复数的物理意义是什么？第1页

looming 网友的相关建议:

我想纠正题主的一点是,抽象数学工具不是设计出来就有意义的.当年数学家引入复数的时候也跟物理一点关系都没有.

注意一下,"复数有什么物理意义"和"复数在物理上运用时有什么解释"是两个不同的问题

就好比乘法不是用来设计成买菜的,但是买菜的时候3元/1KG,买2KG就是2*3元,你不能就此说"乘法的意义就是在单价和数量确定时给出总价"

所以你要问"引入复数有什么物理意义",那答案肯定是一点都没有

但是复数在物理上当然可以有很多应用.别的回答已经举了很多很多例子,那些都是物理上使用复数工具,然后研究者想办法去赋予一个人类可以理解的意义.

Erdnussoelbearbeiter 网友的相关建议:

这个必须回答！

复数最直观的理解就是旋转！

4*i*i = -4

就是“4”在数轴上旋转了180度。

那么4*i就是旋转了90度。

另外，e^t是什么样呢？

但当你在指数上加上i之后呢？

变成了一个螺旋线。是不是和电磁场很像？（想拿欧拉公式去跟女生炫学术的男生注意了：她们，真的，不CARE）

当然，更重要的意义在于复数运算保留了二维信息。

假如我让你计算3+5，虽然你可以轻松的计算出8，但是如果让你分解8你会有无数种分解的方法，3和5原始在各自维度上的信息被覆盖了。

但是计算3+5i的话，你依然可以分解出实部和虚部，就像上图那样。

基于以上两个理由，用复数来描述电场与磁场简直完美到爆棚！

我们即可以让电场强度与复数磁场强度相加而不损失各自的信息，又满足了电场与磁场90度垂直的要求。另外，一旦我们需要让任何一个场旋转90度，只要乘一个“i”就可以了

受

答案的提醒，再补充一点。

正弦波在频域可以看作是自然数中的“1”，可以构成其他数字的基础元素。当你需要5的时候，你可以看成是1*5（基础元素的五倍）也看以看成2+3（一个基础元素2倍与基础元素3倍的和）。这些用基础元素构成新元素的运算是线性运算。

但是现在你如何用线性运算吧2sin（wt）变换成4sin（wt+pi/6）呢？

利用欧拉公式，我们可以将任何一个正弦波看作其在实轴上的投影。假如两个不同的正弦波，可以用数学表达为：

好了，现在如果我想用第一个正弦波利用线性变换为第二个，我们就只需要将A乘对应的系数使其放大至B（本例为乘2），然后将θ1加上一定的角度使其变为θ2（本例为加30度），然后将得到的第二个虚数重新投影回实轴，就完成了在实数中完全无法做到的变换。

这种利用复指数来计算正弦波的方法也对电磁波极其适用，因为电磁波都是正弦波，当我们需要一个电磁波在时间上延迟/提前，或是在空间上前移/后移，只需要乘一个复指数就可以完成对相位的调整了。

（图1图3系自制，转载不注明出处注定一辈子学理工没女朋友）

题主关注我的专栏吧，近期会写科普傅里叶的东西……

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