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牛顿力学的泊松方程

时间:2016-06-17

前提条件:1、牛顿理论适用2、非相对论3、平直时空首先,要知道万有引力:引力场:写成矢量形式引力势:其中引力场和引力势之间的关系为接着,我们假设,

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西莫恩·德尼·泊松

本文是从万有引力定律出发,通过类比电场中高斯定律推出引力场中泊松方程。

前提条件:

1、牛顿理论适用

2、非相对论

3、平直时空

首先,要知道

万有引力:

引力场:

写成矢量形式

引力势:

其中引力场和引力势之间的关系为

接着,我们假设,在一个封闭曲面S内部某一个质量为m1的静止物体

该物体在S面的质通量为

由任意包围m1的封闭曲面,质通量不变,则对于以m1为中心,半径为r的球面求解,得

于是,可以得到封闭曲面内总物质在S上的总质通量,

总质通量为

又由于,总质量可以用密度和体积表示,得

于是

由高斯定律,把左边变为体积分,得

代入引力场和引力势的关系

去掉积分符合,得

其中

(▽▽=▽2=△)

于是,得到了引力场中的泊松方程

此方程是找到爱因斯坦场方程系数κ的关键点。

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