|||
数学上,“维”是矢量空间,又称线性空间,的重要基本概念。
所谓“维”就是矢量空间的“基矢”,矢量空间“基矢”的个数就是它的“维”的个数。
有人从可把:“点”0维,“直线”当作1维,“平面”当作2维,“立体”当作3维,简单地认为,由此就可以推论到有“无限维”。
也有人把事物的各种因素、种类,都分别当作各“维”,而组成“多维空间”。
这些,实际上,都是误解了“维”的基本概念,而产生的错误观念。
因为,能成为矢量空间的“维”,或“基矢”是必须满足一个基本的条件:那就是:它们必须是彼此线性无关的。
“直线”只有1个“基矢”,没有任何另外的矢量与它彼此线性无关,因而,是1维,“平面”有两个彼此线性无关的“基矢”,因而,是2维,“立体”有3个彼此线性无关的“基矢”,因而,是3维。
对于任何维数的空间,必须是有相应个数彼此线性无关的“基矢”。
否则,就不能肯定它的维,或根本就不能构成相应的矢量空间。
我在“博客”中,已结合“相对论”,有多篇系列博文,全面介绍了“时空可变系多线矢物理学”,现在还有一个系列正在进行,都包括具体地讨论物理学中,“维”的问题。
欢迎网友们批评指正、具体参加讨论。
我在标题为“时间的维”的博文,还针对一些,关于是时间与维的不当论点,
分析说明“相对论”的4维时空的根据理由和基本特性。
还将针对物理学中多维问题的一些错误观点,作专题的讨论。
也欢迎网友们积极参加。
左手材料(Left-Handed Metamaterials)是近年来材料科学和物理学领域的研究热点之一。谈到左手材料,还得先从右手材料说起。在经典电动力学理论中,介电材料的电磁特性由介电常数ε和磁导率μ两个宏观参数描述。自然界中物质的ε和μ都是正数,当电磁波穿越其中时,描述电磁波传播特征的三个物理量电场方向E、磁场方向H和电磁波的传播方向K构成与三维空间坐标呈一一对应的右手螺旋关系,这就是物理学中经典的“右手定则”。这种规律被认为是物质世界的常规,是物理界不可动摇的基本定律,相应地,自然界中存在的符合“右手定则”的介电材料即为右手材料。
在经典电动力学中,如果物质的ε和μ一正一负,电磁波将无法在其中传播。但是,如果ε和μ两者都是负数时,情况会怎样呢? 1968年,前苏联物理学家Veselago等人首次提出了大胆的假设,即如果人们能够制造出介电常数ε和磁导率μ均为负值的材料,那么“右手定则”将被推翻,取而代之的是电场方向E、磁场方向H和电磁波的传播方向K构成与三维空间坐标呈一一对应关系的左手螺旋关系。至此,原本看似天经地义的物理学常规定律“右手定则”开始遭遇颠覆性的挑战。但是,由于当时Veselago等人的工作还仅限于纯理论性的研究,自然界中并未发现这类材料,也没有在实验中得到进一步验证,因此这一假设在学术领域长期未被接受。
“左手材料”是指一种介电常数和磁导率同时为负值的材料。电磁波在其传播时,波矢k、电场E和磁场H之间的关系符合左手定律,因此称之为“左手材料”。它具有负相速度、负折射率、理想成像、逆Doppler频移、反常Cerenkov辐射等奇异的物理性质。“左手材料”颠倒了物理学的“右手规律”,而后者描述的是电场与磁场之间的关系及其波动的方向。
Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )
GMT+8, 2024-11-13 08:46
Powered by ScienceNet.cn
Copyright © 2007- 中国科学报社