三维空间两点间距离公式,三维空间2个直线之间的距离公式

首页 > 经验 > 作者:YD1662023-05-25 01:43:48

现在大家想象一下一个蚂蚁在一个管子里爬,如何描述蚂蚁这个质点在一个管子里爬这个运动。

1、管子如果从截面积看是二维的。如果蚂蚁沿着管子截面圆周方向运动。我们可以用一个二维坐标来很精确的描述这个蚂蚁的运动轨迹。

2、如蚂蚁匀速在管子圆周方向转圈圈。可以用X,Y加一个时间T来描述(X,Y,T)。

3、如果蚂蚁只沿着管子方向运动,可以用一个一维空间Z就可以描述,如(Z,T),其中T为时间。

4、现在蚂蚁同时螺旋式前进!我们就必须用3维空间加1维时间来描述。(X,Y,Z,T)。

5、关键时候到了。如果管子本身也在运动。如管子以一端为圆心。做匀速圆周运动。如何描述蚂蚁的运动轨迹?如果我们继续用3维空间来描述(X,Y,Z,T)。那这个方程式会让任何物理学家跟数学家发疯。没有任何人可以写出用(X,Y,Z,T)来描述一个匀速转动的管理里做螺旋前进的蚂蚁的运动轨迹。这么难以用方程式描述的运动怎么办?物理学家跟数学家都很聪明。他们不会那么傻的用3维空间来描述这时的蚂蚁运动。他们会引入一维空间。如R。用(X,Y,Z,R,T)来描述这是蚂蚁的运动,R就代表管子的转动角度(从0到360度),这时描述的方程就显得非常简单。这就把第4维空间给拉出来了。在数学上,方程式会变得非常简单明了,物理学家也可以精确的描述出蚂蚁的运动轨迹。只因为引入了另外一维虚假的人为定义的空间维度。在这里R会被描述成卷曲的空间,因为它描述角度的空间。它的值是从0-360度,所以被形象的想象成一个卷着的空间。

其实在研究微观粒子运动轨迹时,牛顿力学的3维空间根本没法描述微观粒子的物理力学特性。如粒子的自旋,电荷,引力,强作用,弱作用,其实都是发生在3维空间的粒子,只是用三围空间的3个自由度量来描述太困难,太复杂了。为了简化方程式,物理学家人为自定义引入了其他描述物质微观粒子自由度的量。这才是真正物理学家在弦论,膜理论中使用8维空间或11维空间的目的。

三维空间两点间距离公式,三维空间2个直线之间的距离公式(9)

6、如果管子不仅仅做圆周运动。而且还要做上下震荡运动。那就还要加一自由度参数,那么为了方程式的简化,就必须再引入一个维度,谐振维度D。那时描述蚂蚁的运动就要用到5维空间加一维时间(X,Y,Z,R,D,T),其中D是描述管子上下谐振的维度。

7、如果蚂蚁本身还带有电荷。并且电荷还随时间而变化。为了描述一个带变化电荷的蚂蚁,就必须再引入一个维度,电荷维度。如(X,Y,Z,R,D,H,T)其中H表示蚂蚁身上电荷的变化参数。

8、如果这个蚂蚁不仅仅带电荷,而且还自旋。如自旋度为1或者2。那么就必须再引入一个维度,自旋维度S;这时描述蚂蚁就必须用7维空间再加1维时间。(X,Y,Z,R,D,H,S,T)这就可以方便的描述一个在谐振并且匀速圆周运动的管子里,做螺旋前进,并且带渐变电荷跟自旋的蚂蚁的运动轨迹。这就是传说中的8维时空。

部分内容摘自独立学者科普书籍《变化》

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