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第一章 三元平衡 第二节 三元平衡状态

三元平衡状态,包括宏观三元平衡状态和微观三元平衡状态。宏观的三元平衡状态,其实是一种复杂的三元平衡状态。它是由无数个微观系统共同作用,而呈现出的整体物理现象或物理状态。宏观的三元平衡状态,包括静态三元平衡状态和动动态三元平衡状态两种。

例如上面那种,书放在桌子上的平衡状态,就是宏观上静态的三元平衡状态,而水波、单摆就是一种动态的三元平衡状态。

其实所有的三元平衡状态,其实都是包含有微观动态的三元平衡状态。包括宏观上静止不动的书本,构成书本物质的分子、原子、质子、电子等,都是以一种微观动态三元平衡状态的形式存在。各种波动、粒子等,也都是三元平衡状态下形成的系统。

宏观世界的三元平衡状态一:

我们还是根据书本下落的例子,在这里我们想象这样一种极端的假设情况。书本下落,直接掉进一条贯穿地球的巨大隧道里面。由于在地球引力的作用,这时书本产生的势能是以地心的位置作为参考系,书本由地球引力而产生的势能转换成为动能。书本向地心运动时,势能减小动能增大,直到穿过地心之后,变为动能减小势能增大,如此往复运动。

因为这种假设的极端情况,是忽略了所有其他外部因素的,所以在这种假设的极端情况下,书本将会一直往复运动下去。其实这就是,假设的一种宏观动态的三元平衡状态的简单模型。

 

         1-4,在动能与势能之间来回转换的动态三元平衡模型。

宏观世界的三元平衡状态二:

水的波动是自然界中最常见的宏观动态三元平衡状态,也是自然界中最基本的三元平衡状态模型。

假如,水面上漂浮着一块木头,当水面平静的时候,木头的重力和水对木头的浮力是一对平衡力。当水面形成水波时,木头的重力和水对木头的浮力,就会出现动态的平衡状态。

当木头位于波峰时,向下的重力大于向上的浮力,重力与浮力处于一种非平衡状态。当木头位于波谷时,向下的重力小于向上的浮力,重力与浮力同样处于一种非平衡状态。木头和水波在这两种非平衡状态之间来回往复的运动,就是水波呈现出的宏观动态三元平衡状态。

 

         1-5,两种非平衡状态,在平衡轴之间来回往复变化而形成的波形图,这种波形图既是水波波形图,其实也是三元平衡关系图。

宏观世界的三元平衡状态之三;

单摆的周期性的摆动也是一种常见的三元平衡状态。在传统的物理学中,人们经常将单摆的周期性的摆动,用一种特殊的波形图来表示。而单摆的周期性摆动其实是一种宏观世界的三元平衡的运动状态,这种波形图其实更准确的来说是一种三元平衡关系图。

 

         1-6,单摆的三元平衡关系图,表示单摆运动的三元平衡关系。

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