2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Эта тема закрыта, вы не можете редактировать и оставлять сообщения в ней. На страницу 1, 2  След.
 
 Физический смысл комплексных величин
Сообщение05.07.2019, 13:25 


24/08/18
204
Есть ли комплексный характер вектора Пойнтинга и проницаемостей всего лишь удобный математический формализм, или мнимые поток и плотность энергии электромагнитного поля реально существуют?

 Профиль  
                  
 
 Re: Физический смысл комплексных величин
Сообщение05.07.2019, 13:40 


07/10/15

2400
Да, в традиционном понимании реальности, существуют. Хотя их нельзя увидеть, или ощутить органами чувств. Но можно измерить следствия их проявлений. И результаты измерений будут объективными, т.е. одинаковыми для всех.

 Профиль  
                  
 
 Re: Физический смысл комплексных величин
Сообщение05.07.2019, 14:09 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
Скорее всего, речь об описании колебаний, и в этом случае комплексные числа делятся не на действительную и мнимую часть, а на амплитуду и фазу. И то и другое реально существует.

 Профиль  
                  
 
 Re: Физический смысл комплексных величин
Сообщение05.07.2019, 15:22 
Заслуженный участник


28/12/12
7777
Munin в сообщении #1403360 писал(а):
Скорее всего, речь об описании колебаний, и в этом случае комплексные числа делятся не на действительную и мнимую часть, а на амплитуду и фазу. И то и другое реально существует.

Сдается мне, что речь идет об электродинамике сплошных сред. В этом случае мнимая часть проницаемости отвечает за диссипацию.

 Профиль  
                  
 
 Re: Физический смысл комплексных величин
Сообщение05.07.2019, 15:30 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
Разумеется. То есть, за часть $\mathbf{D},$ сдвинутую по фазе относительно $\mathbf{E}.$

 Профиль  
                  
 
 Re: Физический смысл комплексных величин
Сообщение05.07.2019, 15:32 
Заслуженный участник


28/12/12
7777
Munin в сообщении #1403388 писал(а):
Разумеется. То есть, за часть $\mathbf{D},$ сдвинутую по фазе относительно $\mathbf{E}.$

Ну да.
Думаю, можно резюмировать так: фаза физически совершенно реальна, запись ее в комплексном виде - в основном для удобства. Можно записать все в действительных переменных, но будет более громоздко.

 Профиль  
                  
 
 Re: Физический смысл комплексных величин
Сообщение05.07.2019, 16:54 
Аватара пользователя


09/10/15
4227
где-то на диком Западе. У самого синего моря.
Alastoros в сообщении #1403356 писал(а):
Есть ли комплексный характер вектора Пойнтинга и проницаемостей всего лишь удобный математический формализм, или мнимые поток и плотность энергии электромагнитного поля реально существуют?


В природе существуют колебания и поглощения. Один процесс можно смоделировать синусом, другой экспонентой. В реальности же на некоем усредненном уровне описания процессов они неразделимы друг от друга. Комплексные же числа, а точнее экспонента с комплексным аргументом идеально моделирует взаимосвязь этих двух процессов, как бы подсказывая, что это на самом деле один процесс.
Вообще в физике, вернее в нашем восприятии природных явлений и попытке их описать, мы все время натыкаемся на некий дуализм. Волна-частица, потенциальная и кинетическая энергия, электромагнитная волна.
Еще Ньютон нам подсказал, что в природе рулят не функции, а приращения функций. Казалось бы, что тогда вся математика должно сводиться к линейным дифурам первого порядка. Но, опять же, тот же Ньютон подсказал, что в природе физические законы инвариантны относительно всех инерциальных систем отсчета.
А это значит, что если в статике важны приращения смещений (изменение потенциальной энергии), то в динамике важны приращения динамических переменных (скорости, импульсы). То, что мы связываем с кинетической энергией.
Из этого динамически статического дуализма органически вытекает, что законы природы хорошо моделируются линейными дифурами второго порядка. Решениями таких дифуров являются синусы и экспоненты, которые при обьединении дают комплексные экспоненты. Но , чтобы каждый раз не заморачиваться присутствием экспонент, мы очень часто можем выкинуть их из описания, оставляя обычные комплексные числа, но подразумевая, что за ними стоят экспоненты. Это то, что в свое время проделал Хевисайд со многими линейными дифурами второго порядка, причесав уравнения Максвелла и уравнения для расчета электрических цепей. Ну, и как тут выше было замечено, комплексный дуализм эквиавалентен фазово-амплитудному дуализму.

 Профиль  
                  
 
 Re: Физический смысл комплексных величин
Сообщение05.07.2019, 17:41 
Заслуженный участник


27/04/09
28128

(Оффтоп)

fred1996 в сообщении #1403412 писал(а):
Вообще в физике, вернее в нашем восприятии природных явлений и попытке их описать, мы все время натыкаемся на некий дуализм. Волна-частица, потенциальная и кинетическая энергия, электромагнитная волна.
Ну вот зачем такое писать. Первое ерунда, остальные два разные и не дотягивающие до славного названия двойственностью (как например двойственности $V$ и $V^*$ при наличии скалярного произведения, или там явлений в булевых алгебрах). (В электромагнитных волнах в другом количестве измерений магнитная индукция имеет совершенно не векторный вкус, но это ничему ведь не мешает. Что бивектор в трёхмерии как вектор — это случайный изоморфизм, притом требующий метрики и ориентации.)

fred1996 в сообщении #1403412 писал(а):
эквиавалентен фазово-амплитудному дуализму
А что это такое?

По-моему всё было хорошо и без притягиваний.

 Профиль  
                  
 
 Re: Физический смысл комплексных величин
Сообщение05.07.2019, 18:16 
Заслуженный участник


21/08/10
2404
Alastoros в сообщении #1403356 писал(а):
или мнимые поток и плотность энергии электромагнитного поля реально существуют?



Пожалуй, правильней сказать, что действительная и мнимая часть вектора Пойнтинга (точнее комплексной амплитуды вектора Пойнтинга) изображают реально существующие процессы. Действительная часть изображает поток энергии в одну сторону, а мнимая -- поток энергии колеблющийся туда-сюда (так называемая реактивная составляющая).

А вообще надо бы не путать вектор Пойнтинга сам по себе (он действителен и зависит от времени) и его комплексную амплитуду.

P.S. Вообще-то метод комплексных амплитуд, как правило, преподается просто ужасно. Сам помню, как первокурсником я чуть с ума не сошел, когда преподаватель заявил (без каких-либо пояснений!!!), что вместо действительного колебательного процесса можно и удобно рассматривать комплексные числа. Моя попытка добиться от него пояснений успехом не увенчалась. Подозреваю, он сам этого не понимал, просто усвоил в духе тупого рецепта: "так сказали" и все. Пришлось самому додумывать (что получилось лишь через несколько лет). А ведь просто же до предела... Приводимые выше ответы на вопрос подтверждают тезис, что этого почти никто не понимает, к сожалению. Какой только ерунды ни написали...

 Профиль  
                  
 
 Re: Физический смысл комплексных величин
Сообщение05.07.2019, 18:26 
Аватара пользователя


09/10/15
4227
где-то на диком Западе. У самого синего моря.
arseniiv

(Оффтоп)

Не следует сначала придумычать определения, а потом становиться рабом этих определений. Так уж случилось, и это наверное следствие человеческой логики в историческом развитии физики, что мы разделяем электрическое поле и магнитную индукцию, которые в природе неразделимы. Есть физические процессы, а есть математические модели. Я лишь отмечаю, что этим моделям свойственен некий дуализм или двойственность, который, исходя из наше логики как-то связан с процессами, описываемыми уравнениями второго порядка.
Я не пытаюсь в своих рассуждениях дать никаких строгих обоснований. Это скорее рассуждения на тему.
Что касается того, что я обозвал тут амплитудно - фазовым дуализмом, то это скорее ассоциация на тему того, что фаза - она же частота, как бы ответственна за волновую природу, а амплитуда за корпускулярную.

 Профиль  
                  
 
 Re: Физический смысл комплексных величин
Сообщение05.07.2019, 18:32 
Заслуженный участник


28/12/12
7777
fred1996
Ну вот зачем в ПРР такое писать? :evil:

 Профиль  
                  
 
 Re: Физический смысл комплексных величин
Сообщение05.07.2019, 18:40 
Аватара пользователя


09/10/15
4227
где-то на диком Западе. У самого синего моря.
DimaM в сообщении #1403439 писал(а):
fred1996
Ну вот зачем в ПРР такое писать? :evil:

Согласен. Слегка раздел попутал.
Просто вопрос со стороны школьников весьма злободневный. Проходят на уроках математики комплексные числа, а зачем - без понятия.

 Профиль  
                  
 
 Re: Физический смысл комплексных величин
Сообщение05.07.2019, 18:46 
Модератор
Аватара пользователя


30/09/17
1237
fred1996 в сообщении #1403443 писал(а):
Проходят на уроках математики комплексные числа, а зачем - без понятия.

Если причины введения комплексных чисел не объясняют математики - это их беда. Для физики это, прежде всего, инструмент. Что же касается рассуждений на эту тему и ассоциаций (очень вольных, между прочим), то в любом случае их лучше со школьниками не обсуждать. Да и в ПРР(Ф) их тоже размещать не следует, как уже правильно заметили.

 Профиль  
                  
 
 Re: Физический смысл комплексных величин
Сообщение05.07.2019, 19:04 
Аватара пользователя


09/10/15
4227
где-то на диком Западе. У самого синего моря.
Eule_A в сообщении #1403447 писал(а):
fred1996 в сообщении #1403443 писал(а):
Проходят на уроках математики комплексные числа, а зачем - без понятия.

Если причины введения комплексных чисел не объясняют математики - это их беда. Для физики это, прежде всего, инструмент. Что же касается рассуждений на эту тему и ассоциаций (очень вольных, между прочим), то в любом случае их лучше со школьниками не обсуждать. Да и в ПРР(Ф) их тоже размещать не следует, как уже правильно заметили.

Каюсь, был не прав. Просто тема весьма любопытная. Хотелось поделиться соображениями на тему и выслушать, что думает научное сообщество на эту тему.
Может быть стоит перенести в раздел дискуссий?

 Профиль  
                  
 
 Re: Физический смысл комплексных величин
Сообщение05.07.2019, 19:09 
Модератор
Аватара пользователя


30/09/17
1237
fred1996
Выше сообщения уже несколько переплелись, чтобы их отделять. Вам ведь именно вектор Пойнтинга для рассуждений не требуется, я правильно понимаю? Тогда лучше было бы Вам открыть тему в ДТ(Ф) и там по возможности компактно - тезисно - воспроизвести Ваши утверждения. Так будет удобнее их обсуждать.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Эта тема закрыта, вы не можете редактировать и оставлять сообщения в ней.  [ Сообщений: 24 ]  На страницу 1, 2  След.

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group