Nota del editor: en cierto sentido, una vida tan pequeña como una persona, tan grande como una nación y una nación o incluso el futuro de toda nuestra humanidad y el futuro de todo el universo se rigen por leyes invisibles, por lo que en realidad son un problema matemático. . Dada la respuesta correcta, ¿es posible cosechar éxitos? dar una respuesta incorrecta aceptará varios castigos. Las matemáticas son la base de la ciencia moderna y están estrechamente vinculadas a nuestra vida diaria y actividades productivas. Numerosos científicos se entregan a la investigación matemática y son diligentes en la búsqueda de la verdad, aunque es posible que no puedan lograr el gran avance. Tal como dijo el escritor de ciencia ficción He Xi en su obra Sad Heart: "Debería haber algo que no debería ser recompensado en exceso, y no deberías pedirles que crezcan hermosas hojas y flores porque son raíces. Las matemáticas son la raíz del flor de la ciencia. Sin embargo, la sociedad es realista. La investigación necesita recompensas. La simple investigación teórica es a menudo "inútil" e insostenible. Por lo tanto, aún es necesario realizar investigaciones basadas en prácticas de producción y de vida. El profesor Zhu Peicheng, de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Shanghai y del Instituto de Ingeniería del Genoma de Materiales, se ha dedicado durante mucho tiempo a la enseñanza y la investigación en el campo de las matemáticas e insistió en la innovación interdisciplinaria. Esta ley ha sido profundamente y firmemente consagrada en los países desarrollados como Estados Unidos y Alemania. Esto permitirá la interacción benigna y la promoción mutua entre la investigación científica y la ingeniería y la tecnología, liderando así a la comunidad internacional de manera integral y a largo plazo. En nuestro país existe un investigador que reconoce el estilo de la investigación científica y trabaja duro. Es el profesor Zhu Peicheng del Instituto de Ciencia e Ingeniería del Genoma de Materiales de Shanghai. Se ha dedicado durante mucho tiempo a la enseñanza de las matemáticas aplicadas con una sólida formación industrial. Y la investigación científica en el campo de la ciencia de los materiales ha obtenido una serie de resultados fructíferos.

Zhu Peicheng, Profesor Distinguido, "Plan Milenario" de Shanghai. Ha ocupado cargos en varios países y ocupa plaza permanente en Europa. Después de una investigación innovadora, se establecieron con éxito modelos de campo de dos fases que describen las transiciones de fase estructurales en materiales inteligentes, como las aleaciones con memoria de forma. Para el problema de flujo de salida de las ecuaciones compresibles de Navier-Stokes en dinámica de fluidos, la clasificación de ondas no lineal es la primera que se realiza y se demuestra la estabilidad asintótica de varios tipos de ondas. El establecimiento de estimaciones a priori de finura ha resuelto los problemas pendientes de las ecuaciones termoviscoelásticas, como las aleaciones con memoria de forma y los materiales sólidos durante varias décadas.

Obsesionado con las matemáticas, ilusorio.

¿Qué son las matemáticas? Se puede decir que las matemáticas son una de las disciplinas más antiguas, de larga trayectoria, aunque atravesó muchas crisis, pero siempre se superan y crecen. Hasta ahora, ni siquiera las matemáticas pueden comprender completamente la rama de las matemáticas fuera de su campo de especialización y, a menudo, existe la sensación de estar entrelazadas entre montañas.

El ídolo de Ju Pei-cheng era un niño llamado Hua-Geng Geng, conocido como el "padre de las matemáticas chinas modernas". Hua Luogeng es un gurú de las matemáticas de renombre internacional, fundó la escuela de matemáticas china y dirigió varias áreas para alcanzar un nivel de clase mundial. Todo esto dejó una profunda impresión en la joven mente de Zhu Peicheng.

Debido al culto a Hua Luogeng, Zhu Peicheng comenzó a tener un gran interés por las matemáticas. El interés es el mejor maestro, es la mayor fuerza impulsora de la investigación, con un talento extraordinario, estaba en el camino hacia el aprendizaje de matemáticas que no se puede lograr, desde la escuela secundaria hasta el doctorado, Zhu Peicheng nunca abandonó esta área.

"Al principio, la disciplina de las matemáticas era muy sagrada. En aquel momento, no era una propaganda que decía que "debíamos aprender bien las matemáticas y no tener miedo de viajar por todo el mundo". "Pero al aprender a aprender llegó la confusión". Con la profundización de la investigación, Zhu Peicheng descubrió gradualmente que lo que había aprendido (matemáticas) no parecía ser significativo para toda la promoción científica, el avance social y el desarrollo económico, pero al mismo tiempo, las matemáticas son una disciplina básica. , otras disciplinas e incluso la lingüística (como el análisis de la voz), se aplicarán más o menos a las matemáticas, como herramienta indispensable para el desarrollo de otras disciplinas, como dijo Marx "cualquier materia puede convertirse en una verdadera ciencia sólo si está plenamente aplicado a las matemáticas, "para que no se pueda subestimar el valor de la profesión matemática". Una disciplina creada por el pensamiento humano puro puede describir con precisión el mundo objetivo. El desarrollo ha jugado un papel tan importante, desde lo micro a lo macro, desde las ciencias naturales hasta la ingeniería y las ciencias sociales, muchas de las leyes están escritas en ecuaciones matemáticas. ¡Qué mágico! Este entendimiento, por lo que una vez atrapado enredado, ¿Continuar profundizando en el significado de lo grande al final? Los estudiantes de matemáticas, ¿cómo estudiarlos y usarlos para convertirse en una "disciplina del gas subterráneo" pueden realmente resolver problemas y trabajar estrechamente relacionados con la vida diaria de las personas?

Este nudo, hasta que Zhu Peicheng completó su investigación postdoctoral en China, no se abrió por completo. Recordó que su ídolo, el Sr. Hua Luogeng, había viajado a Europa y Estados Unidos para realizar más estudios y desempeñó un papel clave en su investigación científica. También pensó en el viejo dicho chino de que "leer miles de libros y viajar miles de millas" hizo que Zhu Peichen estuviera decidido a salir a buscar la respuesta, mirar el mundo desde otra perspectiva y mirarse unos a otros desde un ángulo. Como resultado, se abrió a 15 años de estudio y vida laboral en el extranjero, la primera parada fue la Universidad de Kyushu en Japón, y obtuvo la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia como investigador especial para extranjeros. Recordando con cautela el primer paso cuando dio el primer paso, Zhu Peicheng bromeó diciendo que tuvo mucha suerte, conoció a muchos buenos maestros, como "Lu Xun conoció al mismo Sr. Fujino", se dieron mucho cuidado y confianza para hacer Cada paso suyo es muy sólido.

Durante estos diez años ha impartido docencia e investigación en la internacionalmente reconocida Universidad de Kyushu en Japón, Universidad Tecnológica de Darmstadt en Alemania, Basque Applied Math Middle School en España y en el País Vasco, así como en institutos de matemáticas como el Humboldt. Universidad de Berlín, Alemania, Instituto de Matemáticas de la Universidad de Bonn, Instituto de Matemáticas de la Universidad de Kioto, Centro Banach de Estudios Matemáticos de Polonia y otros Institutos de Matemáticas de renombre mundial, la oportunidad de enfrentarse a maestros internacionales de matemáticas (como J. Ball , PLLions, etc.) para aprender, lo que hace que Zhu Peicheng tenga gradualmente una perspectiva internacional muy alta, mantiene una estrecha cooperación con centros de investigación de renombre internacional y, por lo tanto, tiene una comprensión más precisa de la dirección del desarrollo principal internacional.

Estas experiencias también le permitieron a Zhu Peicheng comprender personalmente las diferentes culturas de investigación científica, le permitieron abrir los ojos y respirar mucho aire fresco que es completamente diferente al doméstico. Por ejemplo, descubrió que, en lugar de depender de la cantidad de trabajos para demostrar su nivel aquí, la calidad del ensayo es más importante que la cantidad; un ambiente de investigación relajado aquí tiene más probabilidades de estimular el potencial de libre pensamiento; y esta flexibilización no es lo mismo que no tener ninguna relajación del orden, en Alemania una puntuación en los trabajos de investigación al final debe ser una coma o un punto, la fórmula matemática detrás de la implementación estricta del espacio debe considerarse bien, esto actitud de beca rigurosa para que Zhu Peicheng impresionante y se benefició.

En un entorno así, Zhu Peicheng puede pensar más libremente en diversos tipos de problemas. Por ejemplo, a medida que el desarrollo científico se desarrolla cada vez más, las disciplinas son muy pequeñas y los límites entre disciplinas se vuelven cada vez más borrosos. ¿Hacia dónde va la ciencia? ¿Qué tipo de logros científicos deberían tener los científicos? ¿Cuál es el valor de la teoría científica? Y también se dio cuenta gradualmente de que todos somos iguales ante la ciencia, e incluso los maestros de la ciencia a veces cometen errores. Lo real El maestro, en lugar de avergonzarse del error, encuentra la enmienda equivocada o el restablecimiento fundamental de una nueva teoría, por lo que la comprensión científica es una espiral. En lo que a errores se refiere, la brecha entre Oriente y Occidente es grande. También se da cuenta de que sólo cuando tenemos nuestros propios pensamientos y formamos nuestro propio sistema ideológico podemos reclamar ser científicos en el verdadero sentido de la palabra, y las teorías científicas terminan siendo seres humanos mismos, que es el valor de su existencia. Si la teoría no puede resolver problemas prácticos, entonces es complicada. También inútil.

Zhu Peicheng se da cuenta de que las matemáticas son una materia muy especial. A diferencia de otras ciencias naturales y ciencias sociales, no cuenta con un fenómeno objetivo que la ponga a prueba. Lógicamente correcto, es correcto, en el sentido de que las matemáticas ni siquiera son una ciencia. Pero las matemáticas, incluso las matemáticas puras, sin duda útiles, son el lenguaje de las ciencias naturales, de las ciencias sociales. Imagínese: sin las matemáticas, la mecánica newtoniana no tiene una base precisa ni una ciencia moderna. Casi trescientos años después, en el siglo XX en el que la ciencia física avanzaba rápidamente, Einstein construyó la mecánica newtoniana y estableció la teoría de la relatividad, basada en ecuaciones diferenciales parciales. La llegada de la mecánica cuántica nos llevó a desarrollar un espacio de dimensiones infinitas, que a su vez proporciona una base teórica sólida para la mecánica cuántica. Además, la informática está más relacionada con las matemáticas. Muchos fenómenos de la ciencia material pueden describirse mediante ecuaciones de evolución, y algunos incluso utilizan la teoría de grupos como una rama de las matemáticas puras. . Incluso en las ciencias sociales las matemáticas se aplican cada vez más. Sin las matemáticas como herramienta, es difícil ser preciso y alejarse de ellas. Por ejemplo, el modelo demográfico, el modelo de fijación de precios de opciones y la teoría de juegos son ecuaciones diferenciales, investigación de operaciones, etc., algunos logros que le valieron el Premio Nobel.

Por lo tanto, Zhu Peicheng se dio cuenta de que las matemáticas están muy lejos de nuestra intuición, pero describen bien el mundo. Como reflejo matemático de un mundo abstracto aproximado, las matemáticas formadas por algunos logros del pensamiento puro describen verdaderamente nuestro complejo mundo terrenal que parece aparentemente irregular pero que puede reconocerse racionalmente. Muchos fenómenos aparentemente totalmente diferentes pueden describirse mediante la misma ecuación diferencial, etc., etc., lo cual es la mayor maravilla de las matemáticas como el mayor logro del pensamiento racional humano. Las matemáticas son muy útiles para otras disciplinas; por el contrario, si no se integran estrechamente con otras disciplinas, el poder de las matemáticas inevitablemente se reducirá considerablemente, y tal vez esta sea una fuente importante de matemáticas innecesarias; y si las matemáticas abandonaran las otras disciplinas, ¡perderían el rumbo del desarrollo, perderían su sangre con un crecimiento sano! Se influyen mutuamente y se promueven mutuamente en espiral.

Para vincular mejor las matemáticas con la realidad, Zhu Peicheng ha estudiado muchas técnicas de modelado en el extranjero y apenas hay participación nacional en este campo. Además de especializarse en matemáticas, también dominó muchos conocimientos interdisciplinarios de física del estado sólido, cristalografía y fundamentos de la ciencia de materiales para el modelado. Sin embargo, la dirección que había preocupado a su estudiante de matemáticas también encontró gradualmente respuestas en su experiencia en el extranjero, obtuvo una comprensión más profunda de los diversos tipos de modelos que había encontrado anteriormente y Zhu Peicheng estableció su propia filosofía científica, que está claro que Las matemáticas aplicadas son más significativas y pueden producir resultados significativos sólo cuando están estrechamente integradas con otros campos científicos. Por lo tanto, diseñó para sí mismo una hoja de ruta detallada de investigación científica: primero, seleccionar los fenómenos físicos de gran importancia y establecer modelos matemáticos; y luego hacer análisis teóricos de estos modelos y simulación por computadora, y luego compararlos con los resultados experimentales para determinar los pros y los contras del modelo; Finalmente a partir del modelo validado se realizan diversas simulaciones numéricas. Estas simulaciones numéricas se pueden utilizar para comprender mejor los fenómenos físicos y guiar la aplicación. Por ejemplo, a su juicio, el estudio de las matemáticas en la ciencia de los materiales es un área prometedora que ha impulsado el desarrollo de una nueva disciplina llamada matemáticas sólidas.

Después de darse cuenta de esto, como se describe en el antiguo poema "La aldea brillante y fantástica", Zhu Peicheng de repente se encontró al pie de la carretera donde no sabía a dónde ir y de repente se puso alegre.

Aleación con memoria, los nuevos resultados interdisciplinarios de la ciencia de materiales.

El material y nuestra alimentación y vestimenta humana están estrechamente relacionados. La vida moderna de nuestra vida es cada vez más artificial y artificial que nunca. El descubrimiento, la invención y el uso de estos nuevos materiales han cambiado enormemente la forma en que trabaja y vive la gente moderna. Por ejemplo, los materiales inteligentes como las aleaciones con memoria de forma, utilizados en los sujetadores de los buques de guerra, han acumulado con éxito millones de piezas de repuesto y han evitado que se produzcan derrames de petróleo; Se utilizan todo tipo de nuevos materiales en el Airbus A380 de este gigante aéreo, un avión súper grande, que permite ocupar hasta el doble de pasajeros que el avión más grande, pero el peso de la máquina, la envergadura, el consumo de combustible, etc. es mucho menor que el doble. Volumen original del avión más grande, para que podamos viajar más cómodos y baratos. Sin nuevos materiales, los teléfonos inteligentes son imposibles. Los alimentos que comemos todos los días también crean constantemente nuevas variedades. Otro ejemplo es la superaleación, ya que el país no ha podido producir motores de aviones (especialmente aviones civiles) usados, aleaciones de alta temperatura resistentes a la oxidación a alta temperatura, nuestros motores y aviones grandes sólo pueden comprar los países occidentales, por lo tanto, la investigación y el desarrollo de aleación de alta temperatura como un importante proyecto nacional. En resumen, para un país, los nuevos materiales son cruciales para garantizar la seguridad económica, la seguridad nacional y mantener una vida humana próspera.

A diferencia de los antiguos, que básicamente utilizaban sólo materiales naturales, hoy en día fabricamos y utilizamos más materiales artificiales que en cualquier otro momento de la historia, y la invención de estos nuevos materiales ha cambiado enormemente la forma en que la gente moderna vive y trabaja. Por lo tanto, la ciencia de los materiales como nueva ciencia se ha convertido en el campo de investigación de vanguardia más candente del siglo XXI.

Cómo diseñar nuevos materiales para satisfacer nuestras necesidades es una tarea central en la ciencia de los materiales, especialmente en el ascendente programa de genómica de materiales. Además de las matemáticas, Zhu Peicheng dijo que involucra disciplinas como la mecánica, la física y la informática. Es una plataforma interdisciplinaria de investigación y desarrollo con numerosos logros. Los modelos matemáticos juegan un papel extremadamente importante en este campo.

Un material de partida importante para Zhu Peicheng es la aleación con memoria de forma. Por primera vez en 1932, se observó el efecto de "memoria" sueco de Aulandia en aleaciones de oro y cadmio, es decir, después de cambiar la forma de la aleación, puede volver mágicamente a su forma original al calentarla a una cierta temperatura crítica. La aleación con esta función especial se denomina aleación con memoria de forma. Sin embargo, el desarrollo de las aleaciones con memoria lleva más de 80 años hasta ahora, pero debido a su aplicación en diversos campos de los efectos especiales, ha atraído ampliamente la atención mundial, lo que se conoce como la "magia de los materiales funcionales".

Zhu Peicheng estudió aleaciones con memoria de forma al principio de su doctorado. estudio debido a su papel demasiado amplio y demasiado poderoso. Hay muchos ejemplos exitosos del uso de aleaciones con memoria en el campo aeroespacial. La enorme antena del satélite puede estar hecha de una aleación viscoelástica. Antes de lanzar el satélite, la antena parabólica se pliega dentro del cuerpo del satélite. Después de que el cohete lanza el satélite a una órbita predeterminada, simplemente necesita calentarse y la antena del satélite plegada se expande naturalmente para restaurar la forma parabólica debido a su función de "memoria". Las aleaciones con memoria también tienen una amplia gama de aplicaciones en el campo clínico, como huesos artificiales, compresores de calcáneo, diversos tipos de stents endoluminales, embolizadores, prótesis cardíacas, filtros de trombo, suturas quirúrgicas y similares. La atención médica moderna está desempeñando un papel insustituible. ; y la aleación de la memoria con nuestra vida diaria son igualmente relevantes. Como ejemplo se utiliza un resorte hecho de una aleación con memoria. El manantial se coloca en agua caliente e inmediatamente se extiende la longitud del manantial. El manantial vuelve a tener agua fría e inmediatamente recupera su forma original. El resorte de este material controla la temperatura del agua de la fontanería del baño y regula o apaga la fontanería mediante la función "memoria" cuando la temperatura del agua caliente es demasiado alta, evitando quemaduras. También se puede convertir en equipos de alarma contra incendios y dispositivos de seguridad de equipos eléctricos. Cuando ocurre un incendio, el resorte hecho de aleación con memoria se deforma y el dispositivo de alarma contra incendios se activa para lograr el propósito de alarma. También es posible colocar un resorte hecho de una aleación con memoria en una válvula de aire caliente para mantener la temperatura del invernadero y encender o apagar automáticamente la válvula de calefacción cuando la temperatura es demasiado baja o demasiado alta.

Como una nueva clase de materiales funcionales, se están desarrollando muchos usos nuevos de las aleaciones con memoria, incluso más allá de la imaginación de muchas personas. "ejemplo