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陈年往事:学术争论(4)麦克斯韦方程组的可解性

已有 5063 次阅读 2016-9-14 11:09 |个人分类:生活点滴|系统分类:科研笔记

 

       进入数字化时代以后,在完备的给出边界条件、初始条件下,麦克斯韦方程组是否有解?这个解当然是指符合实际、能被实测验证的解。

       这个问题一般的说不会在低层次展开,而是在高端层次。有两种极端:正方,有解,而且有唯一解;反方,不一定有唯一解(言下之意,麦克斯韦方程组有问题)。

       正方:1)一个数理方程,在边界条件和初值条件完备时,有解,而且解是唯一的。这是数学上可以严格证明的。2)对具体问题,如果没有唯一解,或是无解,则一定是边界条件或初值条件提法有问题,麦克斯韦方程组本身绝对没有问题。

       反方:1)对麦克斯韦方程组,在边界条件和初值条件为完全的实测时,方程无解。例如,在界面边界上,如果同时使用实测的法向分量和切向分量,则方程无解。从而,实际的处理方法是:要么取切向条件,要么取法向条件,但不能同时取两者。结论是麦克斯韦方程组有问题。

对这个问题,正方有很多研究,结论是:麦克斯韦方程组本身绝对没有问题,有问题的是边界条件“太多”。从而,解决问题的方法是:选择适当的边界条件。其中的一层含义是:舍去部分实测边界值。在纯粹理论上,边界条件必须满足协调性原理。

反方就问了:边界值是实测的,如果它不满足协调性方程该如何处理呢?正方答:此时没有解。但是,问题不是出在麦克斯韦方程组上,而是你的实测值有问题!此类争论到目前为止,还是经常性的出现在期刊上(低调争辩)。

2)对实测边界值,如要使麦克斯韦方程组有解,而且是唯一解,必须对方程组引入某种修订量,从而得到解。随后的研究就是给出此修订量的“理论解释”。这是工程上的基本方法。从而有各式各样的“麦克斯韦方程组”。

总而言之:工程上,针对具体问题,总是可以围绕麦克斯韦方程组做出某种修订,从而对于实测边界条件和初值条件给出解(唯一解)。结论是:麦克斯韦方程组在一般意义上(普遍意义上)是正确的。

所以,实际的工程支持反方的意见(麦克斯韦方程组有小小的具体问题),但是不接受反方的极端化结论(麦克斯韦方程组有问题)。实际的工程也支持正方的意见(麦克斯韦方程组本身绝对没有问题),但是不接受正方的极端意见(对具体问题,如果没有唯一解,或是无解,则一定是边界条件或初值条件提法有问题)。

对具体问题,对普遍性理论不加具体分析的强行应用,未必能得到正确的结论。由此,而强行要求只使用“有利”的实测数据,就是一种错误的学术态度。

对具体问题,在对普遍性理论进行小的修订后,得到了符合实测的解。但是,并不能由此推断普遍性理论是错的,更不能由此而声言发现了某个新理论。

这两类错误的本质是:1)用普遍性取代特殊性;2)用特殊性否定普遍性。

由于在学术研究中,此类错误是极为普遍出现的,人们一般的不把这看成是严格意义上的学术争论。

但是,这类争论的出现,迫使理论研究者一直在开拓麦克斯韦方程组的其它理论形式。而且,围绕麦克斯韦方程组总是有多种多样的研究,尤其是计算方法上。它们之间经常是互相矛盾的,或是互相排斥的。

学术上的争论,并不能简单的归结为:对基础理论的肯定或否定。

 

 



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