高宏
请教物理学家:布朗运动位移究竟是时间函数还是随机变量?
2024-8-20 08:26
阅读:12361

质点运动的特点是质点空间位置随时间连续变化,即质点位置x是时间t的函数,因此,《牛顿力学》用时间函数x(t)来表示质点在t时刻的位置。

统计物理学》也令x(t)代表布朗粒子在t时刻的位置,分别使用朗之万方程(Langevin Equation)和随机游走(Random Walk)模型来描述单个布朗粒子的无规则运动。

让人匪夷所思的是:在朗之万方程中,x(t)时间函数而在随机游走模型中,x(t)随机变量

如果x(t)时间函数可从朗之万方程推出“布朗运动瞬时速度等于白噪声”和“布朗运动路径处处可导”的结论,与布朗运动实验观测结果相符。

如果x(t)随机变量可从随机游走模型推出“布朗运动瞬时速度无穷大(不存在)”和“布朗运动路径处处不可导”的结论,不仅与朗之万方程得出的结论矛盾冲突,而且与布朗运动实验观测结果不符。

时间函数x(t)随机变量x(t)的数学符号虽然完全相同,但它们是两个内涵与外延完全不同的数学概念。

随机变量x(t)中的t并不是自变量,t只是一个时间标记而已。随机变量x(t)的真正自变量是样本点ω,因此,随机变量x(t)t时刻有多个或无穷多个与样本点ω对应的取值,而时间函数x(t)t时刻仅有唯一一个取值。

为了保证科学理论的确定性和无矛盾性,必须要遵循逻辑思维基本规律——矛盾律在同一思维过程中不能用两个完全不同的概念描述同一对象否则会出现上述布朗运动瞬时速度自相矛盾,并且与客观事实不符的结论。

请教物理学家:一个布朗粒子在t时刻的位置x(t)究竟是时间函数还是随机变量

        

       

参考

[1] 请教数学家:布朗运动位移究竟是时间函数还是随机变量?

https://blog.sciencenet.cn/blog-3418723-1447426.html

[2] 随机变化的变量是时间函数还是随机变量?

https://blog.sciencenet.cn/blog-3418723-1396526.html

[3] 样本函数、随机变量和随机过程三个数学概念的物理意义

https://blog.sciencenet.cn/blog-3418723-1391891.html

[4] 布朗运动研究的乱象及机遇

https://blog.sciencenet.cn/blog-3418723-1446740.html  

     

     

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