在
数学以及
物理中,拉普拉斯算子或是拉普拉斯算符(英语:Laplace operator, Laplacian)是由
欧几里得空间中的一个函数的
梯度的
散度给出的
微分算子,这名字是为了纪念
法国数学家
皮埃尔-西蒙·拉普拉斯(1749–1827)而命名的。他在研究
天体力学在数学中首次应用
算子,当它被施加到一个给定的
重力位(Gravitational potential)的时候,其中所述算子给出的质量密度的常数倍。经
拉普拉斯算子运算为零∆f=0的
函数称为
调和函数,称为
拉普拉斯方程,和代表了在自由空间中的可能的重力场。四维导数算子即在四位空间上的拉普拉斯算子。
在
数学以及
物理中,拉普拉斯算子或是拉普拉斯算符(英语:Laplace operator, Laplacian)是由
欧几里得空间中的一个函数的
梯度的
散度给出的
微分算子,通常写成、 或 。
这名字是为了纪念
法国数学家
皮埃尔-西蒙·拉普拉斯(1749–1827)而命名的。他在研究
天体力学在数学中首次应用
算子,当它被施加到一个给定的
重力位(Gravitational potential)的时候,其中所述算子给出的质量密度的常数倍。经
拉普拉斯算子运算为零∆f=0的
函数称为
调和函数,称为
拉普拉斯方程,和代表了在自由空间中的可能的重力场。
拉普拉斯算子出现描述许多物理现象的微分方程里。例如,常用于波方程的
数学模型、
热传导方程、流体力学以及
亥姆霍兹方程。在
静电学中,
拉普拉斯方程和
泊松方程的应用随处可见。在
量子力学中,其代表薛定谔方程式中的
动能项。
拉普拉斯算子是n维
欧几里得空间中的一个二阶微分算子,其定义为对函数先作
梯度运算()后,再作
散度运算()的结果。因此如果是二阶可微的实函数,则的拉普拉斯算子定义为:
作为一个二阶微分算子,对于k≥ 2,拉普拉斯算子把C函数映射到C函数。表达式定义了一个算子Δ:C(R)→C(R),或更一般地,定义了一个算子Δ:C(Ω)→C(Ω),对于任何
开集Ω。
达朗贝尔算子通常用来表达
克莱因-戈尔登方程以及四维
波动方程。第四个项前面的符号是负号,而在
欧几里德空间中则是正号。因子c是需要的,这是因为时间和空间通常用不同的单位来衡量;如果x方向用寸来衡量,y方向用厘米来衡量,也需要一个类似的因子。
拉普拉斯算子也可以推广为定义在
黎曼流形上的椭圆型算子,称为
拉普拉斯-贝尔特拉米算子。达朗贝尔算子则推广为
伪黎曼流形上的双曲型算子。拉普拉斯–贝尔特拉米算子还可以推广为运行于
张量场上的算子(也称为拉普拉斯–贝尔特拉米算子)。
另外一种把拉普拉斯算子推广到
伪黎曼流形的方法,是通过拉普拉斯–德拉姆算子,它作用在
微分形式上。这便可以通过外森比克恒等式来与拉普拉斯–贝尔特拉米算子联系起来。