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
205
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
7946
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
7946
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
2462
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
7946
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: YandexBot [bot]


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