的关系、判据或算法步骤;涉及定量模型时写出公式,并说明符号、适用条件,以及需要时的单位或复杂度。
    • 边界:正文未把极限情形单列为独立公式;适用边界以本小节声明的定义域、假设和边界条件为限。
    • 推导:P03 · 耦合振子与简正模
  2. 252

    物理学 · 分析力学与非线性动力学 · 定义式

    相轨道与相流

    教材位置:P02 · 相空间、Poincaré 截面与混沌

    Γ(z0)={Φt(z0):tI}.\Gamma(z_0)=\{\Phi^t(z_0):t\in I\}.

    变量

    Γ\Gamma
    在“相轨道与相流”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:由上下文确定
    z0z_{0}
    用下标 0 区分 z 的分量、样本或离散状态,单位:米(m)
    Φ\Phi
    在“相轨道与相流”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定
    tt
    在“相轨道与相流”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:秒(s)
    II
    在“相轨道与相流”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定

    成立条件

    • 若方程满足常微分方程局部存在唯一性的条件,从初始点 z0z_0 出发的解定义相流 Φt(z0)\Phi^t(z_0)
    • 自治系统的相流满足 Φt+s=ΦtΦs\Phi^{t+s}=\Phi^t\circ\Phi^s

    相关概念

    适用与边界

    • 应用:把Poincaré 截面和周期轨道整理为可检查的关系、判据或算法步骤;涉及定量模型时写出公式,并说明符号、适用条件,以及需要时的单位或复杂度。
    • 边界:轨道是一条状态历史,流则说明所有允许初始状态怎样共同演化;两者不能混用。
    • 推导:P02 · 相空间、Poincaré 截面与混沌
  3. 253

    物理学 · 统计物理 · 典范公式

    响应与平均场临界指数

    教材位置:P06 · 相变、序参量与临界现象

    Csingtα,m(t<0,h=0)(t)β,C_{\mathrm{sing}}\sim|t|^{-\alpha},\quad m(t<0,h=0)\sim(-t)^\beta,

    变量

    CC
    在“响应与平均场临界指数”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:由上下文确定
    tt
    在“响应与平均场临界指数”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:由上下文确定
    α\alpha
    在“响应与平均场临界指数”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:由上下文确定
    mm
    在“响应与平均场临界指数”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:由上下文确定
    hh
    在“响应与平均场临界指数”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:由上下文确定
    β\beta
    将能量转换为无量纲指数,单位:每焦耳(J⁻¹)

    成立条件

    • “响应与平均场临界指数”采用该锚点正文给出的定义域、对象类型与记号约定。

    相关概念

    适用与边界

    • 应用:把临界指数、标度律和关联长度整理为可检查的关系、判据或算法步骤;涉及定量模型时写出公式,并说明符号、适用条件,以及需要时的单位或复杂度。
    • 边界:有限尺寸、修正标度和参数协方差会让各关系出现偏差;超标度还可能在高于上临界维数时失效。
    • 推导:P06 · 相变、序参量与临界现象
  4. 254

    物理学 · 流体与连续介质 · 典范公式

    压力驱动的 Poiseuille 流

    教材位置:P09 · Navier–Stokes 方程与黏性流

    u(r)=Δp4μL(R2r2),Q=πR48μLΔp.u(r)=\frac{\Delta p}{4\mu L}(R^2-r^2), \qquad Q=\frac{\pi R^4}{8\mu L}\Delta p.

    变量

    uu
    在“压力驱动的 Poiseuille 流”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:米每秒(m·s⁻¹)
    rr
    在“压力驱动的 Poiseuille 流”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:由上下文确定
    Δ\Delta
    在“压力驱动的 Poiseuille 流”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定
    pp
    在“压力驱动的 Poiseuille 流”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:帕斯卡(Pa)
    μ\mu
    在“压力驱动的 Poiseuille 流”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:帕斯卡秒(Pa·s)
    LL
    在“压力驱动的 Poiseuille 流”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定
    RR
    在“压力驱动的 Poiseuille 流”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定
    QQ
    在“压力驱动的 Poiseuille 流”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定
    π\pi
    在“压力驱动的 Poiseuille 流”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:无量纲

    成立条件

    • 以直径为长度,Re=ρuˉ(2R)/μ31\mathrm{Re}=\rho\bar u(2R)/\mu\approx31,与层流假设相容。
    • 若计算所得 Re 已进入强惯性区,就应回头否定 Poiseuille 前提,而不是只保留流量数字。

    相关概念

    适用与边界

    • 应用:把平面 Poiseuille 流与剪切应力整理为可检查的关系、判据或算法步骤;涉及定量模型时写出公式,并说明符号、适用条件,以及需要时的单位或复杂度。
    • 边界:结果依赖入口已充分发展、平板足够宽且黏度恒定;短通道入口段不能直接采用抛物线分布。
    • 推导:P09 · Navier–Stokes 方程与黏性流
  5. 255

    物理学 · 相对论基础 · 定义式

    沿 x 方向的标准 Lorentz boost

    教材位置:P08 · Lorentz 变换与时空间隔

    ct=γ(ctβx),x=γ(xβct),y=y,z=z.\begin{aligned} ct'&=\gamma(ct-\beta x),\\ x'&=\gamma(x-\beta ct),\\ y'&=y,\\ z'&=z. \end{aligned}

    变量

    cc
    在“沿 x 方向的标准 Lorentz boost”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:米每秒(m·s⁻¹)
    tt
    在“沿 x 方向的标准 Lorentz boost”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:秒(s)
    γ\gamma
    在“沿 x 方向的标准 Lorentz boost”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:无量纲
    β\beta
    在“沿 x 方向的标准 Lorentz boost”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:无量纲
    xx
    在“沿 x 方向的标准 Lorentz boost”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:米(m)
    yy
    在“沿 x 方向的标准 Lorentz boost”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定
    zz
    在“沿 x 方向的标准 Lorentz boost”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定

    成立条件

    • 使用另一常见号型 (,+,+,+)(-,+,+,+) 会使所有间隔符号反转;只要全程一致,物理结论相同,但不能在同一推导中混用。
    • 假设时空均匀、空间各向同性,惯性系之间的坐标变换应为线性。

    相关概念

    适用与边界

    • 应用:把固有时、时空间隔与因果锥整理为可检查的关系、判据或算法步骤;涉及定量模型时写出公式,并说明符号、适用条件,以及需要时的单位或复杂度。
    • 边界:使用另一常见号型 (,+,+,+)(-,+,+,+) 会使所有间隔符号反转;只要全程一致,物理结论相同,但不能在同一推导中混用。
    • 推导:P08 · Lorentz 变换与时空间隔
  6. 256

    物理学 · 流体与连续介质 · 约束

    沿流线积分得到 Bernoulli 关系

    教材位置:P09 · Euler 方程、Bernoulli 定理与涡量

    u ⁣(u22)=1ρupuΦ.\boldsymbol u\cdot\nabla\!\left(\frac{u^2}{2}\right) =-\frac1\rho\boldsymbol u\cdot\nabla p -\boldsymbol u\cdot\nabla\Phi.

    变量

    uu
    在“沿流线积分得到 Bernoulli 关系”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:米每秒(m·s⁻¹)
    ρ\rho
    在“沿流线积分得到 Bernoulli 关系”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:千克每立方米(kg·m⁻³)
    pp
    在“沿流线积分得到 Bernoulli 关系”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:帕斯卡(Pa)
    Φ\Phi
    在“沿流线积分得到 Bernoulli 关系”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定

    成立条件

    • 面积 0.20m20.20\,\mathrm{m^2} 的小平板若各点深度近似相同,水的表压合力大小为 5.89kN5.89\,\mathrm{kN},方向垂直板面并压向板。
    • 设流动稳态,体力保守且 b=Φ\boldsymbol b=-\nabla\Phi,其中 Φ\Phi 是单位质量势能,单位 Jkg1=m2s2\mathrm{J\,kg^{-1}}=\mathrm{m^2\,s^{-2}}

    相关概念

    适用与边界

    • 应用:把Bernoulli 积分的适用条件整理为可检查的关系、判据或算法步骤;涉及定量模型时写出公式,并说明符号、适用条件,以及需要时的单位或复杂度。
    • 边界:大面积板深度变化明显时,应积分 pndA\int p\boldsymbol n\,\mathrm dA,不能用中心压力乘面积而不检查压力分布。
    • 推导:P09 · Euler 方程、Bernoulli 定理与涡量
  7. 257

    物理学 · 计算物理 · 典范公式

    一个明确、可失败的计算问题

    教材位置:P11 · 计算物理综合项目与复习

    Tc=kBTcJex,T_c^*=\frac{k_BT_c}{J_{\mathrm{ex}}},

    变量

    TcT_{c}
    用下标 c 区分 T 的分量、样本或离散状态,单位:由上下文确定
    kBTk_{BT}
    用下标 BT 区分 k 的分量、样本或离散状态,单位:由上下文确定
    cc
    在“一个明确、可失败的计算问题”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:由上下文确定
    JJ
    在“一个明确、可失败的计算问题”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定

    成立条件

    • 若最后只给一张磁化彩图或一个没有误差的峰位置,实验未完成。
    • 若映射到材料,还需给晶格常数 aa 用 m、每格点磁矩用 Am2\mathrm{A\,m^2},并说明为何忽略远程交换、各向异性、缺陷、层间耦合和外场。

    相关概念

    适用与边界

    • 应用:把N 体积分的精度—性能权衡整理为可检查的关系、判据或算法步骤;涉及定量模型时写出公式,并说明符号、适用条件,以及需要时的单位或复杂度。
    • 边界:本章不逐项复述算法,而是完成一个可审计实验:估计二维正方格最近邻零场 Ising 模型在热力学极限的无量纲临界温度,并说明结果能否代表真实磁性材料。
    • 推导:P11 · 计算物理综合项目与复习
  8. 258

    物理学 · 波动 · 定律

    一维波动方程

    教材位置:P03 · 一维波动方程与边界条件

    2ut2=c22ux2\frac{\partial^2 u}{\partial t^2}=c^2\frac{\partial^2 u}{\partial x^2}

    变量

    u(x,t)u(x,t)
    弦或介质的横向位移,单位:米(m)
    cc
    介质中的波速,单位:米每秒(m·s⁻¹)
    tt
    在“一维波动方程”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:秒(s)
    xx
    在“一维波动方程”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:米(m)

    成立条件

    • 介质均匀、线性,且波速 c 为常数。

    相关概念

    适用与边界

  9. 259

    物理学 · 流体与连续介质 · 定义式

    移动控制体的 Reynolds 输运定理

    教材位置:P09 · 质量、动量与能量守恒方程

    ddtVm(t)ρbdV=ddtVc(t)ρbdV+Vc(t)ρb(vw)ndA.\frac{\mathrm d}{\mathrm dt} \int_{V_m(t)}\rho b\,\mathrm dV = \frac{\mathrm d}{\mathrm dt} \int_{V_c(t)}\rho b\,\mathrm dV +\oint_{\partial V_c(t)} \rho b(\boldsymbol v-\boldsymbol w) \cdot\boldsymbol n\,\mathrm dA.

    变量

    tt
    在“移动控制体的 Reynolds 输运定理”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:由上下文确定
    VmV_{m}
    用下标 m 区分 V 的分量、样本或离散状态,单位:由上下文确定
    ρ\rho
    在“移动控制体的 Reynolds 输运定理”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:千克每立方米(kg·m⁻³)
    bb
    在“移动控制体的 Reynolds 输运定理”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:由上下文确定
    VV
    在“移动控制体的 Reynolds 输运定理”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:由上下文确定
    VcV_{c}
    用下标 c 区分 V 的分量、样本或离散状态,单位:由上下文确定
    vv
    在“移动控制体的 Reynolds 输运定理”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:米每秒(m·s⁻¹)
    ww
    在“移动控制体的 Reynolds 输运定理”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定
    nn
    在“移动控制体的 Reynolds 输运定理”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:由上下文确定
    AA
    在“移动控制体的 Reynolds 输运定理”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定

    成立条件

    • b(x,t)b(\boldsymbol x,t) 是单位质量携带的某个量,ρb\rho b 是单位体积量。
    • 若控制体本身变形,w\boldsymbol w 只需给出边界法向速度;切向重参数化不改变穿越通量。

    相关概念

    适用与边界

    • 应用:把Cauchy 动量方程与体力整理为可检查的关系、判据或算法步骤;涉及定量模型时写出公式,并说明符号、适用条件,以及需要时的单位或复杂度。
    • 边界:物质体 Vm(t)V_m(t) 始终包含同一批粒子,其边界速度等于物质速度 v\boldsymbol v,没有质量穿越。
    • 推导:P09 · 质量、动量与能量守恒方程
  10. 260

    物理学 · 热力学 · 典范公式

    由理想气体 Carnot 路径推导效率

    教材位置:P05 · 热力学第二定律与 Carnot 循环

    QH=W12=nRTHlnV2V1.Q_H=W_{12} =nRT_H\ln\frac{V_2}{V_1}.

    变量

    QHQ_{H}
    用下标 H 区分 Q 的分量、样本或离散状态,单位:由上下文确定
    W12W_{12}
    用下标 12 区分 W 的分量、样本或离散状态,单位:由上下文确定
    nRTHnRT_{H}
    用下标 H 区分 nRT 的分量、样本或离散状态,单位:由上下文确定
    V2V_{2}
    用下标 2 区分 V 的分量、样本或离散状态,单位:由上下文确定
    V1V_{1}
    用下标 1 区分 V 的分量、样本或离散状态,单位:由上下文确定

    成立条件

    • 若四步完全反向,得到逆 Carnot 制冷机,图上逆时针,净功由环境输入。
    • 绝热不必然等于等熵;只有可逆绝热过程才同时满足熵不变,真实绝热膨胀仍可能有摩擦或湍流。

    相关概念

    适用与边界

    • 应用:把Carnot 循环效率和绝对温标整理为可检查的关系、判据或算法步骤;涉及定量模型时写出公式,并说明符号、适用条件,以及需要时的单位或复杂度。
    • 边界:例如气体内部没有摩擦和有限梯度,只能称内部可逆;若它从温度不同的外部热库吸热,系统内部路径再平滑也不能使系统加热过程完全可逆。
    • 推导:P05 · 热力学第二定律与 Carnot 循环
  11. 261

    物理学 · 凝聚态基础 · 定义式

    原胞与常规晶胞

    教材位置:P10 · 晶体结构、倒易点阵与衍射

    Ωc=a1(a2×a3),\Omega_c= \left|\boldsymbol a_1\cdot (\boldsymbol a_2\times\boldsymbol a_3)\right|,

    变量

    Ωc\Omega_{c}
    用下标 c 区分 Omega 的分量、样本或离散状态,单位:由上下文确定
    a1a_{1}
    用下标 1 区分 a 的分量、样本或离散状态,单位:由上下文确定
    a2a_{2}
    用下标 2 区分 a 的分量、样本或离散状态,单位:由上下文确定
    a3a_{3}
    用下标 3 区分 a 的分量、样本或离散状态,单位:由上下文确定

    成立条件

    • 常规晶胞为突出对称性可选得更大,可能含多个点阵点,不能把它的体积自动当作原胞体积。
    • 若整数矩阵 MM 满足 detM=±1\det M=\pm1,用 ai=jMjiaj\boldsymbol a_i'=\sum_jM_{ji}\boldsymbol a_j 得到的新基仍生成同一个点阵,原胞体积绝对值不变。

    相关概念

    适用与边界

    • 应用:把倒易点阵和第一 Brillouin 区整理为可检查的关系、判据或算法步骤;涉及定量模型时写出公式,并说明符号、适用条件,以及需要时的单位或复杂度。
    • 边界:常规晶胞为突出对称性可选得更大,可能含多个点阵点,不能把它的体积自动当作原胞体积。
    • 推导:P10 · 晶体结构、倒易点阵与衍射
  12. 262

    物理学 · 电磁学 · 典范公式

    真空量与介质量不能混用

    教材位置:P04 · 介质、能流与电磁学综合复习

    D=ε0E+P,H=Bμ0M.\mathbf D=\varepsilon_0\mathbf E+\mathbf P, \qquad \mathbf H=\frac{\mathbf B}{\mu_0}-\mathbf M.

    变量

    ε0\varepsilon_{0}
    用下标 0 区分 varepsilon 的分量、样本或离散状态,单位:由上下文确定
    EE
    在“真空量与介质量不能混用”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:牛顿每库仑(N·C⁻¹)
    PP
    在“真空量与介质量不能混用”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定
    HH
    在“真空量与介质量不能混用”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定
    BB
    在“真空量与介质量不能混用”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:特斯拉(T)
    μ0\mu_{0}
    用下标 0 区分 mu 的分量、样本或离散状态,单位:由上下文确定
    MM
    在“真空量与介质量不能混用”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定

    成立条件

    • 把相对介电常数直接代入真空 Coulomb 定律,只在特定均匀线性介质和相应自由源定义下有效。

    相关概念

    适用与边界

    • 应用:把Poynting 定理和场能输运整理为可检查的关系、判据或算法步骤;涉及定量模型时写出公式,并说明符号、适用条件,以及需要时的单位或复杂度。
    • 边界:开曲面的边界环路按右手定则与法向配对。
    • 推导:P04 · 介质、能流与电磁学综合复习
  13. 263

    物理学 · 凝聚态基础 · 约束

    正规模量子化与声子占据

    教材位置:P10 · 晶格振动、声子与热容

    H=12qs(Pqs2+ωqs2Qqs2).H=\frac12\sum_{\boldsymbol q s} \left( |P_{\boldsymbol q s}|^2 +\omega_{\boldsymbol q s}^2 |Q_{\boldsymbol q s}|^2 \right).

    变量

    HH
    在“正规模量子化与声子占据”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:由上下文确定
    qq
    在“正规模量子化与声子占据”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定
    ss
    在“正规模量子化与声子占据”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定
    PqsP_{qs}
    用下标 qs 区分 P 的分量、样本或离散状态,单位:由上下文确定
    ωqs\omega_{qs}
    用下标 qs 区分 omega 的分量、样本或离散状态,单位:由上下文确定
    QqsQ_{qs}
    用下标 qs 区分 Q 的分量、样本或离散状态,单位:由上下文确定

    成立条件

    • 稳定平衡要求所有 ω20\omega^2\ge0;若计算得到负本征值,常把频率画成“虚频”,它表示所选结构沿该模式并非局部能量极小,而不是原子以虚数频率振动。
    • 增加一个量子称为产生一个声子,能量为 ω\hbar\omega,晶体动量标签为 q\hbar\boldsymbol q,但只在模倒易矢量意义下守恒。

    相关概念

    适用与边界

    • 应用:把正则模量子化和声子占据整理为可检查的关系、判据或算法步骤;涉及定量模型时写出公式,并说明符号、适用条件,以及需要时的单位或复杂度。
    • 边界:x1x\ll1 时每个模式贡献趋于 kBk_B,对应经典均分;x1x\gg1 时占据和热容指数压低,常称该高频模式“冻结”。
    • 推导:P10 · 晶格振动、声子与热容
  14. 264

    物理学 · 波动 · 典范公式

    正弦行波的参数与单位

    教材位置:P03 · 行波、相位、叠加与色散

    u(x,t)=Acos(kxωt+ϕ0).u(x,t)=A\cos(kx-\omega t+\phi_0).

    变量

    uu
    在“正弦行波的参数与单位”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:米(m)
    xx
    在“正弦行波的参数与单位”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:米(m)
    tt
    在“正弦行波的参数与单位”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:秒(s)
    AA
    在“正弦行波的参数与单位”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定
    kk
    在“正弦行波的参数与单位”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:每米(m⁻¹)
    ω\omega
    在“正弦行波的参数与单位”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:赫兹(Hz)
    ϕ0\phi_{0}
    用下标 0 区分 phi 的分量、样本或离散状态,单位:由上下文确定

    成立条件

    • 观察一根长弦时,仅说“它在振动”并不足以预测下一时刻的形状。
    • 若状态量是弦的横向位移,振幅单位为米;若状态量是声压扰动,振幅单位为帕;若状态量是电场,振幅单位为伏特每米。

    相关概念

    适用与边界

    • 应用:把叠加原理、波包和群速度整理为可检查的关系、判据或算法步骤;涉及定量模型时写出公式,并说明符号、适用条件,以及需要时的单位或复杂度。
    • 边界:公式结构可以相同,但振幅的物理单位、能量表达式和边界条件不能跨系统照搬。
    • 推导:P03 · 行波、相位、叠加与色散
  15. 265

    物理学 · 统计物理 · 定义式

    正则分布与配分函数

    教材位置:P06 · 正则系综、配分函数与涨落

    pi=eβEiZ(β,V,N),Z=ieβEi.p_i=\frac{e^{-\beta E_i}}{Z(\beta,V,N)}, \qquad Z=\sum_i e^{-\beta E_i}.

    变量

    pip_{i}
    作为统计平均中的归一化权重,单位:无量纲
    ee
    在“正则分布与配分函数”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定
    β\beta
    将能量转换为无量纲指数,单位:每焦耳(J⁻¹)
    EiE_{i}
    决定该状态的玻尔兹曼权重,单位:焦耳(J)
    ZZ
    归一化全部微观状态的统计权重,单位:无量纲
    VV
    在“正则分布与配分函数”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:立方米(m³)
    NN
    在“正则分布与配分函数”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:无量纲
    ii
    在“正则分布与配分函数”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:由上下文确定

    成立条件

    • 若能级 ErE_r 有简并度 grg_r,则按能级求和写成 Z=rgreβErZ=\sum_r g_r e^{-\beta E_r}

    相关概念

    适用与边界

    • 应用:把配分函数导出能量和热容整理为可检查的关系、判据或算法步骤;涉及定量模型时写出公式,并说明符号、适用条件,以及需要时的单位或复杂度。
    • 边界:有限热库会因交换能量而改变温度,分布不再是精确指数形式;系统与热库耦合能也必须相对体能量可忽略,才能把总能量近似拆成两部分。
    • 推导:P06 · 正则系综、配分函数与涨落
  16. 266

    物理学 · 经典力学 · 定义式

    质点动量与系统总动量

    教材位置:P01 · 动量、冲量与碰撞

    p=mv.\boldsymbol p=m\boldsymbol v.

    变量

    pp
    在“质点动量与系统总动量”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:千克米每秒(kg·m·s⁻¹)
    mm
    在“质点动量与系统总动量”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:千克(kg)
    vv
    在“质点动量与系统总动量”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:米每秒(m·s⁻¹)

    成立条件

    • 若我们关心的是碰撞前后的速度,就不必重建力的每个瞬时细节;只需知道力—时间曲线的有向面积,即冲量。
    • 若只知道该区间平均力,则 J=FavgΔt\boldsymbol J=\boldsymbol F_{\mathrm{avg}}\Delta t

    相关概念

    适用与边界

    • 应用:把弹性和非弹性碰撞的守恒方程整理为可检查的关系、判据或算法步骤;涉及定量模型时写出公式,并说明符号、适用条件,以及需要时的单位或复杂度。
    • 边界:不能把各物体动量大小相加来代替矢量和。
    • 推导:P01 · 动量、冲量与碰撞
  17. 267

    物理学 · 计算物理 · 典范公式

    重要性采样:把样本放到贡献大的区域

    教材位置:P11 · Monte Carlo、重要性采样与误差估计

    μ=E[fc(hEh)].\mu=\mathbb E[f-c(h-\mathbb E h)].

    变量

    μ\mu
    在“重要性采样:把样本放到贡献大的区域”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:由上下文确定
    ff
    在“重要性采样:把样本放到贡献大的区域”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定
    cc
    在“重要性采样:把样本放到贡献大的区域”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定
    hh
    在“重要性采样:把样本放到贡献大的区域”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定

    成立条件

    • 分层采样则把区域拆成若干层,按每层概率加权独立均值,确保小而重要的区域获得样本。
    • 无论采用哪种方法,误差公式都应对应实际抽样设计,不能继续套用原始简单随机样本方差。

    相关概念

    适用与边界

    • 应用:把Metropolis–Hastings 重要性采样整理为可检查的关系、判据或算法步骤;涉及定量模型时写出公式,并说明符号、适用条件,以及需要时的单位或复杂度。
    • 边界:无论采用哪种方法,误差公式都应对应实际抽样设计,不能继续套用原始简单随机样本方差。
    • 推导:P11 · Monte Carlo、重要性采样与误差估计
  18. 268

    物理学 · 分析力学与非线性动力学 · 定义式

    驻作用量条件

    教材位置:P02 · 最小作用量原理与 Euler–Lagrange 方程

    ddεS[q+εη]ε=0=0,\left.\frac{\mathrm d}{\mathrm d\varepsilon}S[q+\varepsilon\eta] \right|_{\varepsilon=0}=0,

    变量

    ε\varepsilon
    在“驻作用量条件”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:由上下文确定
    SS
    在“驻作用量条件”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:焦耳秒(J·s)
    qq
    在“驻作用量条件”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:由上下文确定

    成立条件

    • LL 在时间上积分以后,数值会依赖整段路径;仅比较某一时刻的 LL 不能判断哪条路径满足驻作用量条件。
    • 若给 LL 加上全时间导数 dF(q,t)/dt\mathrm dF(q,t)/\mathrm dt,在固定端点下作用量只改变端点值 F(t2)F(t1)F(t_2)-F(t_1),运动方程不变。

    相关概念

    适用与边界

    • 应用:把Euler–Lagrange 方程从一阶变分导出整理为可检查的关系、判据或算法步骤;涉及定量模型时写出公式,并说明符号、适用条件,以及需要时的单位或复杂度。
    • 边界:LL 在时间上积分以后,数值会依赖整段路径;仅比较某一时刻的 LL 不能判断哪条路径满足驻作用量条件。
    • 推导:P02 · 最小作用量原理与 Euler–Lagrange 方程
  19. 269

    物理学 · 热力学 · 定义式

    状态方程

    教材位置:P05 · 平衡态、状态方程与准静态过程

    f(p,V,T,n)=0.f(p,V,T,n)=0.

    变量

    ff
    在“状态方程”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:由上下文确定
    pp
    在“状态方程”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:帕斯卡(Pa)
    VV
    在“状态方程”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:立方米(m³)
    TT
    在“状态方程”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:开尔文(K)
    nn
    在“状态方程”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:摩尔(mol)

    成立条件

    • 状态方程是在给定物质、相态和适用范围内约束平衡态变量的关系。
    • 给定物质的量后,四个变量并非都独立;在单相区域通常指定两个合适的强度或比状态变量即可确定其余量。

    相关概念

    适用与边界

    • 应用:把p–V–T 状态方程和热膨胀系数整理为可检查的关系、判据或算法步骤;涉及定量模型时写出公式,并说明符号、适用条件,以及需要时的单位或复杂度。
    • 边界:状态方程是在给定物质、相态和适用范围内约束平衡态变量的关系。
    • 推导:P05 · 平衡态、状态方程与准静态过程
  20. 270

    物理学 · 粒子物理与场论导论 · 典范公式

    自由场量子化与传播子

    教材位置:P12 · 粒子物理与场论导论综合复习

    ΔF(xy)=0Tϕ(x)ϕ(y)0\Delta_F(x-y)=\langle0|T\phi(x)\phi(y)|0\rangle

    变量

    ΔF\Delta_{F}
    用下标 F 区分 Delta 的分量、样本或离散状态,单位:由上下文确定
    xx
    在“自由场量子化与传播子”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:由上下文确定
    yy
    在“自由场量子化与传播子”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:由上下文确定
    ϕ\phi
    在“自由场量子化与传播子”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定

    成立条件

    • 产生算符作用于真空建立 Fock 态,粒子数只在存在稳定自由或渐近模的背景下清楚。
    • 内部线动量一般 off shell,不满足 p2=m2p^2=m^2;把内部传播子画成“暂时违反能量守恒的真实粒子”是误导,顶角四动量仍严格守恒。

    相关概念

    适用与边界

    • 应用:把离散对称性 C、P、T 的检验整理为可检查的关系、判据或算法步骤;涉及定量模型时写出公式,并说明符号、适用条件,以及需要时的单位或复杂度。
    • 边界:是自由 Klein–Gordon 算子的带边界处方逆。
    • 推导:P12 · 粒子物理与场论导论综合复习
  21. 271

    物理学 · 统计物理 · 定义式

    Boltzmann 熵

    教材位置:P06 · 微正则系综与熵的统计解释

    S(E,V,N)=kBlnΩ(E,V,N),kB=1.380649×1023JK1.S(E,V,N)=k_B\ln\Omega(E,V,N), \qquad k_B=1.380649\times10^{-23}\,\mathrm{J\,K^{-1}}.

    变量

    SS
    在“Boltzmann 熵”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:由上下文确定
    EE
    在“Boltzmann 熵”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:焦耳(J)
    VV
    在“Boltzmann 熵”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:立方米(m³)
    NN
    在“Boltzmann 熵”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:无量纲
    kBk_{B}
    连接温度与能量尺度,单位:焦耳每开尔文(J·K⁻¹)
    Ω\Omega
    在“Boltzmann 熵”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定

    成立条件

    • ε=2.00×1021J\varepsilon=2.00\times10^{-21}\,\mathrm J,总能量为 6.00×1021J6.00\times10^{-21}\,\mathrm J;态数仍无量纲。
    • 两个弱耦合系统在给定各自宏观约束时,复合微观态由一对微观态组成,故态数相乘:ΩAB=ΩAΩB\Omega_{AB}=\Omega_A\Omega_B

    相关概念

    适用与边界

    • 应用:把Boltzmann 熵和最概然宏观态整理为可检查的关系、判据或算法步骤;涉及定量模型时写出公式,并说明符号、适用条件,以及需要时的单位或复杂度。
    • 边界:这给出熵在短程相互作用、边界贡献可忽略时的可加性。
    • 推导:P06 · 微正则系综与熵的统计解释
  22. 272

    物理学 · 粒子物理与场论导论 · 定义式

    Euler–Lagrange 场方程

    教材位置:P12 · 经典场、作用量与 Noether 流

    LϕaμL(μϕa)=0.\boxed{ \frac{\partial\mathcal L}{\partial\phi_a} -\partial_\mu \frac{\partial\mathcal L} {\partial(\partial_\mu\phi_a)} =0 }.

    变量

    LL
    在“Euler–Lagrange 场方程”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:由上下文确定
    ϕa\phi_{a}
    用下标 a 区分 phi 的分量、样本或离散状态,单位:由上下文确定
    μ\mu
    在“Euler–Lagrange 场方程”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:由上下文确定
    muphiamuphi_{a}
    用下标 a 区分 muphi 的分量、样本或离散状态,单位:由上下文确定

    成立条件

    • 固定边界值时取 δϕaΩ=0\delta\phi_a|_{\partial\Omega}=0;若边界值自由,驻值条件会给自然边界条件。
    • 这个推导假设 L\mathcal L 至多含场的一阶导数。

    相关概念

    适用与边界

    • 应用:把时空平移对应的能动量张量整理为可检查的关系、判据或算法步骤;涉及定量模型时写出公式,并说明符号、适用条件,以及需要时的单位或复杂度。
    • 边界:边界项不是可以静默删除的装饰。
    • 推导:P12 · 经典场、作用量与 Noether 流
  23. 273

    物理学 · 凝聚态基础 · 约束

    Ginzburg–Landau 泛函、磁通量子与两类超导

    教材位置:P10 · 磁性、超导与序参量

    F= ⁣d3x[αψ2+β2ψ4+12m(iqA)ψ2+B22μ0].F=\int\!\mathrm d^3x\left[ \alpha|\psi|^2+\frac\beta2|\psi|^4 +\frac1{2m^*}\left|(-i\hbar\nabla-q^*\mathbf A)\psi\right|^2 +\frac{|\mathbf B|^2}{2\mu_0}\right].

    变量

    FF
    在“Ginzburg–Landau 泛函、磁通量子与两类超导”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:由上下文确定
    xx
    在“Ginzburg–Landau 泛函、磁通量子与两类超导”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定
    α\alpha
    在“Ginzburg–Landau 泛函、磁通量子与两类超导”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定
    ψ\psi
    在“Ginzburg–Landau 泛函、磁通量子与两类超导”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定
    β\beta
    在“Ginzburg–Landau 泛函、磁通量子与两类超导”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定
    mm
    在“Ginzburg–Landau 泛函、磁通量子与两类超导”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定
    qq
    在“Ginzburg–Landau 泛函、磁通量子与两类超导”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定
    AA
    在“Ginzburg–Landau 泛函、磁通量子与两类超导”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定
    BB
    在“Ginzburg–Landau 泛函、磁通量子与两类超导”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定
    μ0\mu_{0}
    用下标 0 区分 mu 的分量、样本或离散状态,单位:由上下文确定

    成立条件

    • 若资料改报 HcH_c,则在真空边界约定下 Bc=μ0HcB_c=\mu_0H_c;混用 T 与 Am1\mathrm{A\,m^{-1}} 会差一个 μ0\mu_0
    • 由测得的 Bc(T)B_c(T) 可求熵差 snss=(fnfs)/Ts_n-s_s=-\partial(f_n-f_s)/\partial T 和比热差,因而磁学与量热数据应满足同一热力学预算。

    相关概念

    适用与边界

    • 应用:把Ginzburg–Landau 序参量和磁通穿透整理为可检查的关系、判据或算法步骤;涉及定量模型时写出公式,并说明符号、适用条件,以及需要时的单位或复杂度。
    • 边界:κ=λ/ξ\kappa=\lambda/\xi 无量纲;在 GL 适用的理想界限,κ1/2\kappa 1/\sqrt2 为第二类。
    • 推导:P10 · 磁性、超导与序参量
  24. 274

    物理学 · 量子力学 · 定义式

    Hamilton 算符的定义域与边界

    教材位置:P07 · Schrödinger 方程与时间演化

    ϕH^ψH^ϕψ=22m[ϕψϕψ]D.\langle\phi|\hat H\psi\rangle -\langle\hat H\phi|\psi\rangle =-\frac{\hbar^2}{2m} \left[ \phi^*\psi'-\phi'^*\psi \right]_{\partial\mathcal D}.

    变量

    ϕ\phi
    在“Hamilton 算符的定义域与边界”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:由上下文确定
    ψ\psi
    在“Hamilton 算符的定义域与边界”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:由上下文确定
    \hbar
    在“Hamilton 算符的定义域与边界”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:焦耳秒(J·s)
    mm
    在“Hamilton 算符的定义域与边界”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定

    成立条件

    • 方程对 ψ\psi 线性:若 ψ1,ψ2\psi_1,\psi_2 在相同势和相同齐次边界条件下是解,则 aψ1+bψ2a\psi_1+b\psi_2 也是解。
    • 无限直线上平方可积态在无穷远充分衰减; 有限区间硬壁条件 ψ(a)=ψ(b)=0\psi(a)=\psi(b)=0; 周期条件 ψ(a)=ψ(b)\psi(a)=\psi(b)ψ(a)=ψ(b)\psi'(a)=\psi'(b); 其他满足自伴扩张条件的成对边界关系。

    相关概念

    适用与边界

    • 应用:把定态分离与能量本征方程整理为可检查的关系、判据或算法步骤;涉及定量模型时写出公式,并说明符号、适用条件,以及需要时的单位或复杂度。
    • 边界:方程对 ψ\psi 线性:若 ψ1,ψ2\psi_1,\psi_2 在相同势和相同齐次边界条件下是解,则 aψ1+bψ2a\psi_1+b\psi_2 也是解。
    • 推导:P07 · Schrödinger 方程与时间演化
  25. 275

    物理学 · 电磁学 · 典范公式

    LC 与 RLC:能量交换和阻尼

    教材位置:P04 · 电磁感应、位移电流与电路响应

    Ld2qdt2+Rdqdt+qC=0.L\frac{\mathrm d^2q}{\mathrm dt^2} +R\frac{\mathrm dq}{\mathrm dt} +\frac qC=0.

    变量

    LL
    在“LC 与 RLC:能量交换和阻尼”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:由上下文确定
    qq
    在“LC 与 RLC:能量交换和阻尼”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:库仑(C)
    tt
    在“LC 与 RLC:能量交换和阻尼”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:由上下文确定
    RR
    在“LC 与 RLC:能量交换和阻尼”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:由上下文确定
    CC
    在“LC 与 RLC:能量交换和阻尼”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:由上下文确定

    成立条件

    • R2<4L/CR^2<4L/C 时为欠阻尼振荡;等号是临界阻尼;大于时为过阻尼。
    • 稳恒 Ampère 定律若直接用于正在充电的电容器,会遇到曲面选择矛盾:同一边界回路可以选一张穿过导线的曲面,也可选一张鼓入极板间隙、不穿过导线的曲面。

    相关概念

    适用与边界

    • 应用:把Maxwell 位移电流和电荷连续性整理为可检查的关系、判据或算法步骤;涉及定量模型时写出公式,并说明符号、适用条件,以及需要时的单位或复杂度。
    • 边界:电源已提供的能量还包括电阻耗散,不能把全部输入都等同于磁能。
    • 推导:P04 · 电磁感应、位移电流与电路响应
  26. 276

    物理学 · 分析力学与非线性动力学 · 典范公式

    Legendre 变换:检查可逆性以后再进入相空间

    教材位置:P02 · 分析力学与非线性动力学综合复习

    Wij=2Lq˙iq˙jW_{ij}=\frac{\partial^2L}{\partial\dot q_i\partial\dot q_j}

    变量

    WijW_{ij}
    用下标 ij 区分 W 的分量、样本或离散状态,单位:由上下文确定
    LL
    在“Legendre 变换:检查可逆性以后再进入相空间”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:焦耳(J)
    qiq_{i}
    用下标 i 区分 q 的分量、样本或离散状态,单位:由上下文确定
    qjq_{j}
    用下标 j 区分 q 的分量、样本或离散状态,单位:由上下文确定

    成立条件

    • WW 奇异,动量之间出现约束;强行反解会制造虚假的自由度,需要另行处理约束 Hamilton 系统。
    • 因此一个不显含时间的量 FF 守恒,当且仅当它与 HH 的 Poisson 括号为零。

    相关概念

    适用与边界

    • 应用:把Hamilton 流中的可积性和共振整理为可检查的关系、判据或算法步骤;涉及定量模型时写出公式,并说明符号、适用条件,以及需要时的单位或复杂度。
    • 边界:线性变换也不能仅凭形式对称就认定正则;必须计算括号或验证辛矩阵条件。
    • 推导:P02 · 分析力学与非线性动力学综合复习
  27. 277

    物理学 · 热力学 · 约束

    Maxwell 关系、响应函数与相变

    教材位置:P05 · 响应函数、相变与热力学综合复习

    (Sp)T=(VT)p.\left(\frac{\partial S}{\partial p}\right)_T =-\left(\frac{\partial V}{\partial T}\right)_p.

    变量

    SS
    在“Maxwell 关系、响应函数与相变”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:由上下文确定
    pp
    在“Maxwell 关系、响应函数与相变”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:帕斯卡(Pa)
    TT
    在“Maxwell 关系、响应函数与相变”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:开尔文(K)
    VV
    在“Maxwell 关系、响应函数与相变”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:立方米(m³)

    成立条件

    • 若计算得到负值,应先检查热量方向、能量守恒和绝对温度。
    • 环境约束不满足时,应回到总系统第一、第二定律。

    相关概念

    适用与边界

    • 应用:把Clapeyron 方程与一级相变曲线整理为可检查的关系、判据或算法步骤;涉及定量模型时写出公式,并说明符号、适用条件,以及需要时的单位或复杂度。
    • 边界:相共存、不稳定分支或响应函数发散处不能把一个光滑单相势外推到底。
    • 推导:P05 · 响应函数、相变与热力学综合复习
  28. 278

    物理学 · 热力学 · 约束

    Maxwell 关系:混合偏导的物理用途

    教材位置:P05 · 自由能、Maxwell 关系与相平衡

    (TV)S,N=(pS)V,N.\left(\frac{\partial T}{\partial V}\right)_{S,N} =-\left(\frac{\partial p}{\partial S}\right)_{V,N}.

    变量

    TT
    在“Maxwell 关系:混合偏导的物理用途”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:开尔文(K)
    VV
    在“Maxwell 关系:混合偏导的物理用途”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:立方米(m³)
    SS
    在“Maxwell 关系:混合偏导的物理用途”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:由上下文确定
    NN
    在“Maxwell 关系:混合偏导的物理用途”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:由上下文确定
    pp
    在“Maxwell 关系:混合偏导的物理用途”中作为等号左侧的目标量参与关系计算,单位:帕斯卡(Pa)

    成立条件

    • 若膨胀不可逆,系统仍有相同初末态 ΔF\Delta F,但实际功小于该可逆上限,差额与熵产生有关。
    • 若势函数在所研究单相区域具有连续二阶偏导,则混合偏导次序可交换。

    相关概念

    适用与边界

    • 应用:把Maxwell 关系由热力学势导出整理为可检查的关系、判据或算法步骤;涉及定量模型时写出公式,并说明符号、适用条件,以及需要时的单位或复杂度。
    • 边界:符号来自势函数全微分,不能仅凭记忆排列。
    • 推导:P05 · 自由能、Maxwell 关系与相平衡
  29. 279

    物理学 · 经典力学 · 定义式

    Newton 第三定律

    教材位置:P01 · Newton 定律、受力分析与约束

    FAB=FBA.\boldsymbol F_{A\to B}=-\boldsymbol F_{B\to A}.

    变量

    FABF_{AB}
    用下标 AB 区分 F 的分量、样本或离散状态,单位:牛顿(N)
    FBAF_{BA}
    用下标 BA 区分 F 的分量、样本或离散状态,单位:牛顿(N)

    成立条件

    • 只有先把两个物体合并为系统,内部作用反作用力才会在系统总动量方程中成对抵消。
    • 6. 另写约束方程,再联立求未知量;最后检查接触、绳张紧和摩擦状态假设是否自洽。

    相关概念

    适用与边界

    • 应用:把自由体图、约束力与摩擦模型整理为可检查的关系、判据或算法步骤;涉及定量模型时写出公式,并说明符号、适用条件,以及需要时的单位或复杂度。
    • 边界:质量可变化的系统需要谨慎界定系统边界。
    • 推导:P01 · Newton 定律、受力分析与约束
  30. 280

    物理学 · 相对论基础 · 典范公式

    Poisson 极限的可复算链条

    教材位置:P08 · Einstein 场方程与典型解

    d2xidt2c2Γ00ic22ih00.\frac{\mathrm d^2x^i}{\mathrm dt^2} \approx-c^2\Gamma^i_{00} \approx-\frac{c^2}{2}\partial_i h_{00}.

    变量

    xx
    在“Poisson 极限的可复算链条”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:米(m)
    ii
    在“Poisson 极限的可复算链条”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定
    tt
    在“Poisson 极限的可复算链条”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:秒(s)
    cc
    在“Poisson 极限的可复算链条”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:米每秒(m·s⁻¹)
    Γ\Gamma
    在“Poisson 极限的可复算链条”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定
    i00i_{00}
    用下标 00 区分 i 的分量、样本或离散状态,单位:由上下文确定
    h00h_{00}
    用下标 00 区分 h 的分量、样本或离散状态,单位:由上下文确定

    成立条件

    • 若误把 T00T_{00} 写成质量密度 kgm3\mathrm{kg\,m^{-3}} 而不补 c2c^2,右侧会少能量单位。

    相关概念

    适用与边界

    • 应用:把场方程的 Newton 极限整理为可检查的关系、判据或算法步骤;涉及定量模型时写出公式,并说明符号、适用条件,以及需要时的单位或复杂度。
    • 边界:致密星内部可能压强显著,即使外部轨道仍近似弱场,也不能把内部源只写成质量密度。
    • 推导:P08 · Einstein 场方程与典型解
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    物理学 · 量子力学 · 定义式

    Robertson 不确定关系

    教材位置:P07 · 测量、对易关系与不确定性

    ΔAΔB12[A,B].\boxed{ \Delta A\,\Delta B \ge\frac12|\langle[A,B]\rangle| }.

    变量

    Δ\Delta
    在“Robertson 不确定关系”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定
    AA
    在“Robertson 不确定关系”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定
    BB
    在“Robertson 不确定关系”中作为等号右侧的输入量或系数参与关系计算,单位:由上下文确定

    成立条件

    • A,BA,B 为自伴算符,定义中心化算符 A~=AA\widetilde A=A-\langle A\rangleB~=BB\widetilde B=B-\langle B\rangle
    • 推导要求相关向量与乘积期望存在;对无界算符,ψ|\psi\rangle 必须处在足以定义 Aψ,Bψ,ABψ,BAψA\psi,B\psi,AB\psi,BA\psi 的共同定义域中。

    相关概念

    适用与边界

    • 应用:把对易子、兼容观测量与共同本征态整理为可检查的关系、判据或算法步骤;涉及定量模型时写出公式,并说明符号、适用条件,以及需要时的单位或复杂度。
    • 边界:三者在特定模型中可相关,但不能用同一符号替代。
    • 推导:P07 · 测量、对易关系与不确定性