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物理学的统一

拉格朗日变分思想已遍及所有物理学

R:引力场产生的时空曲率(广义相对论)

第二项包含了电磁场(麦克斯韦理论)、强相互作用和弱相互作用

第三项描写电子、中微子和夸克(费米子),以及相应的反粒子

第四项和第五项描写惯性质量的起源

 

费马原理:光之所以折射,是因为光在空气和水中的速度不同,光选择在阻力小、速度快的介质中多跑一段,在阻力大、速度慢的介质中少跑一段,这样可达到最短时间通过介质的目的。

 

光的这种“智慧”和人是一样的。由于水的阻力大,游泳的速度肯定没有在岸上跑的速度快。大部分人会选择图中路径2,与直线路径1相比,路径2要用时短,提高了救人效率。真实的情况符合折射定律

 


1630年,伽利略在做斜面实验时发现,两个相同的小球从起点滑向终点,最快的路径并不是直线而是一条曲线。

将小球下落区间分成许多小层,每层高度为hh很小)。根据能量守恒定律,知小球到达每一层速度均不同。想想光折射、或者去河里救人,小球为了在最短时间内下落,速度方向就会不断改变。当h趋近于无穷小时,可以证明它是一条倒着的摆线(即最速降线)。