有没有比矢量表达更多信息的量呢?当然,这就是张量。向量是有一个方向的量,张量就是有两个甚至更多“方向”的量。比如说我们在拧像床单这样比较长的衣物的时候,既要有一个拧的力用来拧干又要有一个拉力来保证衣物不会扭在一起。
在拧衣服这个动作中这两个力应该是当作一个整体来看,而且为了维持拧的状态这样的力在衣物的各个地方都是存在的,我们把它叫做应力。但是应力的两个部分又是相互独立的,我既可以撤掉拉力只保持拧的力又可以撤掉拧的力而只保持拉力,所以可以说应力是有两个“方向”的力。对于物体中一个点的应力,我们通过过该点的三个互相垂直的面来表示:每个面上既有可能受到垂直面的正应力,比如压力和拉力;又有可能受到平行于面的切应力,比如剪刀的剪力。
具体而言就是下面的矩阵,其中每一行对应一个平面,σx、σy和σz是正应力,其余τxy等是切应力。