gaohong5250的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/gaohong5250

博文

布朗运动的可导性证明

已有 3661 次阅读 2022-3-1 11:15 |个人分类:随机过程|系统分类:科研笔记

x(t)为布朗粒子在t时刻的位移,x(0)=0,根据布朗运动定律,可直接写出布朗粒子的运动学方程


式中的n(t)为定义在[-∞+∞]上的零均值不相关白噪声。

如果布朗粒子在t时刻的位移x(t)可导,则下述时间函数的极限存在

01.png

将布朗粒子的运动学方程x(t)代入上式,有

02.png

上式右边为白噪声n(t)在区间[tt+Δt]上的算术平均值,其物理意义为白噪声n(t)在区间[tt+Δt]上的直流分量,因此,其极限存在并且有限,表示布朗运动x(t)处处可导


《随机过程》教科书在证明布朗运动的可导性时,用随机变量X(t)取代了时间函数x(t),于是有

03.png

由维纳过程定义X(t)N(0σ2t)的性质,有

04.png

Δt趋于零时,上式趋于无穷大,表明随机变量的极限或布朗运动的瞬时速度不存在,因此《随机过程》教科书得出了“布朗运动处处不可导”这一与经验事实完全不符的错误结论。

2010年,美国德克萨斯大学的李统藏通过实验方法观测到了单个布朗粒子的瞬时速度(图1),实验结果表明:布朗运动的瞬时速度为零均值不相关白噪声,布朗运动的导数不仅存在,而且可观测。

图5.png

2 布朗粒子瞬时速度测量实验结果




https://blog.sciencenet.cn/blog-3418723-1327529.html

上一篇:大量布朗粒子的空间位置分布规律
下一篇:宏观尺度下的布朗运动
收藏 IP: 111.202.203.*| 热度|

0

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (0 个评论)

数据加载中...
扫一扫,分享此博文

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2024-12-26 04:07

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部