Comments
о да!
давно пора было освежить знания о тензорах!
ждем продолжения :)
P.S. очень хорошо и понятно пишете! спасибо.
Диакоптика или тензорный анализ цепей (электрических силовых схем).

Геометрическая алгебра хороший инструмент для работы с октонионами.

Если вместе с цепями в моделе учитывать и поля то октонионы позволяют упростить запись даже более чем тензоры. Хотя, IMHO, октонионы это то же тензоры, только основанные на диадах (более общий способ умножения тензоров).
Знакомство с тензорным исчислением и праволом Эйнштейна мне помогло и в программировании — в подходе к работе с коллекциями.
Интересно! Где — тензоры, а где — коллекции… Расскажи, пожалуйста, подробнее: как правило Эйнштейна помогло при работе с коллекциями?
Такие операции с коллекциями как map, zip, fold (он же reduce) напоминают тензорные операции. Особенно это заметно на примере языков APL, R, Julia, но и в более мейнстримовых эта аналогия мне помогала.
Да, знание тензоров может помочь, но если тензоров не знаешь, то, конечно, пытаться через них понять zip/fold — совершенно бесполезная затея.
Вообще, было бы не плохо начать с того, а зачем это все надо. А надо это для того, что бы описывать объекты в пространстве без учета системы координат. Так, когда описывают вектор как тензор, то имеют ввиду именно вектор как объект (буквально — палочку со стрелочкой), а не связанные с ним координаты в той или иной системе координат. Таким образом, когда мы начинаем смотреть на этот вектор из разных систем, то вектор (палочка со стрелочкой) не меняется, а меняется лишь его представление в системе координат. Поэтому, вектор силы, например — это тензор.
Если в остове силовой схемы (трансформаторы) выделить остов в виде набора ветвей (катушек), то множество из линейной комбинации всех возможных соединений этих катушек будет описывать все возможные силовые схемы, которые можно собрать из этого набора катушек.

Более того, если в качестве базиса у нас есть другой набор катушек, то оперируя только тензорами, возможно получить параметры итоговых схем, которые можно собрать из этих двух наборов с учётом их взаимного влияния.

Как вы видите, у нас нет не палочек, не стрелочек, не направлений, не геометрических систем координат (у нас есть вместо этого отдельные части электрической сети), но мы используем тензоры.
Как-то не очень понятно, что Вы имеете ввиду. Честно говоря, можно что угодно называть тензором, только тензором в математическом плане оно от этого является не будет. Для задания тензоров нужно — линейное пространство (ваши катушки?) и простарнство линейных форм (что это в вашем случае?) Аналогию с тензорами применяют много где, но это далеко не всегда является тензорами (хоть теперь это и модно так называть). Так же как когда-то в начали применять когда-то понятие «вектор» для описания коллекций объектов. Вектором из векторного анализа оно не стало.
Аналогию с тензорами для катушек начал применять Габриэль Крон в 1926 году после прочтения книги Форсайта «Трактат о дифференциальных уравнениях».

Линейные дифференциальные формы как позитивные (0,1,2,3,4, ...) так и негативные -1, -2, -3, -4 можно разглядеть на алгебраических диаграммах в статье Диакоптика. Негативные формы более относятся к закону Фарадея, к сохранению различных моментов (электрических, магнитных и упругих и их комбинаций).

Детали для негативных степеней можно увидеть в таблице из этого скрипта.
С точки зрения математика всегда конечно дико было смотреть на вот это вот «ну пусть есть индексы сверху, пусть есть снизу, будем менять их вот так, смотрите — круто». Но если людям удобно, почему нет :)
Хотя в голове все равно всплывают сопряженные пространства, тензорные произведения, базисы и прочая фигня. И интерпретация этого дела на многообразиях, связность, символы Кристоффеля… Ведь и для математики всё это имеет большое и интересное значение.
Спасибо за статью, обязательно продолжайте!
Я честно пытался понять статью с наскока, спасибо вам за неё.

Но вы упустили самое главное и я потерял мысль: с самого начала надо написать, зачем это нужно.

К сожалению, весь университетский курс этим страдает: заставляют втупую зубрить что-то со словами «потом разберетесь, годам к 35»
с самого начала надо написать, зачем это нужно

Учту это. Видимо главную мысль статьи мне пока не удалось сформулировать
все же индексы вверху — порочная практика, я всю статью боролся с тем, чтобы не читать их как степень. Отделение скобками помогает…
Тем не менее, практика принята в тензорном исчислении, и в подавляющем большинстве книг используется именно такая нотация.

Дело в том, что мы имеем дело с линейными операциями, поэтому верхнее положение индекса и не рассматривается здесь как показатель степени.

Если речь идет таки, например о квадрате компоненты, то пишут так
да, я так и подумал, что это общепринятое обозначение. Видимо зависит от того, какая запись принята в области, с которой сталкиваешься… К ней привыкаешь и уже не задумываешься
Хуже когда в рамках одной статьи (а то и выражения) верхний индекс обозначает разные вещи. В том же ML часть авторов использует верхний индекс в скобках (как номер примера для обучения) и, в том же выражении, верхний индекс без скобок (как степень). А иногда — догадывайся из контекста и обозначаний этой конкретной статьи.
UFO landed and left these words here
Так тогда и транспонирования в статье все нужно заменить эрмитовыми сопряжениями.
Вообще-то, до сих пор автор рассматривал только геометрические вектора — а у них координаты есть действительные числа, а не комплексные. Откуда тут возьмется сопряжение-то?

Во-вторых, вы как-то очень хитро поставили звездочку после скалярного умножения. Операция эрмитова сопряжения определена только для матриц — а результат скалярного умножения, внезапно, скаляр. Здесь надо поставить обычное комплексное сопряжение, а не эрмитово.
использована матрица А10 (как заявлено, это матрица перехода из косоугольной в прямоугольную СК)


Там написано так
Преобразование из прямоугольной системы координат в косоугольную выражается матрицей A01

что несомненно является допущенной мною опечаткой, так как матрица A01 — это матрица перехода из косоугольной в прямоугольную систему координат.

Спасибо, исправлено
UFO landed and left these words here
UFO landed and left these words here
Для контравариантных. Проецируем ломаную, составленную из контравариантных компонент в СК1 на соответствующую ось СК0
UFO landed and left these words here
Кстати, в вики в статье Тензор была опечатка — векторы обозначались рангом (0, 1) а ковекторы рангом (1, 0), при том что метрический тензор указывался как (0, 2) то есть дважды ковариантный.

Взял на себя смелость внести правку — вектор (1, 0), ковектор (0, 1), согласно с источнику .

А то при разборе литературы для подготовки второй части статьи возникли нестыковки литературы и википедии…
Позже, в университете, программа подготовки по моей специальности не предусматривала изучение тензорного исчисления, хотя малопонятный термин «тензор» всплывал довольно часто в некоторых специальных курсах. Например, было жутко непонятно, почему матрица, содержащая моменты инерции твердого тела гордо именуется тензором инерции.

Аналогичная ситуация сложилась у меня. Когда большая часть «Теоретиеской физики» в нашем институте была построена на тензорах, а курс матанализа данную тему обходил далеко стороной. В результате приходилось либо заучивать длинные ряды формул, либо воспринимать курс «Теорфиза» как шаманство. Ни то ни другое знаний и понимания предмета к сожалению не прибавляло.
Очень интересно будет попытаться разобраться в этом хотя бы сейчас, много лет спустя в Вашей помощью.
Было бы неплохо периодически говорить зачем мы начинаем те или иные преобразования. Я потерял смысловую нить уже к 5 уравнению, а когда взгляд упал на «Введем матрицу» (11), я совсем потерялся. Для меня все это выглядит как математика ради математики.
Интересно, как количественно и качественно изменится понимание этого материала, если заменить терминологию? Даже было бы интересно провести такой эксперимент.
Почему-то думаю, что русский достаточен, чтобы отразить смысл, а латинизмы, которые повсеместно используются в научном мире, понимания не добавляют.
Не доказано средствами самой математики, что в ней
содержатся разделы более сложные или менее сложные для восприятия человеком.
Также пока формально не доказано, что абстрактная алгебра сложнее комбинаторики, теории чисел, арифметики или иных разделов. Нет определений сложности относительного самого человека. Чем в принципе определяется сложность того или иного раздела математики для человека? Количеством разнородных операций, описанием объектов?
Не представлено формальных доказательств того, что если человек способен понять один раздел, алгебры, то он не способен понять другой.
Тут от формализма придется отступить, так как формальными средствами не доказано, что подход используемый для описания самой математики является верным или всегда верным.
Формальный подход к описанию — это аналог юнит-тестов. Без него математика разрушится.
Слышал мнение некоторых математиков, которое заключается в следующем: «для описания математических явлений естественный язык не нужен». Вообще часто когда мы читаем какое-то новое определение, то его понимание приходит на примерах или, если хорошо владеем языком символов, то нам хватает формул. Из этого вытекает несколько вопросов педагогического характера. Можно было бы их и не озвучивать, но один все-таки повторю, этот вопрос связан с перенасыщенностью данной области знаниями терминами, в основном латинизмами. Чтобы понять, что такое тензор в математике, мне сначала приходится осознать — что есть тензор изначально, т.е. уходит много времени на осмысление корневого значения термина. Затем надо понять, почему именно в этом разделе математики употреблен именно этот термин, а не просто вектор.
на самом деле, если разобраться, как этим пользуются физики, то всё становится гораздо понятнее и потом уже можно разобраться с формализмом.

Математики обычно отвратительно нудно и скучно рассказывают свою тему по сравнению с физиками. Но за вторыми сложно успеть.
Я вот на счёт формализма от одного математика слышал, что теория оформляется в виде формальных определений, теорем и пр. для того, чтобы потом можно было быстро сопоставлять всё это с новыми открытиями в математике, а не думать каждый раз, что из чего и как выведено. Примерно ту же цель я преследую, когда запускаю старые юнит тесты после добавления нового функционала: быстро проверить, не поломал ли что.
Вы не учитываете один момент: тот объем знаний, к которому пришла современная математика, охватывает развитие данной дисциплины за период — боюсь соврать — пусть, 2000 лет. И весь этот объем знаний предлагается усвоить человеку за период средняя школа + университет.
История математики кишит повторными открытиями одних и тех же явлений. Мне интересно лишь, изменится ли уровень знаний у выпускников, если изменить подход к преподаванию.
Ученые с многолетним опытом, конечно, не нуждаются в «математики на яблоках». Бесспорно.
Я бы более скромную оценку поставил между 150 — 284 годами, в зависимости от какого события считать. После изучения фотографий Антикитеры, знакомства с принципом Астролябия и чтения переводов Ньютона на русский язык «О небесной геометрии». Секстант (якобы Ньютон) — 1699. И информации о факте из документов: В 1731 году английский оптик Джон Хэдли усовершенствовал астролябию.
Этим кишит не только история математики. Ещё интереснее бывает история биологии и палеонтологии. Многих ошибочных реконструкций (типа бродящих по дну брахиозавров) не было бы, если бы их авторы знали другие науки хотя бы в рамках школьного курса. Но как этого достичь — непонятно. То, чем не пользуешься — забывается у всех, это закономерно.
Ещё забавнее была новость о том, что биологи в начале 2000-х открыли Cy у какого-то морского гада (забыл, какого именно) — т.е. биологи XXI века удивлялись тому, что твёрдо знали братья Райт.
Я, наверное, уже очень сильно отклонился от темы, в которой, конечно же, почти не ориентируюсь.
Но все же отмечу еще один момент — достаточно быстро развивается информатика, появляется
очень много терминологии, буквально каждый день. Информатика, математика и физика теперь сильно пересекаются, где-то смешиваются, и смешивается очень много терминологии, термины дополняются новыми значениями и т.д. Если можно так сказать, то терминология в общенаучном контексте превращается в некий водоворот.
В XIX веке даже еще в XX — это еще были волны, где-то предсказуемые, где не очень.
Всё закономерно — программирование это расширение математики. И последние крупные математические работы тому доказательство.
Я думаю, что достаточно остро в ближайшее время встанет вопрос о способах представления научной информации, под этим я подразумеваю и «сжатие»
информации для учебных целей. Думаю, это будет связано с требованиями самого времени, ведь и готовить и переподготавливать специалистов нужно довольно быстро. Во всяком случае быстрее, нежели раньше, а способы представления учебной информации пока, субъективно, к этому не очень раполагают. Думаю, это тема отдельных исследований, возможно, лингвистических по большей части. Может, найдется, наконец, интересное применение для психолингвистики.

По поводу того, является ли программирование расширением математики, сужением логики, не стану судить. Тут можно дискутировать на тему эмулируется ли математика на логическом устройстве или формальная логика реализуется на математическом.
Азбука это один пример сжатия информации для учебных целей. Лет 100 назад на каждую букву запоминали слово, а мне в школе давали только буквы. Таблица умножения второй пример. Таблица физики — третий пример. Периодическая система Менделеева — таблица химии — четвёрный пример.
У вас тут формула (21) не пронумерована, как бы абсурдно это ни звучало.
Пишу комментарием, потому что статей много, так проще.
Не страшно, так как на (21) не ссылки в тексте. Писалось из LaTeX версии, там нумерация несколько отличалась
Тут самое главное, понимание. Для чего эта сложная штука нужна. Людям проще воспринимать занимательную математику, нежели смотреть на сухие формулы тригонометрии.

Косоугольные координаты переведем в прямоугольные координаты.
Воспринимать эту штуку очень сложно по рисунку 2. Для примера, косой угол между базисами рисунка 1 больше 90 градусов. Почему нет?

Пойдем дальше. Почему точка отсчета координат одна и та же. Два объекта, находящихся в пространстве, не вложенные один в другой, являются разными точками отсчета.

Возьмем практический пример. Все мы знаем металлическую метровую линейку с дырочкой. Дырочка нужна, чтобы линейку можно было повесить на гвоздик, на стене. Вот и скажем, что дырочка, будет началом вектора. Положим линейку на пол и посмотрим на нее.
Будем условно считать себя точкой отсчета координат. По правую руку будем откладывать ось X. Вперед, куда смотрят глаза, будет координата Y. Постояли, посмотрели на линейку. Сделали несколько шагов, немного повернулись, посмотрели на линейку. Вот вам две не соосные системы координат с разными точками отсчета. В уме то мы соображаем, что линейка осталась одного размера.

Теперь возвращаемся к математике и пытаемся на пальцах объяснить что такое тензор. И как влияет изменение точки отсчета на матрицу пересчета координат вектора.

Дальше еще интереснее и вкуснее. Тут один из комментаторов приводил теорию с трансформатором. Раскладывал его на катушки и переставлял их. Продолжим его исследования и одну из катушек поставим не вертикально, как все остальные, а на бок, чтобы она каталась по столу. Вот не задача, это уже не тривиальная задача в теории катушек.
Возвращаюсь к любимым линейкам и зайдем в подъезд многоэтажного дома. Положим одну линейку на несколько ступенек пролета, идущего вверх, а вторую на несколько ступенек пролета, идущего вниз. Смотрим на линейки и думаем, как бы применить тензор к разным векторам с одинаковой длиной. И пусть сухой математик объяснит, что это суть разные вектора, а не смещение координатных пространств относительно одного вектора (метровая линейка).
> Продолжим его исследования и одну из катушек поставим не вертикально, как все остальные, а на бок, чтобы она каталась по столу. Вот не задача, это уже не тривиальная задача в теории катушек.

Эта задача сводиться к задаче движущейся электрической машине — электродвигателю.
Зазор между ротором и статором описывается Римановым пространством. В случае вращения с постоянной частотой (в короткие моменты времени такое приближение возможно) эта задача сводиться к «тривиальной» для метода расчленения Крона.
Представим задачу с катушками более простым способом. Катушку можно представить в виде магнитной палочки из детского магнитного конструктора. Конструктор состоит из набора палочек с магнитами на концах и стальных шариков.
Одну палочку положим на гладкий стол и будем подносить конец другой палочки. Мы увидим, что палочка на столе будет поворачиваться обратной стороной магнита к палочке в нашей руке.
Усложним задачу. В руках у нас магнитная палочка, а на столе лежит катушка индуктивности, по которой не течет электрический ток. Подносим магнит. В катушке, под действием изменения внешнего магнитного поля начинает бежать электрический ток. Катушка становится магнитом и так же старается принять упорядоченное положение к магниту в нашей руке.
Изменение внешнего магнитного поля опять сказывается на образование заряда в катушке. И так действует до тех пор, пока катушка не займет определенного положения и магнитное поле для нее перестанет изменяться. В результате, в ней прекратиться выработка электрического тока и она станет инертной по отношению к магниту у нас в руке.
О таком не сложный примере, я говорил как о не самой простой задаче.
Стрелка амперметра или движение катушки диффузора динамика под действием тока внутри постоянного магнита, это одно. Я говорил о явлении наводящейся магнитной индукции.
Модель для этой задачи можно легко сделать. Просто расскажу подход. В симплексной оболочке соответствующей задаче вершины это условные магнитные заряды, рёбра это линейно распределённый электрический заряд, грани 2 форма магнитного заряда, объёмы 3-форма плотности электрического заряда. Далее составляется ситема уравнений.
Честное слово, не хочу вас обидеть. Вы кажетесь умным человеком.
Обратимся к азам катушек индуктивности. Для примера, можно посмотреть ресурс базовые формулы. В теории магнитной индукции нет места разности потенциалов и точечным зарядам. Указанный термин «распределенного электрического заряда» не очень то подходит для описания происходящих процессов.
И я, описывая пример воздействия изменяемого магнитного поля на катушку, не говорил, что она подключена к нагрузке.
Электрический ток есть, а электрического потенциала нет.
Ладно, предлагаю мир. Мы немного ушли от темы. Истина всегда где то рядом.
Мир так мир. Там не только токи и напряжения в цепи и на зажимах есть, как контурные e,i так и узловые E,I. Если, например, схема возбуждается только как контурная с переменными е и i, во всех парах узлов возникает ряд неизвестных разностей потенциала Е. Эти напряжения — величины, которые можно измерить, и они образуют тензор.

Ну то есть кроме той первой оболочки имеется дуальная. Скажем каждое ребро пересекает дополнительная грань с электрическим потенциалом. А через грань с магнитной индукцией B проходит ребро напряжённости магнитного поля H.
Правильно так: на каждом ребре (остова графа) контурной цепи можно выделить вершину (клемму) для измерения электрического потенциала. Так как потенциал это скаляр, а гранью будет электрическое смещение D. (Это для удобства рассмотрения прохождения электромагнитной волны через ортогональные цепи). Всё это примерная модель, просто попытка ответить на ваш вопрос. Если будет интерес, пишите в личную почту, что бы не отклоняться от темы.
Вершины — условные магнитные заряды — точнее это магнитный поток через поверхность S вокруг вершины (число линий магнитной индукции).
Если кому то стало интересно, в добрый путь. Основы теории электромагнитных полей являются уравнения Максвела.
Всё остальное очень тяжело воспринимается для не подготовленного человека.

На мой взгляд, математика и физика должны быть интересными и познавательными. Если удастся объяснить тяжелые вещи на простых примерах, значит вас будут слушать раскрыв рот, а не зевать во всю площадь лица.
Людям проще воспринимать занимательную математику, нежели смотреть на сухие формулы тригонометрии.

Теперь возвращаемся к математике и пытаемся на пальцах объяснить что такое тензор.


Занимательная математика на пальцах — это может быть не на Хабре все-таки надо делать? Зачем тогда Хабр, если на нем будет все то же самое, что и везде?
Правильно ли получается, что смысл (15) -> (16) -> (17) в том, чтобы укоротить запись, а не в том, чтобы перевыразить скалярное произведение?
(15) показывает место метрического тензора в вычислении скалярного произведения
(16) выражает связь между ковариантными и контравариантными компонентами вектора
(17) запись скалярного произведения через ковариантные компоненты одного вектора и контравариантные компоненты другого, да, по сути сокращенная запись для произвольного базиса (без использования правила Эйнштейна)
Здравствуйте, Дмитрий!
Вы пишете очень интересно, но, к сожалению, в оформление статьи вкрался один труднообнаруживаемый баг, который сводит все ваши труды на НЕТ: ваши формулы со временем «протухают», т.е. вместо красивой картинки с формулой со временем появляется сообщение: image

Видимо, это сообщение появляется не сразу, а когда страница наберет достаточное количество просмотров, поэтому найти эту ошибку непросто.
Для исправления я могу порекомендовать надежный, но довольно трудоемкий путь: перегенерировать все формулы в картинки, загрузить эти картинки, например, на хабросторэдж и давать ссылки уже на эти картинки. Путь трудоемкий, но другого выхода я не вижу. Картинки генерируются со страницы редактирования формул по ссылке «Click here to Download Image (GIF)».

Буду рад, если вы возьмете на себя труд выполнить столь трудоемкую правку вашего текста
Безусловно возьму на себя такой труд, тем более на первые три статьи есть черновики в LaTeX. Как только разгружусь с другими делами, а это будет в ближайшее время, буду устранять последствия катастрофы
Спасибо! Ситуация действительно неприятная, но работу по восстановлению можно существенно упростить, если написать несколько несложных скриптов, обрабатывающих ваши страницы. Например, все данные для формул уже забиты в строчках типа
«latex.codecogs.com/gif.latex?OB_2&space;=&space;OA_1\cos\varphi&space;+&space;OA_2&space;=&space;a^1&space;\left|\vec{e}_1&space;\right|\cos\varphi&space;+&space;a^2&space;\left|\vec{e}_2&space;\right|&space;\quad&space;(4)»


Если в них заменить latex.codecogs.com/gif.latex? на latex.codecogs.com/gif.download?, то уже набранные формулы будут сохранены в виде gif-файла. Ручная правка, конечно потребуется, но ее будет значительно меньше
К счастью, как минимум часть статей остались с иллюстрациями на Wayback machine.
у меня некоторые формулы отображаются вот так
\vec{a} \cdot \vec{b} = \sum_{i=1}^3 a_i b^i \quad
Посмотрите ссылку на них. Это что-то смешное…

habrastorage.org/getpro/habr/post_images/472/e80/ee0/472e80ee0a5a3e54cd9897c8acd24062.gif%5ET&space;%5Cmathbf%7Bg%7D%5E%7B(0)%7D%5C,%5Cmathbf%7BA%7D_%7B01%7D&space;=&space;%5Cmathbf%7Bg%7D%5E%7B(1)%7D&space;%5Cquad&space;(23)

Такое ощущение, что кто-то (бот?), заливая на habrastorage картинки, залил только часть формулы :)
Скорее больше похоже что кто-то к ссылке добавил лишнего. Потому что работающие ссылки заканчиваются на .gif, а в тайтле формула, а в не работающей формула прям в ссылке.
Раньше (до загрузки на hstor) во всех ссылках были формулы — и по ним генерировалась картинка. А тут — картинка сгенерирована только по части формулы (ее видно если обрезать ссылку) — а остальная часть формулы осталась в ссылке. Потому я и подозреваю ошибку бота.
В Формулы в статье исправлены. Постепенно откорректирую все остальные
Те статьи, что написаны с использованием ресурса Романа Парпалака остались в целости. Так что, будем надеяться, переживут
Мне все понятно с конравариантными координатами. Формула (1) даже показывает как имея контравариантые координаты и базис получить вектор.
Но мне не ясно как это сделать с ковариантными не переводя их в контравариантные? И мне интересно узнать зачем они нужны? Когда ковариантными координатами предпочтительнее пользоваться чем контравариантными?

Потерялась нумерация формулы (23), хотя дальше стоит ссылка на неё.
В формуле (24) перепутаны индексы систем координат: в левой части должен быть (1), а в правой (0).

Only those users with full accounts are able to leave comments. Log in, please.