《牛頓和萊布尼茲對最速降落線問題的解法,少為人知》 回復


《牛頓和萊布尼茲對最速降落線問題的解法,少為人知》    https://tieba.baidu.com/p/7676293920    。

 

 

牛爵爺 和 萊布爵爺 的 圖 不知 是 什么,   但 這 2 張圖 讓人 聯想起 古典數學 的 風格  。  古典數學 的 風格 是  敘拉古 古希臘 古羅馬 ,  和 地中海 吹來 的 海風  。    要不再加個 大西洲 ?

 

古典數學 + 最速降線  確實 是 一道 風味 獨特 的 料理  。   (笑)          用  古典數學 的 思維 和 眼光 來 研究 最速降線  充滿了 穿越的 奇妙 體驗  。

 

試想,    我們 是 古人,   用 鉛筆 在 微微泛黃 的 圖紙 上 繪畫 着 由 圓周 或 各種圖形 旋轉(運動) 出來 的 各種曲線,    思索着,    小球 最快滾落 的 路徑,     這 ,  非常 富有 電影感,   穿越感,  游戲畫面感   。

 

用 折線 分析,  會 知道  讓 小球 滾落 時間 最短 的 路徑 不是 平 的 斜坡,   也不是 太陡 的 折線,   就是說 要 “凹” 一點,   但 又 不能 太 “凹”   。

 

直覺上,      數學家 們 想要 尋找 一條   “凹” 一點,   又 不能 太 “凹”   的  ,   對稱 的 曲線  。

 

半圓 對稱,  但 太 凹 了,    而且 如果 圓 和 重力 下 滾動  的 最快路徑 直接 對應,  會不會 太 巧合 了 ?    與其說是 巧合,  不如說是 突兀 ,  總覺得  答案 不會 如此簡單  。

 

“最速降線”  似乎 要 比 半圓 更要有一些  “技術含量”   才行  。

 

橢圓  的  “凹” 可以調節,   可以 調 到   “凹” 一點,   又 不能 太 “凹”   ,   但 正因為 可調,  問題來了,    要 調到 多 “凹”    才是 最速降線  ?

 

另外,   橢圓 的 對稱性 還 不夠 理想   。

 

等,    為什么要  “對稱”  ?      這個嘛,   你去 問 爵爺們 和 數學家 吧 ,   哈哈  。

 

擺線,    由 圓 滾動產生,   這個不得了,    圓 是 對稱 的,   滾動 也是 對稱 的,   滾動 時 的 前進 是 線性 的,   這樣,   擺線  比 圓 多了 一點 復雜性 、“技術含量”,    又 保持了 脫胎於圓  的  近乎 完美  的 對稱  。

 

擺線 各處 的 曲率 似乎 是 相等 的  。   我把  各處 曲率 相等 的 曲線 叫做 “各處同性”  曲線  。     這一類 曲線 任意 截取一段,  都可以和 其它 部分 重合  。

 

從 數學 上,    擺線 方程  比 圓  復雜一點,    但 也 不太 復雜,    可以用 初等函數 表示,    和 三角函數 有關  。

 

這些 特點  恰到好處 的 戳中(撓到) 了  數學家 的 癢點,    (爵爺們)數學家 們 直呼過癮,   內心一陣狂喜 :     這一切 都 那么 和諧,  剛剛 好  !

 

其實回到 更古老些 的 時候,   還沒有 牛頓力學 和 微積分 的 時候,  比如 古希臘,    以 古希臘人 的 數學 和 科學 思維,   也可能  提出 最速降線問題  和  發現  最速降線 是 擺線 的 ,  雖然 不能  嚴格證明,   但 可以 實驗檢驗  。

 

古人 若 發現 最速降線 是 擺線  憑 的 是 數學 、科學 思維,  認為 數學 、科學 存在 簡明性 、和諧性 ,  從 現實 中 抽象出 的  符號 表達了 規律   。

 

但  古希臘 時代,    人們 對 物理 的 認識 還不足,   可能 還 在 思考  “兩個 鐵球 是否 同時落地”  、“一噸 棉花 和 一噸 鐵 哪個 更重”    這一類問題,  因此 可能 還 不會 想到 最速降線問題  。 如果  兩個鐵球同時落地 的 問題 早早 被 證實 認識,    那么 古人 是 可能 提出 最速降線問題,   並 發現 最速降線 是 擺線 的  。

 

但   最速降線 的 實驗裝置,   不是 正好 可以 觀察 檢驗   一輕一重 兩個小球 誰 先 滾落到 終點 嗎  ?

 


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