宇宙是不是上帝创造的,我不知道宇宙顶级公式。但宇宙中处处有数学,这个却是不争的事实。
那么,我们姑且认为宇宙是上帝创造的,那么,上帝用了什么数学呢?
首先,上帝肯定用到了拉格朗日量与变分法。换句话说,上帝用了欧拉——拉格朗日方程。这个方程是一个偏微分方程,但几乎概括了物理学的基本框架。上帝可以在一张餐巾纸上写出整个宇宙的四种基本相互作用,用到的数学就是欧拉——拉格朗日方程。如果上帝不使用数学,那么实在很难想像他是如何思考这个问题的。
其次,上帝肯定用到了相似三角形与毕达哥拉斯定理。我们知道,毕达哥拉斯定理是可以用相似三角形的相似比公式来证明的,因此相似三角形更基本一些。另外,我们发现,在我们的生活中,毕达哥拉斯定理已经足够精确了,可以刻画我们这个空间的长度关系。毕达哥拉斯定理也可以刻画宇宙星空之间的几何关系。因此我们相信上帝一定使用了毕达哥拉斯定理,否则它为什么要选择平方和关系,而不是立方和来描述我们的空间的几何关系呢?从微分几何的角度来说,我们就要问同样意思的问题:为什么上帝选择了黎曼几何而不是fisner几何来描述我们空间的长度关系呢?为什么平方项那么特殊呢?另外,在时空中的相似三角形关系可以推导出狭义相对论的时间膨胀公式,因此,相似三角形有本质上的重要性,它一定是上帝精心选择的——相似比公式确实给出了距离上的几何关系是平方的,而不是立方的,或者四次方的。
第1-3宇宙速度是如何计算得出的?
第一宇宙速度 物体所受重力=万有引力= 航天器沿地球表面作圆周运动时向心力 即mg=GMm/r^2=mv^2/r mg=mv^2/r 所以v^2=gr R地=6.4*10^6 m g=9.8 m/s^ v= 7.9 km/s 计算公式:V1=√gR(m/s),其中g=9.8(m/s2),R=6.4×106(m)。 第二宇宙速度 假设在地球上将一颗质量为m的卫星发射到绕太阳运动的轨道需要的最小发射速度为V;地球半径为r; 此时卫星绕太阳运动可认为是不受地球引力,距离地球无穷远; 第二宇宙速度认为无穷远处是引力势能0势面,并且发射速度是最小速度,则卫星刚好可以到达无穷远处。 由动能定理得 (mV^2)/2-GMm/r^2*dr=0; 由微积分dr=r地 解得V2=√(2GM/r) 而第一宇宙速度公式为 V1=√(GM/R) 故这个值正好是第一宇宙速度的√2倍。
推导第一宇宙速度两种公式的含义?
分析:绕地球表面做圆周运动的卫星的线速度是地球的第一宇宙速度,万有引力提供卫星做圆周运动的向心力,由牛顿第二定律可以求出第一宇宙速度.
解答:答:设地球半径为R,地球质量为M,卫星质量为m,
第一宇宙速度的轨道半径等于地球半径,
由牛顿第二定律得:G
Mm
R2
=
mv2
R
,
解得,第一宇宙速度v=
GM
R
;
在地球表面的物体受到的重力等于万有引力,
即:G
Mm′
R2
=m′g,则GM=gR2,
则第一宇宙速度
gR
.
点评:本题要掌握第一宇宙速度的定义,正确利用万有引力公式列出第一宇宙速度的表达式;第一宇宙速度有三种说法:①它是人造地球卫星在近地圆轨道上的运行速度②它是人造地球卫星在圆轨道上运行的最大速度③它是卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度