Tala ng Editor: Sa isang kahulugan, ang buhay na kasing liit ng isang tao, kasing laki ng isang bansa at bansa o maging ang kinabukasan ng ating buong sangkatauhan, at ang kinabukasan ng buong sansinukob ay pinamamahalaan ng mga hindi nakikitang batas, kaya ang mga ito ay talagang isang problema sa matematika . Dahil sa tamang sagot, posible bang umani ng mga tagumpay; ang pagbibigay ng maling sagot ay tatanggap ng iba't ibang parusa. Ang matematika ay ang batayan ng modernong agham at malapit na nauugnay sa ating pang-araw-araw na buhay at mga produktibong gawain. Maraming mga siyentipiko ang nagpapakasawa sa mathematical research at masigasig tungkol sa katotohanan, kahit na hindi nila maaaring makamit ang tagumpay. Gaya ng sinabi ng manunulat ng science fiction na si He Xi sa kanyang akda na Sad Heart: "Dapat mayroong isang bagay na hindi dapat bigyan ng labis na gantimpala, at hindi mo dapat hilingin sa kanila na magpatubo ng magagandang dahon at bulaklak dahil sila ay ugat "Ang matematika ay ang ugat ng bulaklak ng agham. Gayunpaman, makatotohanan ang lipunan. Ang pananaliksik ay nangangailangan ng mga gantimpala. Ang simpleng teoretikal na pagsasaliksik ay kadalasang "walang silbi" at hindi napapanatiling. Samakatuwid, kailangan pa ring magsaliksik batay sa mga gawi sa produksyon at pamumuhay. Si Propesor Zhu Peicheng, School of Science sa Shanghai University at Institute of Materials Genome Engineering, ay matagal nang nakatuon sa pagtuturo at pananaliksik sa larangan ng matematika at iginiit ang cross-discipline innovation. Ang batas na ito ay malalim at matatag na nakasaad sa mga mauunlad na bansa tulad ng United States at Germany. Ito ay magbibigay-daan sa benign interaksyon at mutual na promosyon sa pagitan ng siyentipikong pananaliksik at engineering at teknolohiya, kaya nangunguna sa internasyonal na komunidad sa isang pangmatagalan at komprehensibong paraan. Sa ating bansa, mayroong isang mananaliksik na kinikilala ang istilo ng siyentipikong pananaliksik at nagsusumikap. Siya ay si Propesor Zhu Peicheng ng Shanghai Institute of Science and Materials Genome Engineering. Matagal na siyang nakatuon sa pagtuturo ng inilapat na matematika na may malakas na background sa industriya. At ang siyentipikong pananaliksik, sa larangan ng materyal na agham ay gumawa ng isang serye ng mga mabungang resulta.

Zhu Peicheng, Propesor ng Distinguished Professor, Shanghai "Thousand-Year Plan". Siya ay humawak ng mga posisyon sa ilang mga bansa at may hawak na panunungkulan sa Europa. Pagkatapos ng makabagong pananaliksik, matagumpay na naitatag ang dalawang phase na mga modelo ng field na naglalarawan ng mga structural phase transition sa mga matalinong materyales tulad ng mga haluang metal ng hugis. Para sa problema sa outflow ng compressible Navier-Stokes equation sa fluid dynamics, ang nonlinear wave classification ang unang gagawin, at ang asymptotic stability ng ilang uri ng waves ay napatunayan. Ang pagtatatag ng isang priori na pagtatantya ng kalinisan ay nalutas ang mga natitirang problema ng mga thermo-viscoelastic na equation tulad ng mga haluang metal ng hugis ng memorya at mga solidong materyal sa loob ng ilang dekada.

Nahuhumaling sa matematika, ilusyon

Ano ang matematika? Ang matematika ay masasabing isa sa mga pinakamatandang disiplina, matagal nang itinatag, bagaman nakaranas ng maraming krisis, ngunit laging nagtagumpay at lumalago. Sa ngayon, kahit na ang matematika ay hindi lubos na nauunawaan ang sangay ng matematika sa labas ng kanyang larangan ng kadalubhasaan, at kadalasan ay may pakiramdam ng interlacing sa mga bundok.

Ang idolo ni Ju Pei-cheng ay isang batang lalaki na nagngangalang Hua-Geng Geng, na kilala bilang "ama ng modernong Chinese mathematics." Si Hua Luogeng ay isang internationally renowned math guru, itinatag niya ang Chinese mathematics school at pinangunahan ang ilang mga lugar upang makamit ang world-class na antas. Ang lahat ng ito ay nag-iwan ng malalim na impresyon sa murang isipan ni Zhu Peicheng.

Dahil sa pagsamba kay Hua Luogeng, si Zhu Peicheng ay nagsimulang magkaroon ng matinding interes sa matematika. Interes ay ang pinakamahusay na guro, ay ang pinakamalaking puwersa sa pagmamaneho para sa pananaliksik, na may pambihirang talento, siya ay nasa daan patungo sa pag-aaral ng matematika ay hindi maaaring makamit, mula sa gitnang paaralan hanggang sa doktor, Zhu Peicheng ay hindi kailanman umalis sa lugar na ito.

"Noong una, napakasagrado ng disiplina ng matematika. Noon, hindi propaganda na" dapat matuto tayong mabuti ng matematika at huwag matakot na pumunta sa buong mundo. "Ngunit ang pag-aaral upang matuto at pagkalito ay dumating." Sa pagpapalalim ng pananaliksik, unti-unting nalaman ni Zhu Peicheng na ang kanyang natutunan-math-ay tila hindi makabuluhan para sa buong siyentipikong pagsulong, panlipunang pagsulong, at pag-unlad ng ekonomiya, ngunit sa parehong oras, , Ang Matematika ay isang pangunahing disiplina. , iba pang mga disiplina at maging ang linggwistika (tulad ng pagsusuri ng boses), ay higit pa o hindi gaanong ilalapat sa matematika, bilang isang kailangang-kailangan na kasangkapan para sa pagpapaunlad ng iba pang mga disiplina, gaya ng sinabi ni Marx na "anumang Ang paksa ay maaaring maging isang tunay na agham lamang kung ito ay ganap na inilapat sa matematika, "upang ang halaga ng propesyon sa matematika ay hindi maaaring maliitin. Ang isang disiplina na nilikha ng dalisay na pag-iisip ng tao ay maaaring tumpak na ilarawan ang layunin ng mundo, Ang pag-unlad ay gumaganap ng napakalaking papel, mula sa micro hanggang sa macro, mula sa natural na agham hanggang sa engineering hanggang sa mga agham panlipunan, marami sa mga batas ay nakasulat sa mga equation ng matematika , which is how magic! Pag-unawa na ito, kaya siya minsan nahuli sa gusot, Patuloy na bungkalin ang kahulugan ng malaking malaki sa dulo? Mathematical majors kung paano pag-aralan at gamitin ito para maging "ground gas Discipline, talagang malulutas ang mga problema at magtrabaho nang malapit na nauugnay sa pang-araw-araw na buhay ng mga tao?

Ang buhol na ito, hanggang sa nakumpleto ni Zhu Peicheng ang post-doctoral na pananaliksik sa China ay hindi ganap na nabuksan. Naalala niya na ang kanyang idolo na si G. Hua Luogeng ay nagpunta sa Europa at Estados Unidos para sa karagdagang pag-aaral at gumanap ng mahalagang papel sa kanyang siyentipikong pananaliksik. Naisip din niya ang matandang kasabihan ng China na ang "pagbabasa ng libu-libong libro at paglalakbay ng libu-libong milya" ay nagpasiya kay Zhu Peichen na lumabas upang mahanap ang sagot, tingnan ang mundo mula sa ibang pananaw, tingnan ang isa't isa mula sa isang anggulo. Bilang resulta, nagbukas siya ng hanggang 15 taon ng pag-aaral sa ibang bansa at buhay sa pagtatrabaho, ang unang paghinto ay ang Kyushu University sa Japan, kumuha ng Japan Society for the Promotion of Science bilang isang espesyal na mananaliksik para sa mga dayuhan. Inaalala ang unang hakbang nang buong ingat noong siya ay gumawa ng unang hakbang, si Zhu Peicheng ay nagbiro na siya ay napakaswerte, nakilala ang maraming mahuhusay na guro, tulad ng "Lu Xun ay nakilala ang parehong Mr. Fujino," binigyan nila ang kanilang sarili ng maraming pangangalaga at kumpiyansa na gawin kanilang sariling bawat hakbang Go very solid.

Sa loob ng sampung taon na ito, siya ay nagtuturo at nagsasaliksik sa internasyonal na kilalang Kyushu University sa Japan, Darmstadt University of Technology sa Germany, Basque Applied Math Middle School sa Spain at ang inang bayan ng Basque Country, gayundin sa mga mathematics institute tulad ng Humboldt Unibersidad sa Berlin, Germany, Bonn University Mathematics Institute, Kyoto University Institute of Mathematics and Mathematics, Poland Banach Center for Mathematical Studies at iba pang kilalang Institute of Mathematics sa buong mundo, ang pagkakataong harapin ang mukha ng mga internasyonal na master sa matematika (tulad ng J. Ball , PLLions, atbp.) upang matuto, na ginagawang unti-unting magkaroon si Zhu Peicheng Sa napakataas na internasyonal na pananaw, pinapanatili nito ang malapit na pakikipagtulungan sa mga kilalang sentro ng pananaliksik sa buong mundo at sa gayon ay may mas tumpak na pagkaunawa sa direksyon ng internasyonal na pangunahing pag-unlad.

Hinahayaan din ng mga karanasang ito si Zhu Peicheng na personal na maunawaan ang iba't ibang kultura ng siyentipikong pananaliksik, hayaan siyang magkaroon ng eye-opener at makalanghap ng maraming sariwang hangin na ganap na naiiba sa domestic. Halimbawa, nalaman niya na sa halip na umasa sa bilang ng mga papel upang patunayan ang iyong antas dito, ang kalidad ng sanaysay ay mas mahalaga kaysa sa dami; ang isang nakakarelaks na kapaligiran sa pananaliksik dito ay mas malamang na pasiglahin ang potensyal ng isang tao para sa malayang pag-iisip; at ang easing na ito ay hindi katulad ng walang Order relaxation, sa Germany, ang isang bantas sa mga research paper sa dulo ay dapat na isang kuwit o isang tuldok, ang mathematical formula sa likod ng mahigpit na pagpapatupad ng space ay kailangang isaalang-alang na mabuti, ito mahigpit na iskolarship saloobin upang Zhu Peicheng nakamamanghang at nakinabang.

Sa ganitong kapaligiran, mas malayang makapag-isip si Zhu Peicheng sa iba't ibang uri ng problema. Halimbawa, habang ang siyentipikong pag-unlad ay lalong umuunlad, ang mga disiplina ay napakaliit at ang mga hangganan sa pagitan ng mga disiplina ay lalong lumalabo. , Saan pupunta ang agham? Anong uri ng mga pang-agham na tagumpay ang dapat magkaroon ng mga siyentipiko? Ano ang halaga ng teoryang siyentipiko? At unti-unti din niyang napagtanto na ang lahat ay pantay-pantay bago ang agham, at kahit na ang mga masters ng agham ay nagkakamali minsan. Ang tunay na Ang master, sa halip na mahiya sa mali, ay nahahanap ang maling pagbabago o ang pangunahing muling pagtatatag ng isang bagong teorya, kaya ang pang-agham na pag-unawa ay isang spiral. Kung tungkol sa mga pagkakamali, malaki ang agwat sa pagitan ng silangan at kanluran. Napagtanto din niya Tanging kapag mayroon tayong sariling mga kaisipan at bumuo ng sarili nating sistema ng ideolohiya maaari nating maangkin ang mga siyentipiko sa tunay na kahulugan ng salita, at ang mga teoryang siyentipiko ay nauuwi bilang mga tao mismo, na siyang halaga ng pagkakaroon nito. Kung ang teorya ay hindi malulutas ang mga praktikal na problema, kung gayon ito ay kumplikado At walang silbi.

Napagtanto ni Zhu Peicheng na ang matematika ay isang napakaespesyal na paksa. Hindi tulad ng iba pang mga natural na agham at agham panlipunan, wala itong layunin na kababalaghan upang subukan ito. Lohikal na iwasto ito ay tama, sa kahulugan na ang matematika ay hindi kahit isang agham. Ngunit ang matematika, kahit na purong matematika, walang alinlangan na kapaki-pakinabang, ay ang wika ng mga natural na agham, mga agham panlipunan. Isipin: Kung walang matematika, ang Newtonian mechanics ay walang tiyak na batayan at walang modernong agham. Makalipas ang halos tatlong daang taon, noong ikadalawampu siglo kung saan mabilis na sumusulong ang pisikal na agham, binuo ni Einstein ang Newtonian mechanics at itinatag ang teorya ng relativity, batay sa partial differential equation. Ang pagdating ng quantum mechanics, na humahantong sa amin upang bumuo ng walang katapusang dimensional space, na nagbibigay naman ng solidong theoretical na batayan para sa quantum mechanics. Bilang karagdagan, ang agham ng kompyuter ay higit na konektado sa matematika. Maraming mga phenomena sa materyal na agham ang maaaring ilarawan sa pamamagitan ng mga equation ng ebolusyon, at ang ilan ay gumagamit pa ng teorya ng grupo bilang isang sangay ng purong matematika. . Kahit na sa mga agham panlipunan, ang matematika ay inilalapat nang higit pa. Kung walang matematika bilang isang kasangkapan, mahirap maging tumpak at mahirap iwasan. Halimbawa, ang modelo ng demograpiko, ang modelo ng pagpepresyo ng opsyon at ang teorya ng laro ay mga differential equation , Pananaliksik sa Operasyon, atbp., nanalo ng Nobel Prize ang ilang mga tagumpay.

Samakatuwid, napagtanto ni Zhu Peicheng na ang matematika ay napakalayo sa ating intuwisyon, ngunit mahusay na inilalarawan ang mundo. Bilang isang mathematical na pagmuni-muni ng isang tinatayang abstract na mundo, ang matematika na nabuo sa pamamagitan ng ilang purong pag-iisip na mga tagumpay ay Ito ay tunay na naglalarawan sa ating masalimuot na mundong mundo na tila hindi regular ngunit maaaring makatwiran na makilala. Maraming tila ganap na magkakaibang mga phenomena ang maaaring ilarawan ng parehong differential equation, atbp., at iba pa, na kung saan ay Ang pinakadakilang kamangha-mangha ng matematika bilang ang pinakamalaking tagumpay ng makatwirang pag-iisip ng tao. Ang matematika ay lubhang kapaki-pakinabang para sa iba pang mga disiplina, sa kabaligtaran, kung hindi malapit na isinama sa iba pang mga disiplina, ang kapangyarihan ng matematika ay hindi maiiwasang mabawasan nang husto, at marahil ito ay isang pangunahing pinagmumulan ng matematikal na hindi kailangan; at kung ang matematika ay umalis sa iba pang mga disiplina, Ito ay mawawala ang direksyon ng pag-unlad, mawawala ang kanyang dugo na may malusog na paglaki! Ang mga ito ay kapwa maimpluwensyang, spiral itaguyod ang bawat isa.

Upang mas maiugnay ang matematika sa katotohanan, si Zhu Peicheng ay nag-aral ng maraming mga diskarte sa pagmomodelo sa ibang bansa, at halos walang anumang pakikilahok sa loob ng bansa sa larangang ito. Bilang karagdagan sa mga major sa matematika, pinagkadalubhasaan din niya ang maraming interdisciplinary na kaalaman sa solid state physics, crystallography, at mga materyales na pundasyon ng agham para sa pagmomodelo. Gayunpaman, ang direksyon na pinaghirapan niya sa kanyang math major ay unti-unting nakahanap ng mga sagot sa kanyang karanasan sa ibang bansa, nakakuha ng mas malalim na pag-unawa sa iba't ibang uri ng mga modelo na dati niyang nakatagpo, at si Zhu Peicheng ay nagtatag ng kanyang sariling siyentipikong pilosopiya, na malinaw na. ang inilapat na matematika ay mas makabuluhan at maaaring magbunga lamang ng mga makabuluhang resulta kapag ito ay malapit na isinama sa iba pang mga larangang pang-agham. Samakatuwid, nagdisenyo siya ng isang detalyadong mapa ng pananaliksik na pang-agham para sa kanyang sarili: Una, piliin ang mga pisikal na phenomena na may malaking kahalagahan, ang pagtatatag ng mga modelo ng matematika; at pagkatapos ay gumawa ng teoretikal na pagsusuri ng mga modelong ito at simulation ng computer, at pagkatapos ay ikumpara sa mga eksperimentong resulta upang matukoy ang mga kalamangan at kahinaan ng modelo; Panghuli Batay sa napatunayang modelo, ang iba't ibang mga numerical simulation ay isinasagawa. Ang mga numerical simulation na ito ay maaaring gamitin upang mas maunawaan ang mga pisikal na phenomena at gabayan ang aplikasyon. Halimbawa, sa kanyang pananaw, ang pag-aaral ng matematika sa agham ng mga materyales ay isang promising area na nagsulong ng pagbuo ng isang bagong disiplina na tinatawag na solid math.

Matapos itong mapagtanto, gaya ng inilarawan sa sinaunang tula na "The Bright and the Fantastic Village," biglang natagpuan ni Zhu Peicheng ang kanyang sarili sa paanan ng kalsada kung saan hindi niya alam kung saan siya pupunta at biglang naging masayahin.

Memory alloy, ang mga bagong interdisciplinary na materyales na resulta ng agham

Ang materyal at ang ating pagkain at pananamit ng tao ay malapit na magkaugnay. Ang modernong buhay ng ating buhay ay higit at higit na gawa ng tao at artipisyal kaysa dati. Ang pagtuklas, pag-imbento, at paggamit ng mga bagong materyales na ito ay lubos na nagbago sa paraan ng pagtatrabaho at pamumuhay ng mga modernong tao. Halimbawa, matalino na mga materyales tulad ng hugis memory haluang metal, na ginagamit sa mga barkong pandigma fastener, ay matagumpay na naipon milyon-milyong mga ekstrang bahagi ay matagumpay na hindi na mangyayari oil spill; lahat ng uri ng mga bagong materyales na ginamit sa Airbus A380 ang air giant na ito, sobrang Large na sasakyang panghimpapawid, na nagbibigay-daan sa mga sakay ng hanggang dalawang beses ang bilang ng mga pasaherong nagdadala ng pinakamalaking sasakyang panghimpapawid, ngunit ang bigat ng makina, lapad ng pakpak, pagkonsumo ng gasolina, atbp. ay mas mababa sa dalawang beses kaysa orihinal na dami ng pinakamalaking sasakyang panghimpapawid, upang tayo ay maging mas komportable at mas murang Paglalakbay. Kung walang mga bagong materyales, imposible ang mga smartphone. Ang pagkain na kinakain natin araw-araw, ay patuloy ding lumilikha ng mga bagong uri. Ang isa pang halimbawa ay ang superalloy, dahil ang bansa ay hindi nakakagawa ng sasakyang panghimpapawid (lalo na sibil na sasakyang panghimpapawid) na ginamit na makina, mataas na temperatura na lumalaban sa oksihenasyon ng mataas na temperatura na mga haluang metal, ang ating mga makina at malalaking sasakyang panghimpapawid ay maaari lamang bumili ng mga kanlurang bansa, Samakatuwid, ang pananaliksik at pagpapaunlad ng mataas na temperatura haluang metal bilang isang pangunahing pambansang proyekto. Sa madaling salita, para sa isang bansa, ang mga bagong materyales ay mahalaga para sa pagtiyak ng seguridad sa ekonomiya, pambansang seguridad at pagpapanatili ng isang maunlad na buhay ng tao.

Hindi tulad ng mga sinaunang tao, na karaniwang ginagamit lamang ang mga likas na materyales, tayo ngayon ay gumagawa at gumagamit ng mas maraming gawa ng tao na materyales nang higit sa anumang iba pang panahon sa kasaysayan, at ang pag-imbento ng mga bagong materyales na ito ay lubos na nagbago sa paraan ng pamumuhay at pagtatrabaho ng mga modernong tao . Samakatuwid, ang materyal na agham bilang isang bagong agham ay naging pinakamainit na larangan ng pananaliksik sa ika-21 siglo.

Kung paano magdisenyo ng mga bagong materyales upang matugunan ang aming mga pangangailangan ay isang pangunahing gawain sa agham ng mga materyales, lalo na sa programa ng ascendant material genomics. Bilang karagdagan sa matematika, sinabi ni Zhu Peicheng na kinabibilangan ito ng mga disiplina tulad ng mechanics, physics at computer science. Ito ay isang interdisciplinary na platform ng pananaliksik at pag-unlad na may maraming mga nagawa. Ang mga modelo ng matematika ay may napakahalagang papel sa larangang ito.

Ang isang mahalagang panimulang materyal para sa Zhu Peicheng ay hugis memory alloy. Sa unang pagkakataon noong 1932, ang epekto ng Swedish Aulandian na "memorya" ay naobserbahan sa mga gintong-cadmium na haluang metal, iyon ay, pagkatapos mabago ang hugis ng haluang metal, maaari itong mahiwagang bumalik sa orihinal nitong hugis kapag pinainit sa isang tiyak na kritikal na temperatura. , Tinawag ng mga tao ang haluang metal na may ganitong espesyal na pag-andar bilang haluang metal ng hugis. Memory haluang metal pag-unlad sa ngayon, gayunpaman, higit sa 80 taon, ngunit dahil sa kanyang aplikasyon sa iba't ibang larangan ng mga espesyal na epekto, ay malawak na naaakit sa buong mundo pansin, na kilala bilang ang "magic ng functional materyales."

Si Zhu Peicheng ay nag-aral ng mga haluang metal ng hugis ng memorya nang maaga sa panahon ng kanyang Ph.D. pag-aaral dahil masyadong malawak at napakalakas ang tungkulin nito. Maraming mga matagumpay na halimbawa ng paggamit ng mga memory alloy sa larangan ng aerospace. Ang malaking antenna sa satellite ay maaaring gawin ng memory alloy. Bago ilunsad ang satellite, ang parabolic antenna ay nakatiklop sa satellite body. Matapos ilunsad ng rocket ang satellite sa isang paunang natukoy na orbit, kailangan lang nito ng pag-init at natural na lumalawak ang nakatiklop na satellite antenna upang maibalik ang parabolic na hugis dahil sa function na "memorya". Ang mga memory alloy ay mayroon ding malawak na hanay ng mga aplikasyon sa klinikal na larangan, tulad ng mga artipisyal na buto, calcaneal compressor, iba't ibang uri ng endoluminal stent, embolizer, cardiac prostheses, thrombus filter, surgical suture at mga katulad nito, Ang modernong pangangalagang medikal ay gumaganap ng isang hindi mapapalitang papel. ; at ang haluang metal ng memorya sa ating pang-araw-araw na buhay ay pantay na nauugnay. Halimbawa, ang isang spring na gawa sa isang memory alloy ay ginagamit bilang isang halimbawa. Ang bukal ay inilalagay sa mainit na tubig at ang haba ng bukal ay agad na pinahaba. Ang bukal ay ibinalik sa malamig na tubig at agad itong nabawi ang orihinal nitong hugis. Kinokontrol ng tagsibol ng materyal na ito ang temperatura ng tubig ng pagtutubero sa banyo at kinokontrol o pinasara ang pagtutubero sa pamamagitan ng function na "memorya" kapag masyadong mataas ang temperatura ng mainit na tubig, na iniiwasan ang pagkapaso. Maaari ding gawing kagamitan sa alarma sa sunog at mga kagamitang pang-seguridad na kagamitang elektrikal. Kapag naganap ang sunog, ang spring na gawa sa memory alloy ay na-deform at ang fire alarm device ay isinaaktibo upang makamit ang layunin ng alarma. Posible ring maglagay ng spring na gawa sa memory alloy sa isang warm-air valve upang mapanatili ang temperatura ng conservatory at awtomatikong i-on o i-off ang heating valve kapag ang temperatura ay masyadong mababa o masyadong mataas.

Bilang isang bagong klase ng mga functional na materyales, maraming mga bagong paggamit ng mga haluang metal ng memorya ay binuo kahit na lampas sa imahinasyon ng maraming tao. "halimbawa