微流控芯片在细胞的培养、分离、组分分析及细胞操纵方面都有应用。将光镊(或超声)捕获、光穿孔、细胞裂解、电泳分离和细胞流失计数等操作单元集成到一块微流控芯片,并把得到的信息进行汇总、分析,就可以完成对单细胞的精准操控[3]。这些局限性使得很难在芯片上再现器官的所有特征,利用微流控芯片是一个创建受控环境的方法,还需要其他技术不断提高器官芯片的性能和与真实器官的接近程度[4,5]。......
2023-11-03
前面所列举的都是一些重要物理、力学学科的基本方程,这些基本方程形式不同、难易程度各异,但都是在很多观察、实验及思考的基础上建立起来,并能体现出相应学科本质的数学模型。只要掌握了这些基本方程,就了解了相应学科的本质特征。根据需要,在各种情况下求解这些方程并阐明其解的物理本质与内涵,不仅能透彻地掌握这些学科的规律,还能打开自然界未知领域的大门,逐步认识宇宙的奥秘。偏微分方程在人类认识世界和改变世界中的独特而关键性的作用由此可见一斑。《历史上最伟大的10个方程》[2]一书至少直接列出了三个重要的偏微分方程,相应章节的小标题分别是“19世纪最重要的事件——麦克斯韦方程组”“金蛋:爱因斯坦的广义相对论方程”及“量子论的基本方程薛定谔方程”。
下面对偏微分方程的作用举例说明。
1.电磁波的发现
麦克斯韦方程组描述了电磁场运动的一般规律,它是以电场强度E=E x+E y+E z及磁场强度H=H x+H y+H z为未知函数的一个偏微分方程组。麦克斯韦据此预言了电磁波的存在,并断言其在真空中的传播速度为光速。20年后,赫兹(Hertz)用实验证明了电磁波的存在,将麦克斯韦的预言变成了现实,从而在人类的历史上先后出现了电话、无线电通信、电视、手机,迎来了丰富多彩的信息时代。
2.薛定谔方程
3.为高速飞行器的设计及运行提供依据(www.chuimin.cn)
“飞天”曾是人类的一个美好的梦想,为了征服蓝天、走向太空,要成功地设计超声速飞机、人造地球卫星及宇宙飞船等航空、航天的利器,必须精确地了解飞行器周围的流场,包括气体的流速及压强等有关信息,这就需要求解理想(无黏性)或黏性流体力学方程组。这要求人们对这些基本方程组要有深入了解,并要对相应的数值求解方法进行深入研究。
4.黑洞的预见
爱因斯坦方程是广义相对论的基本方程,它具有深刻的物理与几何背景,是一个复杂的非线性偏微分方程组,对宇宙的形成与演化有重要的启示作用。爱因斯坦方程结构复杂,对其具体求解是很困难的,Schwarzschild于1915年给出了它的一个球对称的特解,现称为Schwarzschild解。这个解虽看上去比较简单,但当半径r等于某个值(称为施瓦氏半径)时,其值趋于无穷,解出现了奇异性;而在半径r小于该值时,人们由此猜测天体将发生坍塌,其解将是一个黑洞。这在当时只是从爱因斯坦方程的一个特解所提出的一个猜测,而在宇宙空间中存在黑洞现已是物理学家和天文学家的一个共识。
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2023-11-03
周围环境的影响常体现为系统边界上的物理状态,即边界条件。边界条件可分为三类:第一类边界条件称为狄利克雷条件;第二类边界条件称为诺伊曼条件;第三类边界条件称为罗宾条件。数学家狄利克雷首先证明了这个问题解的唯一性,因此其边界条件以他的姓氏命名。相应表达式为例4.1考虑一维热传导情况,设有长度为l的细杆,请判断如下边界条件的类型。......
2023-11-03
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2023-11-03
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2023-11-03
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2023-11-03
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2023-11-03
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2023-11-03
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