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将微分方程进行到底

已有 5613 次阅读 2012-5-29 20:49 |个人分类:博客大赛|系统分类:科普集锦| 理论物理, 逻辑性, 马尔萨斯

  求解微分方程是理论物理中常用的一种解决问题的方法,这种方法在其他的学科中不常用。因此从事理论物理研究的人士根据求解微分方程的过程得出一些出乎人意料的结论,往往会受到批评。
  最典型的如同马尔萨斯方程的提出,由于涉及到广泛的学科,特别是社会学的领域,就引起了很多的批评。
  奇怪的是那些持批评意见的人并不懂得微分方程的重要性,甚至连如何求解一阶微分方程的能力也没有,其批评意见主要是从求解出来的结果来看。
  其实求解微分方程也并非万能的,不过要正确批评却不是一件容易的事情。比如马尔萨斯方程,如果仅从结果上就认定其结论荒谬,则对于学科的发展一点也没有帮助。重要的是要理解微分方程建立的条件。微分方程的求解过程完全是一整套经过证明的非常严密的数学推导过程,其逻辑性无懈可击,不可能从中找出问题的。但是用微分方程建立起来的模型中,致命的弱点在于所做的假设条件。如果假设条件不正确,则后面的所有推导过程就完全没有意义了。因此微分方程模型的建立者都会非常小心地进行假设,一旦一个基本上找不出太多的漏洞的假设建立起来以后,后面的推导过程就完全不需要担心出现什么问题了。反过来推导出来的结果又可以帮助微分方程模型的建立者检验假设的可靠性。
  近些年来我涉及到很多的学科,我发现,这种通过建立微分方程来解决问题的方法确实是理论物理中特有的。在其他的一些学科,如同生物学中,这种方法是用的很少,一些知名的生物学家甚至对此一点理解能力都没有。
  对于化工领域来说,虽然会涉及到很多的数值计算,但是如同物理学中那样完全依赖微分方程模型来简化和解决问题的,则是很少见的。如同量子化学领域,也基本上是直接借用量子力学中的结论,量子化学本身不会从最基本的微分方程模型开始来进行计算。
  至于地质、生态、心理、计算机等领域就更少见优美的微分方程模型了。因此通过是否求解微分方程可以判断该研究是否属于物理学研究的领域。
  我以前对此有不太清楚,以为我自己懂的东西,我觉得有意义的,别人也肯定一样欣赏。结果我将自己的建立的微分方程模型呈现出来,其他学科领域的专家根本不能够理解。一般反应就是沉默不语,给逼急了,就会告诉你,你这种东西没有意义,你采用的是一种投机取巧的方式来解决问题。因此如果确信属于这一方面的研究,应该尽可能限制在物理学的专家内部进行讨论,避免产生各种误解。


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