宁青筠秦克 作品

第三百八十七章 轰动全国的数学成果!

  提起“芝诺的乌龟”,可能知道的人不算多,但提起“薛定谔的猫”,相信听过的人就占了大多数了。

  事实上“芝诺的乌龟”的级别与“薛定谔的猫”是同样的,它俩再加上“拉普拉斯兽”、“麦克斯韦妖”,被称为“物理学的四大神兽”,在物理界可谓是威名远扬。

  “芝诺的乌龟”也被称为“芝诺悖论”,它原本讲的是神与乌龟赛跑的故事,我们不妨改回熟悉的龟兔赛跑。

  乌龟对兔子说:“你虽然跑得很快,但只要我先跑,你就永远无法追上我。”

  兔子不相信,乌龟举了个例子:“比如我先跑了100米,你再来追我,假设你的速度永远保持10米每秒,我的速度永远保持1米每秒,那当你花了10秒跑完100米,我向前走了10米,我还在你前面。1秒后,你又跑了10米,而我走了1米,我依然在你面前。如此类推,不管你怎么接近我,但我永远都在你面前。”

  兔子仔细一想,它还真是永远都追不上这只乌龟。

  于是龟兔赛跑以乌龟的嘴炮获得了胜利,兔子不战而认输。

  可真是这样吗?人人皆知真跑起来,兔子一下子就能超过乌龟,可为什么会出现这样的悖论?

  这个问题最终用数学语言来描述,就是一个有限的长度被分成了无限多份,但这无限多份加起来并不是无穷大。

  庄子在《庄子·天下篇》中同样提到了类似的神棰——“一尺之棰,日取其半,万世不竭”。这也是完全一样的悖论。

  博士生华洪忍不住问道:“秦克学弟,我听过这个‘芝诺的乌龟’,但与我们这个问题有什么关系吗?”

  “‘芝诺的乌龟’这个悖论在数学上是怎么被解决的?”

  “通过微积分的‘极限’概念。”

  秦克笑着说:“对的,你们在这里用了‘极大’和‘极小’法,从理论上来说是正确的,就像乌龟作的假设,但问题是最终论证出来的结果,与现实大相径庭,甚至相违背,这是不是与‘芝诺的乌龟’本质上是一样的?”

  陈立成、华洪等人同时眼睛发亮,仔细一想,确实如此!

  “极大极小法确实是非常优秀的数学方法,用在这个场合并不合适,在种内和种间均吸引的情况下,薛定谔方程在非线性偏微分方程组的解代表波函数,解的平方代表着粒子在某个时间点出现在一定空间位置的概率密度,用极大极小法很容易就会出现概率密度因为极限化而失真的结果。”

  “原来如此,确实如此!”陈立成眼晴亮了起来,随即懊恼道:“为什么我们就是没发现这个问题呢!”

  “你们这是当局者迷,一心想着用这样的利器以最快的速度解决这个难题,反倒在不知不觉间陷入了到类似‘芝诺的乌龟’的悖论之中了。”

  秦克以婉转的语气替众人找了个台阶下,其实以陈立成这样的天才数学家,如果不是急着以最短的时间做出最耀眼的成绩,只要踏踏实实地用不同的方法来钻研,肯定能在两个月内解决这个难题。

  但因为心态的问题,造成了这样欲速则不达的结果来……

  华洪下意识地追问:“那该用什么数学方法最合适?”

  话一出口,几人都向他投去了古怪的目光。

  人家秦克能这么快看出问题所在已非常了不起了,你还指望着他给出正确答桉来?这不是让他下不了台吗?

  陈立成轻咳了声,正要岔开这个话题,却听秦克沉思着说道:“一定要我给建议的话,可以从两个方向进行尝试。”

  “第一个是用‘分歧’的方法,通过精细的约束,确定正规化解存在的参数范围,再求证正规解的存在性。”

  “另一种可以尝试‘变分法’,通过引进‘等价泛函’、‘山路引理’、‘环绕方法’,来确定正规化解的存在性。”秦克拿着笔在白板上大概地写了两种方向,然后道:

  “当然,理论上还存在第三种最优的方法,那就是从‘解的同构定理’来着手,试着能不能结合‘分歧’方法,这样的计算量可能会最少,在三页纸内解决你们想求证的正规解存在性这个问题。”

  静!

  整个研究室里陷入了绝对的安静状态!

  秦克提出的三种方法,有如重磅炸弹,直接震得包括陈立成在内的六人全都傻眼了。

  秦克居然真的指出了解决这个难题的方向!

  哪怕只是方向,也足够不可思议了,因为秦克才看了相关资料三分钟啊!

  这简直太难以置信了,可秦克在刚才轻易就指出了问题的表现,确确实实又使几人完全无法轻视他的建议!

  陈立成喃喃道:“‘分歧’方法,是在前年Ann

  【说来这是今天第二条与秦神有关的热搜了,秦神太火了,不过我建议还是不要过度消费他了,让他安心学习吧。】

  【就是,希望记者不要去打扰秦神了。】

  ……

  秦克没留意到围脖上又多了他的一条热搜,他返回新自习室,继续指导宁青筠的“致宁青筠ii”。

  这个新自习室有近百平方,推开窗户就是近春园,能看到荷塘月色的那片荷塘,简直是vip位置。

  宁青筠听秦克说起陈立成课题的事也没太在意,她对秦克的数学水平已是见惯不怪了,毕竟都在进攻波利尼亚克猜想了,陈学长的课题再难能比这个难?

  教完宁青筠,秦克继续琢磨他的流体力学物理论文。

  其实如果论起数学子学科的水平,他最厉害的确实是泛函分析,尤其是非线性偏微分方程求解。

  《非线性偏微分方程“纳维-斯托克斯方程”的探究与详解》前篇、中篇、后篇他都钻研了好久,数学部分的70%他已完全消化吸收完毕,对于解非线性偏微分方程组的无数方法可谓是了然于胸信手拈来,在这方面他完全可以媲美甚至超过许多专攻泛函分析方向的教授了。

  所以这次陈立成课题中的难点他才能这么轻易指出正确的解决方向。

  不过相较于已达职业级的数学,专业级的物理只是本科水平,虽然是最顶尖的本科水平,也难以消化吸收艰涩深奥的s级知识。

  所以《非线性偏微分方程“纳维-斯托克斯方程”的探究与详解》的物理部分,秦克只完成了30%左右知识的消化吸收。

  用来写三篇有足够深度的学术论文是绰绰有余了。

  唯一的问题是,怎样将这些知识结合合适且合理的课题,将之转化为正式的论文成果。

  物理论文不像数学论文那样,纯属靠一支笔和思维就能写出来。

  哪怕是理论物理专业方向的论文,都要有足够的模拟数据或者实验结果作为支撑。

  系统的任务还限定了论文的方向为流体力学,这就更增加了论文撰写的难度,虽说从理论来说,秦克有权力使用学校的物理研究室,但真要进行实验并出成果,没个一年半年就别指望了。

  所以秦克考虑再三,决定第一篇物理论文,写“计算流体力学”方向,这是一个因计算机的高速发展而产生的,一个介于数学、流体力学和计算机之间的交叉学科。

  它通过计算机和数值方法,来求解流体力学的控制方程,并通过建立数学模型,以计算机的运算能力来对流体力学问题进行模拟和分析。

  计算流体力学更偏向于理论,而不是实验,这就很适合同时擅长数学、物理、计算机信息学的秦克来自由发挥了。

  秦克刚刚写了个思路,宁青筠的手机震了震,她拿起来看了会,便转头问秦克:“秦小克,燕菲问我要不要与她一起参加大学生数学建模大赛。你觉得呢?”