状态
在经典力学中,一个系统的状态是指在已知运动定律的前提下,预测其未来演化所需的完整信息集合。
对于在一维中运动的单个粒子,状态通常由两个数给出:
- 它的位置,通常写作 \(x\)
- 它的速度,通常写作 \(v\),或等价地写成它的动量 \(p = mv\)
只知道位置是不够的。一个粒子处在同一点时,可以向左运动、向右运动,也可以暂时静止。要知道接下来会发生什么,我们既需要知道它在哪里,也需要知道它如何运动。
对于在三维中运动的粒子,状态需要三个位置坐标和三个速度或动量分量:
\[(x, y, z, v_x, v_y, v_z)\]
对于包含许多粒子的系统,状态由每个粒子的位置和速度,或位置和动量组成。所有可能状态的这个集合称为状态空间或相空间。
核心思想很简单:一旦知道当前状态,经典力学定律就会决定未来状态。
