Re: [其他] 1 + 2 + 3 + ... = -1/12 的網路影片

看板Math作者 (許B)時間6年前 (2018/01/17 09:02), 6年前編輯推噓19(19065)
留言84則, 9人參與, 6年前最新討論串2/2 (看更多)
轉自 孫超群 個人FB https://www.facebook.com/einsteinequation https://goo.gl/etY4wM (限好友) 2014年5月12日 ~~孫神淺談自然數的總和等於負十二分之一!~~ ~~~~孫神初談自然數的總和(指數篇)~~~~ 最近YOUTUBE和FB動態很多人都在談一個問題, 還有一些好友也透過私密訊息問我同一個問題, 這個問題就是: "為甚麼自然數的總和等於負十二分之一?" 所以我就來簡單的談談這個問題. 其實自然數的總和數學上當然是無限大, 只不過物理學家經常在處理基本物理問題的時候, 發現所要計算的物理量必出現這類無限大, 但是物理量又必須是有限大, 這個矛盾怎麼解決呢? 物理學家花了約二十年的時間, 終於用正規化和重整化兩步驟解決了. 所謂正規化就是將原無限大, 寫成新無限大加有限大, 例如:自然數的總和=新無限大+(-1/12) 然後再用重整化把新無限大拋棄掉, 最後可把原無限大視為有限大, 例如:自然數的總和-->-1/12 詳細說明請見下列計算手稿: https://i.imgur.com/WmpiEJd.jpg
https://goo.gl/4qf3m2 (限好友) 2014年5月13日 ~~~~孫神再談自然數的總和(分式篇)~~~~ 上次淺談了自然數的總和問題後, 引起很多人的按讚和分享, 我感謝大家捧場! 同時也接到不少好友更深入的問題, 所以我現在就再進一步解答大家的疑惑. 問題大致分成兩類,即數學問題和物理問題: 數學問題:正規化是否唯一? 物理問題:此結果有沒有實際用處? 先說這兩個問題的答案都是肯定的!!! 本篇專談數學問題,下篇再簡單談談物理問題. 正規化是否唯一? 意思是說自然數的總和分成無限大加有限, 這有限值(-1/12)是否隨正規化方法不同而改變, 答案是不變!!! 我不在臉書作嚴格證明, 那會嚇走很多好友. 我只是再換另外一種正規化方法來說明, 底下是詳細計算手稿: https://i.imgur.com/WWbF4vF.jpg
https://goo.gl/YJYg2f (限好友) 2014年5月21日 ~~孫神四談自然數的總和(無限大不見了)~~ 自然數的總和明明是無限大,我們卻把 自然數的總和=新無限大+(-1/12) 然後"拋棄"新無限大,再說自然數的總和可 正規化為-1/12. 很多好友都在問:為何可"拋棄"新無限大?? 我緊接著就用物理實例現來跟大家說明如下: 在三談中,左右兩平行板間總能(見附圖 https://i.imgur.com/hwjtGrD.jpg
): E(r)=(hc/2r){1+2+3+...} ------>(hc/2r){(r/a)^2 - 1/12}, a-->0 其中淺談裡取ε=a/r且a-->0, 右板受力是無限大: F(r)=-dE(r)/dr=-E'(r) ----->-(hc/2){a^-2 + 1/(12r^2)}, a-->0 ----->無限大 a-->0 在三談中我們直接把a^-2無限大"拋棄",直接 得有限值-(hc/24)1/(r^2),為甚麼可以這樣做 呢?本文就是要來解釋這個問題! 好吧!讓我們來直接面對無限大問題,因為我們 只考慮右板左邊能量所提供的力,我們還必須加 上右板右邊能量所提供的力.我們可假想距左板 L(L-->無限大)處有第三平行板,因此右板右邊 能量=E(L-r),注意r前面是-號,所提供的力為 -dE(L-r)/dr=+E'(L-r),注意是+號. 所以右板實際總受力為 -E'(r)+E'(L-r) ------>-(hc/2)[a^-2 + 1/(12r^2)]+{r-->L-r} a-->0 =-(hc/2){1/(12r^2)-(r-->L-r)}, (注意a^-2消掉,無限大不見了!!!!!!!!!!!) 最後取L-->無限大,右板實際受力為有限值: -(hc/24)1/(r^2),-號表示向左或吸引. 與實驗完全吻合!! 以上就是三談中為何可"拋棄"無限大的原因. -- 我沒有完全看懂,只看了中文說明和大略的推導 主要是幫忙轉貼,所以問我我應該不會啊 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 36.230.183.244 ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Math/M.1516150959.A.477.html

01/17 09:09, 6年前 , 1F
就是黑魔法
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01/17 10:03, 6年前 , 2F
我比較想知道的是,為什麼analytic continuation 通
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常會等於丟掉發散項
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01/17 10:09, 6年前 , 4F
0,...1,2,3...,9,...n,...
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01/17 10:40, 6年前 , 5F
推2樓的問題
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拋棄每次看每次怪。不過我認為黑魔法應該倒過來看:
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01/17 11:21, 6年前 , 7F
我們想算的那些物理量(以下用1+2+3+...來當象徵),
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01/17 11:23, 6年前 , 8F
例如1+2+3+...其實只是用不正確的方式去理解-1/12而
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01/17 11:24, 6年前 , 9F
已。當然這不是在否定1+2+3+...=∞,有些計算本就不
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01/17 11:26, 6年前 , 10F
會牽涉到-1/12,例如1個蘋果+2個蘋果+...。大概有點
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01/17 11:28, 6年前 , 11F
類似Tr(A)=Σ{eigenvalues of A},但在A是無窮多維
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01/17 11:30, 6年前 , 12F
方陣的時候會無從加起(有些時候還是可以加的,只要A
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01/17 11:30, 6年前 , 13F
夠好)。
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01/17 11:50, 6年前 , 14F
想問E(r)=(hc/2r){1+2+3+...}是怎麼導出來的
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01/17 12:19, 6年前 , 15F
你這問題讓我發現我漏轉了三談,讓我來找和補
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補上三談 https://www.facebook.com/einsteinequation/posts/254316091423044 2014年5月14日 ~~~~孫神三談自然數的總和(物理篇)~~~~ 現在來談一個實際物理的應用實例, 考慮真空中不帶電(無電力)且 質量可忽略(無重力)的平行板,間距為r. 實驗發現平行板間有與r平方成反比的微弱吸引力. 這件重要的實驗發現可以簡單的說明如下: 1.板間雖為真空但仍有零點光能hf/2, 其中h是Planck常數,f是光頻. 2.板間光波要滿足駐波條件: f=n(c/2r),n=1,2,... c是真空光速. 所以由1.和2.可得平行板間總能 E=(hc/2r){1+2+3+...}, 利用正規化{1+2+3+...}--->-1/12, 所以 E--->-(hc/24r) 定性上, 總能E負號表式吸引,總能E與r成反比, 表示力與r平方成反比; 同時定量上也完全跟實驗吻和!!! ※ 編輯: tim32142000 (36.230.183.244), 01/17/2018 12:26:09

01/17 12:29, 6年前 , 16F
兩平行板的例子有∞-∞的味道
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01/17 12:31, 6年前 , 17F
這種說法我覺得他只是先射箭再畫靶而已,雖然物理常
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常都是這樣,但這種說法對於理解數學完全沒幫助
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01/17 12:33, 6年前 , 19F
還是我該說是想辦法讓∞-∞定型呢?
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01/17 12:36, 6年前 , 20F
對物理學家符合實驗比較重要,數學的角度可能要去理
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01/17 12:36, 6年前 , 21F
解數學家怎麼處理發散級數,這方面我知識機乎是零,
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wiki有寫
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01/17 13:00, 6年前 , 23F
可以看這片的註解
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01/17 13:15, 6年前 , 24F
我的意見是analytic continuation只有在剛開始要發
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01/17 13:15, 6年前 , 25F
散的那點保證可以用。
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拉過那點之後還有沒有意義必須case by case去看
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01/17 13:19, 6年前 , 27F
至於上面Casimir energy這個例子...有沒有發現,只
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01/17 13:20, 6年前 , 28F
要finite part是負的,就通過他講的定性定量測試?
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01/17 13:21, 6年前 , 29F
以我所知應該還沒有實驗真的去量到那個1/12
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01/17 13:25, 6年前 , 30F
所以我不認為-1/12在Casimir effect有實證
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01/17 14:33, 6年前 , 31F
謝謝 原來是這樣推導的
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01/17 19:01, 6年前 , 32F
老實說 數學這樣簡單的話 解析數論學者爽死了
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01/17 19:04, 6年前 , 33F
當初zeta 函數的解析延拓是為了解決prime number th
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eory的一步,黎曼也花了一番功夫證明它
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01/17 19:21, 6年前 , 35F
我覺得這篇還是砍掉吧,物理系自己去物理板自爽就好
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01/17 20:59, 6年前 , 36F
當時難,現在不一定難;時代在進步。
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01/17 21:00, 6年前 , 37F
話說回來,陶哲軒曾在他的blog上探討過相關議題
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不過小弟資質愚頓看不懂,有請板上大大開示
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01/17 21:02, 6年前 , 39F

01/17 21:10, 6年前 , 40F
這篇沒講解析研拓啊,只是用了smooth cutoff去做那
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01/17 21:11, 6年前 , 41F
些級數
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01/17 21:12, 6年前 , 42F
喔原來底下還有一大團要點開來看
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01/17 21:41, 6年前 , 43F
時代在進步 解析延拓都不是簡單的課題,能對一些函
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數知道延拓範圍,可以推知該函數系數的asymptotic
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Behavior
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01/17 21:43, 6年前 , 46F
縱使是古老如zeta函數的解析延拓,也不該是這樣簡
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01/17 21:43, 6年前 , 47F
單的証明
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01/18 08:25, 6年前 , 48F
這篇引用的孫超群的說明當然談不上是證明,我的意思
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01/18 08:25, 6年前 , 49F
是物理學家在用到這式子時,應該簡明厄要的提出我們
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01/18 08:26, 6年前 , 50F
真正要的是解析延拓後的東西,而不是拿一個違背基本
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01/18 08:27, 6年前 , 51F
直覺的東西來唬人。像上一篇的Mathologer的影片就很
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01/18 08:28, 6年前 , 52F
好。
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01/18 12:44, 6年前 , 53F
這也談不上違反直覺吧,沒有數學家真的會在文章寫這
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01/18 12:44, 6年前 , 54F
樣的等式,而是寫zeta(-1)=-1/12
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寫出zeta(-1)當然就是用了解析延拓,用了解析延拓一
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切就會自然許多。解析延拓為唯一的概念並不難懂,這
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01/18 13:37, 6年前 , 57F
是我所謂「簡單」的部份,至於證明zeta函數解析延拓
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01/18 13:38, 6年前 , 58F
表達式的部份是可以用it turns out that帶過就好
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01/18 13:39, 6年前 , 59F
物理學家習慣用regularization去「說明」這件事,就
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01/18 13:40, 6年前 , 60F
如同本篇孫超群的做法一樣,但這一點也沒有比較好懂
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,任何微積分有點sense的人都會接著問「如何保證結
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01/18 13:41, 6年前 , 62F
果不會隨著regulalize而變?」,不如引用解析延拓唯
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01/18 13:42, 6年前 , 63F
一的方式來得直接。
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01/18 19:04, 6年前 , 64F
辛苦解說了 給推
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01/21 00:30, 6年前 , 65F
物理上真正有意義的是regularization
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01/21 00:31, 6年前 , 66F
解析拓延用在這邊只是一個方便的regularization工具
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陶哲瑄那篇基本上證明zeta function等價於smooth
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01/21 00:34, 6年前 , 68F
regulator用在正整數次方和上面。
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01/21 00:35, 6年前 , 69F
但是用他的方法,其他各種解析拓延仍然需要case by
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01/21 00:35, 6年前 , 70F
case去證明等價
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01/21 15:52, 6年前 , 71F
但我覺得還是要定義清楚regularization及其適用範
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01/21 15:52, 6年前 , 72F
圍,才談得上物理意義。就好像本文就舉了兩種方法
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01/21 15:55, 6年前 , 73F
,不然隨便乘一個函數都可以嗎?
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01/21 20:29, 6年前 , 74F
微觀物理定義正確的regularization
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01/21 20:31, 6年前 , 75F
scheme-independance是需要證明的,從來沒有人保證
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01/21 20:31, 6年前 , 76F
你可以用什麼都對啊。
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01/21 20:33, 6年前 , 77F
有一個很有趣的例子,Efimov Effect的RG limit cycl
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01/21 20:33, 6年前 , 78F
e
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01/21 20:34, 6年前 , 79F
這個用dimensional regularization(解析延拓!)做不
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01/21 20:34, 6年前 , 80F
出來
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01/21 20:35, 6年前 , 81F
因為所有power law divergence都被直接丟掉了
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01/21 20:36, 6年前 , 82F
但是在這裡,power law divergence可以resum成另一
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01/21 20:36, 6年前 , 83F
個log,跟leading 2-loop log divergence互相抵銷
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01/21 20:48, 6年前 , 84F
喔喔,感謝樓上資訊,我再研讀看看。
01/21 20:48, 84F
文章代碼(AID): #1QNg2lHt (Math)
文章代碼(AID): #1QNg2lHt (Math)