第458章 保罗·潘勒韦的奇点理论(1 / 2)

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现在,科学家“奇点”已经习为常,们知道,这些点自己的论不再用的地。但

18世纪学者尚意识到一点,探讨经力学中个非常单的问时,他也遭遇一个奇。为了决这个典力学架下实上无法决的问,包括数学家拉在内学者们出了一稀奇古的方法,得出了分荒谬结论。学家花了一个纪才认到这种究是徒的:在点,理遭遇了极限。

在天体理学中,黑洞是个极为密的时区域,有物质从中逃,甚至光都不。这些殊的天代表了空的奇,它们引力的学理论——广义对论无描述的域。奇存在于多数学域中,们在研曲线和面、复函数以微分方时常会到它们。如今,学家知奇点通是超出们的理适用范的。但去并非此,科家最初遇奇点,甚至出了一基于不理论证奇怪解方案。18世纪,著名学家让·勒朗·朗贝尔(JenLeRndD''Alebert)莱昂哈·欧拉(LenhrdEler)研究经理论力的一个单问题就遇到奇点,类似于维空间的一个状黑洞,他们没想到这奇点会来多大困难。

棘手的

问题考的是一质点向一个质下落的况。在典力学(也叫做顿力学)中,为方便,们往往助假想质点来虑问题,即一个有质量几何点(没有体或形状)。根据顿引力律,空中一个定位置O(即引中心)的质点,对另一与之相r的质P施加引力与r2成反。在r≠0的情下,这点是成的。但r变为0时,质P受到引力就法定义,因此于点P说,点O便是奇所在的置。

这里,力中心O被视为象的纯几何点,这个点不存在何物质体。这一种真世界中可能存的情况。但这不碍我们虑这样个数学题:质P在O引力(比于r2)作用是如何动的。

对于这条件下质点运,牛顿《自然学的数原理》已经给了一个型:假在某个定时刻,质点PO点之运动,度不为0且不在线OP向上,么点P会沿抛线或双线运动,或者以圆轨道绕O旋,就像些绕太公转的星那样,并且这种圆锥线的焦都在O。但真让学者扰的情是,当点P在点O以以0初度释放,它会接落向O。计显示,P会在限时间到达点O,此时的速度增加到穷大。

这之后?点P达点O后会发什么呢?一方面,P似乎能越过O沿着条直线续运动,因为它时运动度极快。还有什能比无大的速更快呢?另一方,随着P不断近点O,它受到O的引不断增。到点P达到点O时,引会增长无穷大,这时点P就无法点O逃出来。么,无大的速和并不于它的力,哪个会占上风呢?

经典学领域权威专保罗·佩尔(PlAppell)用他自的方法决了这问题。他的《典力学程》(Crsdeniqe,1888),有后来名的《典力学》(Tritédeniqe,1893)中,他给了个解释,指出质P是不能到达力中心,因为“这个运物体接点O时,速度无增加,显然是法实现:在这个物体离为0前,它会先发碰撞。”但是这解释根没有回上文提的那个粹理论题。我都知道,在这个题里,力中心仅是一几何学的点。

达朗贝的答案

当时法最伟大数学家朗贝尔,在他的《数学手》(Oplesthétiqes,1780)第七中论述这一棘的问题:“很显,(质P)会过(引中心),并不断离,直它与点O间的距与它开运动时距离相。之后,它将重这个过,不断荡。”就是说,运动物P会在线方向以引力心点O中心来振荡。际上,朗贝尔接触到问题,立刻毫迟疑地出了这的结论:运动物将会越引力中继续沿线运动。他只从力学方考虑,于物体点O获无穷大速度,个运动将持续去。但没有考到,在O,引也会增到无穷

让·勒朗·朗贝尔为,在A释放质点受引力中O的吸而运动,会穿点O,续运动点A关点O的称点A'',然再掉头来,在A和点A''之来回振

在1780出版的作中,朗贝尔出了质振荡这答案,在同一书中他介绍了拉得出另一个案。欧,这位18世纪著名的士数学先于他法国同,得出一个达贝尔本没有想,但也信服的论。后在书中道:“拉先生《力学》(Mniqe)书中提,一个接落向(加速中O点)物体,中心对的作用与距离平方成比时,在到达(O)后路返回。但很显,这位大的几学家在点上是误的。”

毫无问,当与欧拉系疏远达朗贝很乐于定欧拉结果,称这个论很荒。欧拉怎样得这个结的,确让人好,因它反直觉,竟然为物体在速度穷大时然掉头。这个结没有考两个引争议的穷大量,不论是点P在O时沿落方向速度,是它在点受到引力。

欧拉的特结论

借助牛曾经用的方法,欧拉在拉丁语写的《学》(Mhn,1736)的第一中探讨这一问。首先,他假设初始时,质点P位于点A,且有个垂直OA方的初速VA,此它的动轨迹会是一椭圆,轴为AA'',O是其中个焦点。之后,拉假设直于OA的速度VA不断小直到。这样,椭圆就不断变,同时A''不断接点O,VA减零时,圆会与线段OA合。

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