Примечание редактора: в каком-то смысле жизнь, такая маленькая, как человек, такая большая, как нация и нация, или даже будущее всего нашего человечества, а также будущее всей вселенной управляются невидимыми законами, поэтому на самом деле это математическая задача. . При правильном ответе можно ли добиться успеха; неправильный ответ повлечет за собой различные наказания. Математика является основой современной науки и тесно связана с нашей повседневной жизнью и производственной деятельностью. Многие ученые занимаются математическими исследованиями и усердно ищут истину, хотя, возможно, им не удастся добиться прорыва. Как сказал писатель-фантаст Хэ Си в своей работе «Печальное сердце»: «Должно быть что-то, за что нельзя вознаграждать слишком много, и вы не должны просить их вырастить красивые листья и цветы, потому что они являются корнем». цветок науки. Однако общество реалистично. Исследования требуют вознаграждения. Простые теоретические исследования зачастую «бесполезны» и неустойчивы. Поэтому по-прежнему необходимо проводить исследования, основанные на производственных и жизненных практиках. Профессор Чжу Пейчэн из Школы наук Шанхайского университета и Института геномной инженерии материалов уже давно занимается преподаванием и исследованиями в области математики и настаивает на междисциплинарных инновациях. Этот закон глубоко и прочно закреплен в таких развитых странах, как США и Германия. Это обеспечит благоприятное взаимодействие и взаимное продвижение научных исследований, техники и технологий, тем самым руководя международным сообществом на долгосрочной и всеобъемлющей основе. В нашей стране есть такой исследователь, который знает стиль научных исследований и много работает. Это профессор Чжу Пэйчэн из Шанхайского института науки и геномной инженерии материалов. Он уже давно занимается преподаванием прикладной математики, имея большой производственный опыт. И научные исследования в области материаловедения дали ряд плодотворных результатов.

Чжу Пэйчэн, профессор, заслуженный профессор Шанхайского «Тысячелетнего плана». Он занимал должности в нескольких странах и имеет стаж работы в Европе. После инновационных исследований успешно создал две модели фазового поля, которые описывают структурные фазовые переходы в интеллектуальных материалах, таких как сплавы с памятью формы. Для задачи истечения сжимаемых уравнений Навье-Стокса в гидродинамике впервые проведена классификация нелинейных волн и доказана асимптотическая устойчивость нескольких видов волн. Установление априорных оценок крупности позволило решить нерешенные проблемы термовязкоупругих уравнений, таких как сплавы с памятью формы и твердоподобные материалы, на несколько десятилетий.

Одержимый математикой, иллюзорный

Что такое математика? Математику можно сказать, что одну из древнейших дисциплин, давно сложившуюся, хотя и пережившую множество кризисов, но всегда преодолевающую и развивающуюся. На данный момент даже математик не может полностью понять отрасль математики за пределами своей области знаний, и часто возникает ощущение переплетения гор.

Кумиром Цзюй Пэй-чэна был мальчик по имени Хуа-Гэн Гэн, известный как «отец современной китайской математики». Хуа Луогенг — всемирно известный гуру математики. Он основал китайскую математическую школу и руководил несколькими направлениями, чтобы достичь мирового уровня. Все это произвело глубокое впечатление на юный ум Чжу Пэйчэна.

Благодаря поклонению Хуа Луогену, Чжу Пэйчэн начал проявлять сильный интерес к математике. Интерес - лучший учитель, самая большая движущая сила исследований, обладающий исключительным талантом, он был на пути к недостижимому обучению математике, от средней школы до докторантуры, Чжу Пэйчэн никогда не покидал эту область.

«Поначалу дисциплина математика была очень священной. В то время это не было пропагандой того, что «мы должны хорошо изучать математику и не бояться путешествовать по всему миру». «Но научившись учиться, пришла путаница». По мере углубления исследований Чжу Пэйчэн постепенно обнаружил, что то, чему он научился — математика — не имело существенного значения для всего научного продвижения, социального прогресса и экономического развития, но в то же время математика является базовой дисциплиной. , другие дисциплины и даже лингвистика (например, голосовой анализ) будут более или менее применяться к математике, как незаменимому инструменту для развития других дисциплин, как говорил Маркс, «любой предмет может стать настоящей наукой только в том случае, если он полностью применительно к математике», «так что значение математической профессии нельзя недооценивать. Дисциплина, созданная чистым мышлением человека, может точно описать объективный мир. Развитие сыграло огромную роль: от микро до макро, от естественных наук до инженерии и социальных наук, многие законы записаны математическими уравнениями. , вот это волшебство! Это понимание, поэтому он однажды запутался, Продолжать вникать в смысл большого, большого, в конце концов? Математические специальности, как изучать и использовать его, чтобы стать «дисциплиной наземного газа», действительно могут решать проблемы и работать, тесно связанные с повседневной жизнью людей?

Этот узел, пока Чжу Пэйчэн не завершил постдокторское исследование в Китае, не раскрылся полностью. Он вспомнил, что его кумир г-н Хуа Луоген уехал в Европу и Соединенные Штаты для дальнейшего обучения и сыграл ключевую роль в его научных исследованиях. Он также вспомнил старую китайскую поговорку о том, что «чтение тысяч книг и путешествие на тысячи миль» заставило Чжу Пейченя решиться выйти на улицу, чтобы найти ответ, посмотреть на мир с другой точки зрения, посмотреть друг на друга под другим углом. В результате ему открылось до 15 лет обучения и трудовой жизни за рубежом, первая остановка - Университет Кюсю в Японии, получение статуса специального исследователя для иностранцев Японским обществом содействия науке. Осторожно вспоминая первый шаг, когда он сделал первый шаг, Чжу Пэйчэн пошутил, что ему очень повезло, он встретил много хороших учителей, таких как «Лу Синь встретил того же господина Фуджино», они проявили к себе много заботы и уверенности, чтобы сделать каждый свой шаг идет очень солидно.

В течение этих десяти лет он преподавал и проводил исследования во всемирно известном университете Кюсю в Японии, Дармштадтском технологическом университете в Германии, Баскской средней школе прикладной математики в Испании и на родине Страны Басков, а также в математических институтах, таких как Гумбольдт. Университет в Берлине, Германия, Институт математики Боннского университета, Институт математики и математики Киотского университета, Польша, Центр математических исследований Банаха и другие всемирно известные институты математики, возможность встретиться с лицом международных мастеров математики (таких как Дж. Болл , PLLions и т. д.), чтобы учиться, постепенно заставляя Чжу Пэйчэна иметь очень высокую международную перспективу, он поддерживает тесное сотрудничество со всемирно известными исследовательскими центрами и, таким образом, имеет более точное представление о направлении основного международного развития.

Этот опыт также позволил Чжу Пэйчэну лично понять другую культуру научных исследований, позволил ему открыть глаза и вдохнуть много свежего воздуха, который полностью отличается от домашнего. Например, он обнаружил, что вместо того, чтобы полагаться на количество работ, чтобы доказать свой уровень, качество эссе важнее количества; непринужденная исследовательская среда здесь с большей вероятностью будет стимулировать свободомыслие; и это смягчение - это не то же самое, что отсутствие ослабления порядка, в Германии пунктуация в исследовательских работах в конце должна быть запятой или точкой, математическая формула, лежащая в основе строгого соблюдения пространства, должна быть хорошо продумана, это строгое отношение к стипендиям, так что Чжу Пэйчэн захватывал дух и приносил пользу.

В такой обстановке Чжу Пэйчэн может более свободно думать о различного рода проблемах. Например, по мере развития науки дисциплины становятся очень маленькими, а границы между дисциплинами становятся все более размытыми. , Куда движется наука? Какими научными достижениями должны обладать учёные? В чем ценность научной теории? А еще он постепенно понял, что перед наукой все равны, и даже мастера науки иногда допускают ошибки. Настоящий Учитель вместо того, чтобы стыдиться ошибки, находит неправильную поправку или фундаментальное восстановление новой теории, поэтому научное понимание представляет собой спираль. Что касается ошибок, то разрыв между Востоком и Западом огромен. Он также осознает, что только тогда, когда мы будем иметь собственные мысли и формировать собственную идеологическую систему, мы сможем претендовать на ученых в истинном смысле этого слова, а научные теории в конечном итоге станут самими людьми, что и является ценностью их существования. Если теория не может решить практические задачи, то она сложна и бесполезна.

Чжу Пэйчэн понимает, что математика — особенный предмет. В отличие от других естественных и социальных наук, у нее нет объективного явления, которое можно было бы проверить. Логически это правильно, в том смысле, что математика даже не наука. Но математика, даже чистая математика, несомненно полезная, есть язык естественных, социальных наук. Представьте себе: без математики ньютоновская механика не имеет точной основы и современной науки. Почти триста лет спустя, в двадцатом веке, когда физическая наука быстро развивалась, Эйнштейн построил механику Ньютона и создал теорию относительности, основанную на уравнениях в частных производных. Появление квантовой механики привело нас к созданию бесконечномерного пространства, которое, в свою очередь, обеспечило прочную теоретическую основу для квантовой механики. Кроме того, информатика больше связана с математикой. Многие явления в материаловедении можно описать уравнениями эволюции, а некоторые даже используют теорию групп как раздел чистой математики. . Даже в социальных науках математика применяется все больше и больше. Без математики как инструмента трудно быть точным и трудно отойти от нее. Например, демографическая модель, модель ценообразования опционов и теория игр, дифференциальные уравнения, исследование операций и т. д., некоторые достижения получили Нобелевскую премию.

Поэтому Чжу Пэйчэн понял, что математика настолько далека от нашей интуиции, но хорошо описывает мир. Будучи математическим отражением приблизительного абстрактного мира, математика, сформированная некоторыми достижениями чистого мышления, действительно описывает наш сложный земной мир, который кажется неправильным, но может быть рационально распознан. Многие, казалось бы, совершенно разные явления могут быть описаны одним и тем же дифференциальным уравнением и т. д. и т. п., что является величайшим чудом математики как величайшим достижением человеческого рационального мышления. Математика очень полезна для других дисциплин, напротив, если она не будет тесно интегрирована с другими дисциплинами, мощь математики неизбежно будет сильно снижена, и, возможно, это является основным источником математической ненужности; и если математика уйдет из других дисциплин, Она потеряет направление развития, потеряет кровь при здоровом росте! Они взаимовлияют, спирально продвигают друг друга.

Чтобы лучше связать математику с реальностью, Чжу Пэйчэн изучил множество методов моделирования за рубежом, и в этой области практически нет участия внутри страны. Помимо математических специальностей, он также овладел многими междисциплинарными знаниями в области физики твердого тела, кристаллографии и основ материаловедения для моделирования. Однако направление, которое волновало его по специальности математика, также постепенно нашло ответы в его зарубежном опыте, позволило получить более глубокое понимание различных типов моделей, с которыми он ранее сталкивался, и Чжу Пэйчэн установил свою собственную научную философию, которая заключается в следующем: прикладная математика более содержательна и может дать значимые результаты только тогда, когда она тесно интегрирована с другими научными областями. Поэтому он разработал для себя подробную программу научных исследований: во-первых, выбрать физические явления, имеющие большое значение, создать математические модели; а затем провести теоретический анализ этих моделей и компьютерное моделирование, а затем сравнить с экспериментальными результатами, чтобы определить плюсы и минусы модели; Наконец, на основе проверенной модели выполняются различные численные моделирования. Это численное моделирование можно использовать для лучшего понимания физических явлений и управления применением. Например, по его мнению, изучение математики в материаловедении является перспективным направлением, которое способствовало развитию новой дисциплины, называемой твердой математикой.

Осознав это, как описано в старинной поэме «Яркая и фантастическая деревня», Чжу Пэйчэн вдруг оказался у подножия дороги, где он не знал, куда идти, и вдруг повеселел.

Сплав с памятью: новые междисциплинарные результаты материаловедения

Материал и наша человеческая еда и одежда тесно связаны. Современная жизнь нашей жизни становится все более рукотворной и искусственной, чем когда-либо прежде. Открытие, изобретение и использование этих новых материалов сильно изменили образ жизни и работы современных людей. Например, умные материалы, такие как сплав с памятью формы, используемые в крепежных элементах военного корабля, успешно накопили миллионы запасных частей, и больше не происходит разлива нефти; все виды новых материалов, используемых в Airbus A380, этом воздушном гиганте, сверхбольшом самолете, позволяющем перевозить в два раза больше пассажиров, перевозящих самый большой самолет, но вес машины, размах крыльев, расход топлива и т. д. намного меньше, чем в два раза. оригинальный объем самого большого самолета, чтобы мы могли путешествовать более комфортно и дешевле. Без новых материалов смартфоны невозможны. Еда, которую мы едим каждый день, также постоянно создает новые разновидности. Другим примером является суперсплав, поскольку страна не может производить самолеты (особенно гражданские самолеты), используемые двигатели, жаропрочные сплавы, устойчивые к окислению и жаропрочные сплавы, наши двигатели и большие самолеты могут покупать только западные страны. Поэтому исследования и разработки жаропрочный сплав как крупный национальный проект. Короче говоря, для страны новые материалы имеют решающее значение для обеспечения экономической безопасности, национальной безопасности и поддержания благополучной жизни человека.

В отличие от древних, которые в основном использовали только натуральные материалы, сегодня мы производим и используем больше искусственных материалов, чем когда-либо в истории, и изобретение этих новых материалов сильно изменило образ жизни и работы современных людей. Таким образом, материаловедение как новая наука стало самой актуальной областью исследований в 21 веке.

Как разработать новые материалы, отвечающие нашим потребностям, — центральная задача материаловедения, особенно в развивающейся программе геномики материалов. Помимо математики, по словам Чжу Пэйчэна, здесь задействованы такие дисциплины, как механика, физика и информатика. Это междисциплинарная платформа исследований и разработок с многочисленными достижениями. Математические модели играют чрезвычайно важную роль в этой области.

Важным исходным материалом для Чжу Пэйчэна является сплав с памятью формы. Впервые в 1932 году в золото-кадмиевых сплавах был обнаружен шведский ауландский эффект «памяти», то есть после изменения формы сплава он может волшебным образом возвращаться к исходной форме при нагревании до определенной критической температуры. Люди называют сплав с этой специальной функцией сплавом с памятью формы. Разработка сплава с эффектом памяти на сегодняшний день насчитывает, однако, более 80 лет, но из-за его применения в различных областях спецэффектов широко привлекается внимание во всем мире, известное как «магия функциональных материалов».

Чжу Пэйчэн изучал сплавы с памятью формы еще во время своей докторской диссертации. исследование из-за своей роли слишком широкое и слишком мощное. Существует множество успешных примеров использования сплавов с памятью в аэрокосмической сфере. Огромная антенна на спутнике может быть изготовлена ​​из сплава с эффектом памяти. Перед запуском спутника параболическая антенна складывается в корпус спутника. После того, как ракета выведет спутник на заданную орбиту, ему просто необходим нагрев, и сложенная спутниковая антенна естественным образом расширяется для восстановления параболической формы из-за своей функции «памяти». Сплавы с эффектом памяти также имеют широкий спектр применения в клинической области, например, в искусственных костях, пяточных компрессорах, различных типах внутрипросветных стентов, эмболизаторах, сердечных протезах, тромбофильтрах, хирургических шовных материалах и т.п. Современная медицинская помощь играет незаменимую роль. ; и сплав памяти с нашей повседневной жизнью одинаково актуальны. Например, в качестве примера используется пружина из сплава с эффектом памяти. Источник помещают в горячую воду, и длина источника немедленно увеличивается. Источник возвращается в холодную воду, и он сразу же восстанавливает свою первоначальную форму. Пружина из этого материала контролирует температуру воды в сантехнике ванной комнаты и регулирует или отключает сантехнику с помощью функции «памяти», когда температура горячей воды слишком высока, избегая ожогов. Также может быть использовано в оборудовании пожарной сигнализации и в устройствах безопасности электрооборудования. При возникновении пожара пружина из сплава с эффектом памяти деформируется и срабатывает устройство пожарной сигнализации для достижения цели сигнализации. Также можно поместить пружину из сплава с эффектом памяти в клапан теплого воздуха, чтобы поддерживать температуру зимнего сада и автоматически включать или выключать клапан отопления, когда температура слишком низкая или слишком высокая.

В качестве нового класса функциональных материалов разрабатывается множество новых применений сплавов с эффектом памяти, которые даже не могут себе представить многие люди. "пример