格林函数与边值问题
点源响应(point-source response)
往平静的池塘里丢一颗石子,看那圈涟漪向外扩散。你刚刚测出了池塘对一个点扰动的响应。点源响应正是把这个想法变成数学:当线性系统的输入是集中在一处(对时间问题则是某一瞬间)的理想化尖峰时,它产生的输出。
点源响应正是格林函数的含义。当你施加单位点源 delta(x - s) 时,系统以 G(x, s) 作出反应;固定源点 s,把 G 看作观测点 x 的函数,它就是那一个点所生成的响应场。在依赖时间的问题中,同一对象被称为脉冲响应:在时间上输入一个 delta,读出由此产生的运动。因为支配算子是线性的,这一个响应就足够了——知道系统如何回应一个点,就借助叠加原理知道了它如何回应一切。
这正是工程师执着于脉冲响应、物理学家执着于传播子的原因:对点源响应的一次测量(或计算)就刻画了整个线性系统。在信号处理中,脉冲响应与输入的卷积给出输出;在光学中,对一个光点的响应是点扩散函数;在地震学中,它是地球对一次尖锐撞击的响应。同一个词“响应”贯穿了它们全部。
一个被尖锐电压脉冲(时间上的 delta)驱动的 RLC 电路,会以衰减正弦 h(t) 振铃衰落。此后任意输入 v(t) 都通过卷积产生输出:h(t - tau) v(tau) d tau 的积分。这单个脉冲响应 h 就是电路在时间上的格林函数。
脉冲进、振铃出:脉冲响应就是电路的时域格林函数。
真正的点源是一种理想化——没有任何物理戳击是真正无限集中的。点源响应是戳击在保持总强度恒为一的同时收缩成一点时的极限;它仅对成立叠加原理的线性系统才有意义。
又称
另见