Nota dell'editore: In un certo senso, la vita piccola come una persona, grande come una nazione e nazione o anche il futuro dell'intera umanità e il futuro dell'intero universo sono governati da leggi invisibili, quindi in realtà sono un problema di matematica . Data la risposta corretta, è possibile raccogliere i successi; dare la risposta sbagliata accetterà varie punizioni. La matematica è la base della scienza moderna ed è strettamente legata alla nostra vita quotidiana e alle attività produttive. Numerosi scienziati si dedicano alla ricerca matematica e sono diligenti riguardo alla verità, anche se potrebbero non essere in grado di raggiungere la svolta decisiva. Proprio come ha detto lo scrittore di fantascienza He Xi nella sua opera Sad Heart: "Ci dovrebbe essere qualcosa che non dovrebbe essere ricompensato eccessivamente, e non dovresti chiedere loro di coltivare foglie e fiori meravigliosi perché sono radici". fiore della scienza. Tuttavia, la società è realistica. La ricerca ha bisogno di premi. La semplice ricerca teorica è spesso “inutile” e insostenibile. Pertanto è ancora necessario fare ricerca basata sulle pratiche di produzione e di vita. Il professor Zhu Peicheng, della Scuola di Scienze dell'Università di Shanghai e dell'Istituto di ingegneria genomica dei materiali, si dedica da tempo all'insegnamento e alla ricerca nel campo della matematica e ha insistito sull'innovazione interdisciplinare. Questa legge è stata profondamente e fermamente radicata nei paesi sviluppati come gli Stati Uniti e la Germania. Ciò consentirà l’interazione positiva e la promozione reciproca tra ricerca scientifica, ingegneria e tecnologia, guidando così la comunità internazionale in modo globale e a lungo termine. Nel nostro Paese esiste un ricercatore del genere che riconosce lo stile della ricerca scientifica e lavora sodo. È il professor Zhu Peicheng dell'Istituto di scienza e ingegneria genomica dei materiali di Shanghai. Si dedica da tempo all'insegnamento della matematica applicata con un forte background industriale. E la ricerca scientifica, nel campo della scienza dei materiali, ha prodotto una serie di risultati fruttuosi.

Zhu Peicheng, Professore di Illustre Professore, Shanghai "Piano Millenario". Ha ricoperto incarichi in diversi paesi e detiene incarichi in Europa. Dopo una ricerca innovativa, sono stati stabiliti con successo modelli di campo a due fasi che descrivono le transizioni di fase strutturali in materiali intelligenti come le leghe a memoria di forma. Per il problema del deflusso delle equazioni di Navier-Stokes comprimibili nella dinamica dei fluidi, la classificazione delle onde non lineari è la prima ad essere eseguita e viene dimostrata la stabilità asintotica di diversi tipi di onde. La definizione di stime a priori della finezza ha risolto per diversi decenni i problemi irrisolti delle equazioni termo-viscoelastiche come le leghe a memoria di forma e i materiali solidi.

Ossessionato dalla matematica, illusorio

Cos'è la matematica? Si può dire che la matematica è una delle discipline più antiche, di lunga data, anche se ha vissuto molte crisi, ma ha sempre superato e cresciuto. Al momento, anche la matematica non è in grado di comprendere appieno il ramo della matematica al di fuori del suo campo di competenza, e spesso si ha la sensazione di intrecciarsi attraverso le montagne.

L'idolo di Ju Pei-cheng era un ragazzo di nome Hua-Geng Geng, conosciuto come il "padre della matematica cinese moderna". Hua Luogeng è un guru della matematica di fama internazionale, ha fondato la scuola di matematica cinese e ha guidato diverse aree per raggiungere livelli di livello mondiale. Tutto ciò ha lasciato una profonda impressione nella giovane mente di Zhu Peicheng.

A causa del culto di Hua Luogeng, Zhu Peicheng iniziò ad avere un forte interesse per la matematica. L'interesse è il miglior insegnante, è la più grande forza trainante per la ricerca, con un talento straordinario, era sulla strada verso l'apprendimento della matematica che non può essere raggiunto, dalla scuola media al dottorato, Zhu Peicheng non ha mai lasciato quest'area.

"All'inizio la disciplina della matematica era molto sacra. A quel tempo non si propagandava il fatto che" dovremmo imparare bene la matematica e non aver paura di andare in giro per il mondo. "Ma imparare ad imparare è arrivata la confusione." Con l'approfondimento della ricerca, Zhu Peicheng scoprì gradualmente che ciò che aveva imparato, la matematica, non sembrava essere significativo per l'intera promozione scientifica, progresso sociale e sviluppo economico, ma allo stesso tempo, la matematica è una disciplina di base. , altre discipline e anche la linguistica (come l'analisi vocale), verranno più o meno applicate alla matematica, come strumento indispensabile per lo sviluppo di altre discipline, come diceva Marx "qualsiasi materia può diventare una vera scienza solo se è pienamente applicata alla matematica”, affinché il valore della professione matematica non possa essere sottovalutato. Una disciplina creata dal puro pensiero umano può descrivere accuratamente il mondo oggettivo. Lo sviluppo ha giocato un ruolo così importante, dal micro al macro, dalle scienze naturali all'ingegneria alle scienze sociali, molte delle leggi sono scritte in equazioni matematiche , che magia! Questa comprensione, così una volta intrappolata, continuerà ad approfondire il significato del grande grande, alla fine? Le specializzazioni in matematica come studiarla e utilizzarla per diventare una "disciplina del gas di terra, possono davvero risolvere problemi e lavorare strettamente legati alla vita quotidiana delle persone?

Questo nodo, finché Zhu Peicheng non completò la ricerca post-dottorato in Cina, non si aprì completamente. Si ricordò che il suo idolo, il signor Hua Luogeng, era andato in Europa e negli Stati Uniti per ulteriori studi e aveva svolto un ruolo chiave nella sua ricerca scientifica. Pensò anche al vecchio detto cinese secondo cui "leggere migliaia di libri e viaggiare migliaia di miglia" rese Zhu Peichen determinato a uscire per trovare la risposta, guardare il mondo da un'altra prospettiva, guardarsi l'un l'altro da una certa angolazione. Di conseguenza, ha aperto per 15 anni di studio e vita lavorativa all'estero, la prima tappa è l'Università di Kyushu in Giappone, ottiene la Società giapponese per la promozione della scienza come ricercatore speciale per stranieri. Ricordando con cautela il primo passo quando ha fatto il primo passo, Zhu Peicheng scherza dicendo che è stato molto fortunato, ha incontrato molti bravi insegnanti, come "Lu Xun ha incontrato lo stesso signor Fujino", si sono dati molta cura e fiducia per fare ogni loro passo è molto solido.

Durante questi dieci anni ha insegnato e ricercato presso l'Università di Kyushu in Giappone, rinomata a livello internazionale, l'Università di Tecnologia di Darmstadt in Germania, la Scuola Media Basca di Matematica Applicata in Spagna e nella madrepatria dei Paesi Baschi, nonché in istituti di matematica come l'Humboldt Università di Berlino, Germania, Istituto di Matematica dell'Università di Bonn, Istituto di Matematica e Matematica dell'Università di Kyoto, Centro polacco Banach per gli Studi Matematici e altri Istituti di Matematica di fama mondiale, l'opportunità di affrontare il volto di maestri di matematica internazionali (come J. Ball , PLLions, ecc.) da imparare, facendo sì che Zhu Peicheng abbia gradualmente Con una prospettiva internazionale molto elevata, mantiene una stretta collaborazione con centri di ricerca di fama internazionale e quindi ha una comprensione più accurata della direzione dello sviluppo tradizionale internazionale.

Queste esperienze hanno anche permesso a Zhu Peicheng di comprendere personalmente la diversa cultura della ricerca scientifica, di aprire gli occhi e respirare molta aria fresca, completamente diversa da quella domestica. Ad esempio, ha scoperto che invece di fare affidamento sul numero di documenti per dimostrare il proprio livello, la qualità del saggio è più importante della quantità; qui è più probabile che un ambiente di ricerca rilassato stimoli il potenziale di libero pensiero; e questo allentamento non equivale a non avere alcun rilassamento dell'ordine, in Germania la punteggiatura nei documenti di ricerca alla fine dovrebbe essere una virgola o un punto, la formula matematica dietro la rigorosa implementazione dello spazio deve essere considerata bene, questo atteggiamento rigoroso borsa di studio in modo che Zhu Peicheng mozzafiato e beneficiato.

In un ambiente del genere, Zhu Peicheng può pensare più liberamente a vari tipi di problemi. Ad esempio, man mano che lo sviluppo scientifico si sviluppa sempre di più, le discipline sono molto piccole e i confini tra le discipline diventano sempre più labili. , Dove sta andando la scienza? Che tipo di risultati scientifici dovrebbero avere gli scienziati? Qual è il valore della teoria scientifica? E gradualmente si rese anche conto che tutti sono uguali davanti alla scienza, e anche i maestri della scienza a volte commettono errori. Il vero Il maestro, invece di vergognarsi dell'errore, trova l'emendamento sbagliato o il ristabilimento fondamentale di una nuova teoria, quindi la comprensione scientifica è una spirale. Per quanto riguarda gli errori, il divario tra est e ovest è grande. Si rende conto anche che solo quando abbiamo i nostri pensieri e formiamo il nostro sistema ideologico possiamo pretendere di essere scienziati nel vero senso della parola, e le teorie scientifiche finiscono per diventare esse stesse esseri umani, che è il valore della sua esistenza. Se la teoria non può risolvere problemi pratici, allora è complicata e anche inutile.

Zhu Peicheng si rende conto che la matematica è una materia molto speciale. A differenza di altre scienze naturali e scienze sociali, non ha un fenomeno oggettivo per testarlo. Logicamente corretta è giusta, nel senso che la matematica non è nemmeno una scienza. Ma la matematica, anche la matematica pura, indubbiamente utile, è il linguaggio delle scienze naturali, delle scienze sociali. Immagina: senza la matematica, la meccanica newtoniana non ha basi precise e nessuna scienza moderna. Quasi trecento anni dopo, nel XX secolo in cui la scienza fisica stava rapidamente avanzando, Einstein costruì la meccanica newtoniana e stabilì la teoria della relatività, basata sulle equazioni differenziali parziali. L'avvento della meccanica quantistica ci porta a sviluppare uno spazio dimensionale infinito, che a sua volta fornisce una solida base teorica per la meccanica quantistica. Inoltre, l’informatica è più connessa con la matematica. Molti fenomeni nella scienza dei materiali possono essere descritti mediante equazioni di evoluzione e alcuni addirittura utilizzano la teoria dei gruppi come una branca della matematica pura. . Anche nelle scienze sociali la matematica trova sempre più applicazione. Senza la matematica come strumento è difficile essere precisi ed è difficile allontanarsene. Ad esempio, il modello demografico, il modello di prezzo delle opzioni e la teoria dei giochi sono equazioni differenziali, la ricerca operativa, ecc., Alcuni risultati hanno vinto il premio Nobel.

Pertanto, Zhu Peicheng si rese conto che la matematica è così lontana dalla nostra intuizione, ma descrive bene il mondo. In quanto riflesso matematico di un mondo astratto approssimativo, la matematica formata da alcune conquiste del pensiero puro descrive veramente il nostro complesso mondo terreno che sembra apparentemente irregolare ma può essere riconosciuto razionalmente. Molti fenomeni apparentemente totalmente diversi possono essere descritti dalla stessa equazione differenziale, ecc., e così via, il che costituisce la più grande meraviglia della matematica come la più grande conquista del pensiero razionale umano. La matematica è molto utile per altre discipline, al contrario, se non strettamente integrata con altre discipline, il potere della matematica sarà inevitabilmente molto ridotto, e forse questa è una delle principali fonti matematiche inutili; e se la matematica abbandonasse le altre discipline, perderebbe la direzione dello sviluppo, perderebbe la sua linfa con una crescita sana! Sono reciprocamente influenti, si promuovono a vicenda.

Per collegare meglio la matematica con la realtà, Zhu Peicheng ha studiato molte tecniche di modellazione all'estero e non c'è quasi alcun coinvolgimento nazionale in questo campo. Oltre alle specializzazioni in matematica, ha anche padroneggiato molte conoscenze interdisciplinari di fisica dello stato solido, cristallografia e fondamenti di scienza dei materiali per la modellazione. Tuttavia, la direzione che aveva turbato la sua specializzazione in matematica trovò gradualmente risposte anche nella sua esperienza all'estero, acquisì una comprensione più profonda dei vari tipi di modelli che aveva incontrato in precedenza e Zhu Peicheng stabilì la propria filosofia scientifica, che è chiaro che la matematica applicata è più significativa e può produrre risultati significativi solo quando è strettamente integrata con altri campi scientifici. Pertanto, ha progettato per se stesso un dettagliato piano d'azione della ricerca scientifica: in primo luogo, selezionare i fenomeni fisici di grande significato, la creazione di modelli matematici; quindi effettuare l'analisi teorica di questi modelli e la simulazione al computer, quindi confrontarli con i risultati sperimentali per determinare i pro e i contro del modello; Infine, sulla base del modello validato, vengono eseguite varie simulazioni numeriche. Queste simulazioni numeriche possono essere utilizzate per comprendere meglio i fenomeni fisici e guidare l'applicazione. Ad esempio, a suo avviso, lo studio della matematica nella scienza dei materiali è un'area promettente che ha promosso lo sviluppo di una nuova disciplina chiamata matematica solida.

Dopo aver realizzato ciò, come descritto nell'antico poema "Il villaggio luminoso e fantastico", Zhu Peicheng si ritrovò improvvisamente ai piedi della strada dove non sapeva dove andare e all'improvviso si sentì allegro.

Lega della memoria, i nuovi risultati interdisciplinari della scienza dei materiali

Il materiale, il cibo e i vestiti umani sono strettamente correlati. La vita moderna della nostra vita è sempre più artificiale e artificiale che mai. La scoperta, l’invenzione e l’uso di questi nuovi materiali hanno notevolmente cambiato il modo in cui le persone moderne lavorano e vivono. Ad esempio, materiali intelligenti come la lega a memoria di forma, utilizzata negli elementi di fissaggio delle navi da guerra, hanno accumulato con successo milioni di pezzi di ricambio e non si sono più verificate fuoriuscite di petrolio; tutti i tipi di nuovi materiali utilizzati nell'Airbus A380, questo gigante aereo, un aereo super grande, consente agli occupanti fino al doppio del numero di passeggeri che trasportano l'aereo più grande, ma il peso della macchina, l'apertura alare, il consumo di carburante, ecc. sono molto inferiori al doppio del volume originale dell'aereo più grande, in modo che possiamo viaggiare più comodi ed economici. Senza nuovi materiali, gli smartphone sono impossibili. Anche il cibo che mangiamo ogni giorno crea costantemente nuove varietà. Un altro esempio è la superlega, poiché il paese non è stato in grado di produrre motori per aerei (soprattutto civili), leghe ad alta temperatura resistenti all'ossidazione ad alta temperatura, i nostri motori e gli aerei di grandi dimensioni possono essere acquistati solo dai paesi occidentali, pertanto, la ricerca e lo sviluppo di lega ad alta temperatura come un grande progetto nazionale. In breve, per un Paese, i nuovi materiali sono cruciali per garantire la sicurezza economica, la sicurezza nazionale e il mantenimento di una vita umana prospera.

A differenza degli antichi, che fondamentalmente utilizzavano solo materiali naturali, oggigiorno produciamo e utilizziamo più materiali artificiali che in qualsiasi altro periodo della storia, e l’invenzione di questi nuovi materiali ha notevolmente cambiato il modo in cui le persone moderne vivono e lavorano. Pertanto, la scienza dei materiali come nuova scienza è diventata il campo di ricerca più all’avanguardia del 21° secolo.

Come progettare nuovi materiali per soddisfare le nostre esigenze è un compito centrale nella scienza dei materiali, in particolare nel programma ascendente di genomica dei materiali. Oltre alla matematica, Zhu Peicheng ha affermato che coinvolge discipline come la meccanica, la fisica e l'informatica. È una piattaforma di ricerca e sviluppo interdisciplinare con numerosi risultati. I modelli matematici svolgono un ruolo estremamente importante in questo campo.

Un importante materiale di partenza per Zhu Peicheng è la lega a memoria di forma. Per la prima volta nel 1932, nelle leghe oro-cadmio fu osservato l'effetto "memoria" svedese Aulandiano, ovvero, dopo che la forma della lega è stata modificata, può magicamente ritornare alla sua forma originale dopo essere stata riscaldata ad una certa temperatura critica , La lega con questa funzione speciale viene chiamata lega a memoria di forma. Tuttavia, lo sviluppo della lega di memoria dura da più di 80 anni, ma a causa della sua applicazione in vari campi degli effetti speciali, ha ampiamente attirato l'attenzione in tutto il mondo, conosciuta come la "magia dei materiali funzionali".

Zhu Peicheng ha studiato le leghe a memoria di forma all'inizio del suo dottorato di ricerca. studio a causa del suo ruolo troppo ampio e troppo potente. Sono molti gli esempi di successo dell’utilizzo delle leghe a memoria in campo aerospaziale. L'enorme antenna sul satellite può essere realizzata in lega di memoria. Prima del lancio del satellite, l'antenna parabolica viene ripiegata nel corpo del satellite. Dopo che il razzo ha lanciato il satellite su un'orbita predeterminata, ha semplicemente bisogno di essere riscaldato e l'antenna satellitare piegata si espande naturalmente per ripristinare la forma parabolica grazie alla sua funzione di "memoria". Le leghe di memoria hanno anche un'ampia gamma di applicazioni in campo clinico, come ossa artificiali, compressori calcaneari, vari tipi di stent endoluminali, embolizzatori, protesi cardiache, filtri per trombo, suture chirurgiche e simili. La moderna assistenza medica sta giocando un ruolo insostituibile ; e la lega della memoria con la nostra vita quotidiana sono altrettanto rilevanti. Ad esempio, viene utilizzata come esempio una molla realizzata in una lega a memoria di forma. La sorgente viene posta in acqua calda e la sua durata viene immediatamente estesa. La sorgente viene restituita all'acqua fredda e riprende subito la sua forma originaria. La molla di questo materiale controlla la temperatura dell'acqua dell'impianto idraulico del bagno e regola o spegne l'impianto idraulico attraverso la funzione "memoria" quando la temperatura dell'acqua calda è troppo elevata, evitando scottature. Può anche essere trasformato in apparecchiature di allarme antincendio e dispositivi di sicurezza per apparecchiature elettriche. Quando si verifica un incendio, la molla in lega di memoria si deforma e il dispositivo di allarme antincendio viene attivato per raggiungere lo scopo di allarme. È anche possibile inserire una molla in lega di memoria in una valvola dell'aria calda per mantenere la temperatura della veranda e per accendere o spegnere automaticamente la valvola del riscaldamento quando la temperatura è troppo bassa o troppo alta.

Essendo una nuova classe di materiali funzionali, si stanno sviluppando molti nuovi usi delle leghe a memoria, anche oltre l'immaginazione di molte persone. "esempio