Editörün Notu: Bir anlamda insan kadar küçük, bir millet ve millet kadar büyük hayat, hatta tüm insanlığımızın geleceği, tüm evrenin geleceği görünmez yasalarla yönetilmektedir, yani bunlar aslında birer matematik problemidir. . Doğru cevap verildiğinde başarıya ulaşmak mümkün mü? yanlış cevap veren çeşitli cezaları kabul edecektir. Matematik modern bilimin temelidir ve günlük yaşamımızla ve üretken faaliyetlerimizle yakından bağlantılıdır. Çok sayıda bilim insanı matematiksel araştırmalara düşkündür ve gerçek konusunda gayretlidir, ancak buluşu başaramayabilirler. Tıpkı bilim kurgu yazarı He Xi'nin Sad Heart adlı eserinde söylediği gibi: "Aşırı ödüllendirilmemesi gereken bir şey olmalı ve onlardan güzel yaprak ve çiçekler yetiştirmelerini istememelisiniz çünkü bunlar köktür." bilim çiçeği. Ancak toplum gerçekçidir. Araştırmanın ödüllere ihtiyacı var. Basit teorik araştırma çoğu zaman "işe yaramaz" ve sürdürülemezdir. Bu nedenle yine de üretim ve yaşam pratiklerine dayalı araştırmaların yapılması gerekmektedir. Şangay Üniversitesi Bilim Fakültesi ve Malzeme Genom Mühendisliği Enstitüsü'nden Profesör Zhu Peicheng, uzun süredir kendini matematik alanında öğretim ve araştırmaya adamıştır ve disiplinler arası yenilik konusunda ısrar etmiştir. Bu yasa, Amerika Birleşik Devletleri ve Almanya gibi gelişmiş ülkelerde derin ve sağlam bir şekilde yerleşmiştir. Bu, bilimsel araştırma ile mühendislik ve teknoloji arasında iyi niyetli etkileşimi ve karşılıklı teşviki mümkün kılacak ve böylece uluslararası topluluğa uzun vadeli ve kapsamlı bir şekilde liderlik edecektir. Ülkemizde bilimsel araştırma tarzını tanıyan, çok çalışan böyle bir araştırmacı var. O, Şangay Bilim ve Malzeme Genom Mühendisliği Enstitüsü'nden Profesör Zhu Peicheng'dir. Kendisini uzun zamandır güçlü endüstriyel geçmişiyle uygulamalı matematik öğretmeye adamıştır. Ve malzeme bilimi alanındaki bilimsel araştırmalar bir dizi verimli sonuç vermiştir.

Zhu Peicheng, Seçkin Profesör Profesörü, Şangay "Bin Yıllık Plan". Birçok ülkede görevlerde bulundu ve Avrupa'da görev yaptı. Yenilikçi araştırmaların ardından, şekil hafızalı alaşımlar gibi akıllı malzemelerdeki yapısal faz geçişlerini tanımlayan iki fazlı alan modelleri başarıyla oluşturuldu. Akışkanlar dinamiğindeki sıkıştırılabilir Navier-Stokes denklemlerinin dışarı akış problemi için ilk olarak doğrusal olmayan dalga sınıflandırması gerçekleştirilecek ve çeşitli dalga türlerinin asimptotik kararlılığı kanıtlanacaktır. İnceliğin önsel tahminlerinin oluşturulması, şekil hafızalı alaşımlar ve katı benzeri malzemeler gibi termo-viskoelastik denklemlerin öne çıkan sorunlarını onlarca yıldır çözmüştür.

Matematiğe takıntılı, yanıltıcı

Matematik nedir? Matematiğin en eski disiplinlerden biri olduğu, köklü, birçok kriz yaşamasına rağmen daima üstesinden gelip büyüyen bir bilim olduğu söylenebilir. Şu an itibariyle matematik bile kendi uzmanlık alanı dışındaki matematik dalını tam olarak anlayamıyor ve çoğu zaman dağların arasında dolaşma hissi yaşanıyor.

Ju Pei-cheng'in idolü, "modern Çin matematiğinin babası" olarak bilinen Hua-Geng Geng adında bir çocuktu. Hua Luogeng, uluslararası üne sahip bir matematik gurusudur; Çin matematik okulunu kurdu ve çeşitli alanların dünya standartlarında seviyeye ulaşmasına öncülük etti. Bütün bunlar Zhu Peicheng'in genç zihninde derin bir etki bıraktı.

Hua Luogeng'e olan tapınması nedeniyle Zhu Peicheng, matematiğe güçlü bir ilgi duymaya başladı. İlgi en iyi öğretmendir, araştırma için en büyük itici güçtür, olağanüstü yeteneklere sahiptir, matematikte ulaşılamayan öğrenme yolundaydı, ortaokuldan doktoraya kadar Zhu Peicheng bu alanı hiç terk etmedi.

"İlk başta matematik disiplini çok kutsaldı. O zamanlar matematiği iyi öğrenmeliyiz, dünyanın her yerine gitmekten korkmamalıyız" propagandası değildi. "Ama öğrenmeyi öğrenmek ve kafa karışıklığı geldi." Araştırmanın derinleşmesiyle birlikte, Zhu Peicheng yavaş yavaş öğrendiklerinin (matematiğin) tüm bilimsel ilerleme, sosyal ilerleme ve ekonomik kalkınma için önemli görünmediğini, ancak aynı zamanda Matematiğin temel bir disiplin olduğunu keşfetti. , diğer disiplinler ve hatta dilbilim (ses analizi gibi), Marx'ın dediği gibi, diğer disiplinlerin gelişmesi için vazgeçilmez bir araç olarak az çok matematiğe uygulanacaktır. matematiğe uygulandı, "böylece matematik mesleğinin değeri küçümsenemez. İnsanın saf düşüncesinin yarattığı bir disiplin, nesnel dünyayı doğru bir şekilde tanımlayabilir. Mikrodan makroya, doğa bilimlerinden mühendisliğe ve sosyal bilimlere kadar gelişim o kadar büyük bir rol oynamıştır ki, birçok yasa matematiksel denklemlerle yazılmıştır. , bu ne kadar büyülü! Bu anlayış, o yüzden bir zamanlar birbirine karışmış, sonunda büyük büyüğün anlamını araştırmaya devam mı edeceksiniz? Matematik uzmanları, gerçekten sorunları çözebilecek ve insanların günlük yaşamlarıyla yakından ilgili çalışabilecek bir "yer gazı Disiplini" haline gelmek için onu nasıl inceleyecek ve kullanacaklar?

Bu düğüm, Zhu Peicheng Çin'de doktora sonrası araştırmasını tamamlayana kadar tam olarak açılmadı. İdolü Bay Hua Luogeng'in daha ileri çalışmalar için Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri'ne gittiğini ve bilimsel araştırmalarında önemli bir rol oynadığını hatırladı. Ayrıca Çin'in "binlerce kitap okumak ve binlerce mil seyahat etmek" şeklindeki eski deyimini de düşündü; Zhu Peichen, cevabı bulmak için dışarı çıkmaya, dünyaya başka bir perspektiften bakmaya, birbirlerine farklı bir açıdan bakmaya karar verdi. Sonuç olarak, 15 yıla kadar yurt dışı eğitim ve çalışma hayatına açıldı, ilk durağı Japonya'daki Kyushu Üniversitesi, Japonya Bilimi Teşvik Topluluğu'nda yabancılara özel araştırmacı olarak yer aldı. İlk adımı attığında ihtiyatlı bir şekilde ilk adımı hatırlatan Zhu Peicheng, çok şanslı olduğunu, "Lu Xun aynı Bay Fujino ile tanıştı" gibi birçok iyi öğretmenle tanıştığını şakayla karşıladı ve onlar da kendilerine çok fazla özen ve güven verdiler. her adımda kendi adımlarını çok sağlam atıyorlar.

Bu on yıl boyunca Japonya'daki uluslararası üne sahip Kyushu Üniversitesi'nde, Almanya'daki Darmstadt Teknoloji Üniversitesi'nde, İspanya'daki Bask Uygulamalı Matematik Orta Okulu'nda ve Bask Ülkesi'nin ana vatanında ve ayrıca Humboldt gibi matematik enstitülerinde ders vermekte ve araştırma yapmaktadır. Almanya, Berlin Üniversitesi, Bonn Üniversitesi Matematik Enstitüsü, Kyoto Üniversitesi Matematik ve Matematik Enstitüsü, Polonya Banach Matematik Çalışmaları Merkezi ve diğer dünyaca ünlü Matematik Enstitüsü, uluslararası matematik ustalarının (J. Ball gibi) yüzüyle yüzleşme fırsatı , PLLions, vb.) öğrenmek, Zhu Peicheng'in kademeli olarak çok yüksek bir uluslararası bakış açısına sahip olmasını sağlamak, uluslararası tanınmış araştırma merkezleriyle yakın işbirliğini sürdürmekte ve böylece uluslararası ana akım gelişimin yönünü daha doğru bir şekilde kavramaktadır.

Bu deneyimler aynı zamanda Zhu Peicheng'in farklı bilimsel araştırma kültürünü kişisel olarak anlamasına, gözünü açmasına ve yerli olandan tamamen farklı bir sürü temiz hava solumasına olanak tanıdı. Örneğin, burada seviyenizi kanıtlamak için makale sayısına güvenmek yerine makalenin niteliğinin niceliğinden daha önemli olduğunu buldu; buradaki rahat bir araştırma ortamının kişinin özgür düşünme potansiyelini teşvik etmesi daha olasıdır; ve bu gevşeme, Düzen gevşemesinin olmamasıyla aynı şey değildir, Almanya'da araştırma makalelerinde noktalama işaretinin sonunda virgül veya nokta olması gerekir, boşluğun katı bir şekilde uygulanmasının ardındaki matematiksel formülün iyi düşünülmesi gerekir, bu Zhu Peicheng'in nefes kesici ve fayda sağlaması için sıkı burs tutumu.

Böyle bir ortamda Zhu Peicheng çeşitli sorunlar hakkında daha özgür düşünebilir. Örneğin bilimsel gelişme giderek geliştikçe disiplinler çok küçük hale gelmekte ve disiplinler arasındaki sınırlar giderek bulanıklaşmaktadır. Bilim nereye gidiyor? Bilim adamlarının ne tür bilimsel başarıları olmalı? Bilimsel teorinin değeri nedir? Ve yavaş yavaş herkesin bilim karşısında eşit olduğunu, bilimin üstatlarının bile bazen hata yapabildiğini fark etti. Gerçek Üstat, yanlıştan utanmak yerine, yanlış düzeltmeyi veya yeni bir teorinin temelden yeniden kurulmasını bulur, dolayısıyla bilimsel anlayış bir sarmaldır. Hatalara gelince, doğu ile batı arasındaki uçurum çok büyük. Ayrıca, ancak kendi düşüncelerimize sahip olduğumuzda ve kendi ideolojik sistemimizi oluşturduğumuzda, kelimenin tam anlamıyla bilim adamlarına sahip olabileceğimizi ve bilimsel teorilerin, varlığının değeri olan insan olarak sonuçlanabileceğini de fark eder. Eğer teori pratik sorunları çözemezse, o zaman karmaşıktır ve aynı zamanda işe yaramaz.

Zhu Peicheng matematiğin çok özel bir konu olduğunun farkında. Diğer doğa bilimleri ve sosyal bilimlerden farklı olarak onu test edecek nesnel bir olguya sahip değildir. Mantıksal olarak doğru, matematiğin bir bilim bile olmadığı anlamında doğrudur. Ancak matematik, hatta saf matematik bile şüphesiz faydalıdır, doğa bilimlerinin, sosyal bilimlerin dilidir. Düşünün: Matematik olmadan Newton mekaniğinin kesin bir temeli ve modern bilimi olmaz. Neredeyse üç yüz yıl sonra, fizik biliminin hızla ilerlediği yirminci yüzyılda Einstein, Newton mekaniğini inşa etti ve kısmi diferansiyel denklemlere dayanan görelilik teorisini kurdu. Kuantum mekaniğinin ortaya çıkışı bizi sonsuz boyutlu uzayı geliştirmeye yöneltti ve bu da kuantum mekaniği için sağlam bir teorik temel sağladı. Ayrıca bilgisayar bilimi matematikle daha bağlantılıdır. Malzeme bilimindeki birçok olay evrim denklemleriyle açıklanabilir ve hatta bazıları grup teorisini saf matematiğin bir dalı olarak kullanır. . Sosyal bilimlerde bile matematik giderek daha fazla uygulanıyor. Bir araç olarak matematik olmadan kesin olmak zordur ve ondan uzaklaşmak zordur. Örneğin demografik model, opsiyon fiyatlama modeli ve oyun teorisi diferansiyel denklemler, yöneylem araştırması vb. bazı başarılar Nobel Ödülü'nü kazandı.

Bu nedenle Zhu Peicheng, matematiğin sezgilerimizden çok uzak olduğunu ancak dünyayı iyi tanımladığını fark etti. Yaklaşık soyut bir dünyanın matematiksel bir yansıması olarak, bazı saf düşünme başarılarının oluşturduğu matematik, görünüşte düzensiz görünen ancak rasyonel olarak tanınabilen karmaşık dünyevi dünyamızı gerçekten tanımlar. Görünüşte tamamen farklı olan pek çok olay, aynı diferansiyel denklem vb. ile tanımlanabilir; bu, insanın rasyonel düşüncesinin en büyük başarısı olarak matematiğin en büyük harikasıdır. Matematik diğer disiplinler için çok faydalıdır, aksine diğer disiplinlerle yakından bütünleşmezse matematiğin gücü kaçınılmaz olarak büyük ölçüde azalacaktır ve belki de bu gereksiz bir matematiğin ana kaynağıdır; ve eğer matematik diğer disiplinleri bırakırsa, gelişme yönünü kaybeder, sağlıklı büyümeyle kanını kaybeder! Karşılıklı olarak etkilidirler, sarmal birbirlerini teşvik eder.

Zhu Peicheng, matematiği gerçeklikle daha iyi ilişkilendirmek için yurt dışında birçok modelleme tekniği üzerinde çalıştı ve bu alanda neredeyse hiç yurt içi müdahale yok. Matematik dallarına ek olarak katı hal fiziği, kristalografi ve modellemeye yönelik malzeme bilimi temelleri hakkında birçok disiplinlerarası bilgiye de hakim oldu. Bununla birlikte, matematik bölümünde sorun yaşadığı yön de yavaş yavaş yurt dışı deneyimlerinde yanıtlar buldu, daha önce karşılaştığı çeşitli model türleri hakkında daha derin bir anlayış kazandı ve Zhu Peicheng kendi bilimsel felsefesini oluşturdu; uygulamalı matematik ancak diğer bilim alanlarıyla sıkı bir şekilde bütünleştirildiğinde daha anlamlıdır ve anlamlı sonuçlar verebilir. Bu nedenle kendisi için ayrıntılı bir bilimsel araştırma yol haritası tasarladı: İlk olarak, büyük öneme sahip fiziksel olayları seçin, matematiksel modellerin oluşturulması; daha sonra bu modellerin ve bilgisayar simülasyonunun teorik analizini yapmak ve daha sonra modelin artılarını ve eksilerini belirlemek için deneysel sonuçlarla karşılaştırmak; Son olarak doğrulanan modele dayanarak çeşitli sayısal simülasyonlar gerçekleştirilir. Bu sayısal simülasyonlar, fiziksel olayları daha iyi anlamak ve uygulamaya rehberlik etmek için kullanılabilir. Örneğin, onun görüşüne göre, malzeme biliminde matematik çalışması, katı matematik adı verilen yeni bir disiplinin gelişimini teşvik eden umut verici bir alandır.

Bunu anladıktan sonra, antik şiir "Parlak ve Fantastik Köy"de anlatıldığı gibi, Zhu Peicheng aniden kendini nereye gideceğini bilmediği yolun başında buldu ve aniden neşelendi.

Bellek alaşımı, yeni disiplinlerarası malzeme bilimi sonuçları

Malzeme ile insan yiyecek ve giyeceklerimiz yakından ilişkilidir. Yaşamımızın modern yaşamı, her zamankinden daha fazla insan yapımı ve yapay hale geliyor. Bu yeni malzemelerin keşfi, icat edilmesi ve kullanılması, modern insanların çalışma ve yaşama biçimini büyük ölçüde değiştirdi. Örneğin, savaş gemisi bağlantı elemanlarında kullanılan şekil hafızalı alaşım gibi akıllı malzemeler, milyonlarca yedek parçayı başarıyla biriktirmiş ve artık petrol sızıntısı yaşanmasını başarıyla önlemiş; Airbus A380'de her türlü yeni malzeme kullanılan bu hava devi, süper büyük uçak, yolcu sayısının en büyük uçağın iki katına kadar taşınmasını sağlar, ancak makine ağırlığı, kanat açıklığı, yakıt tüketimi vb. iki katından çok daha azdır. En büyük uçağın orijinal hacmi, böylece daha rahat ve daha ucuz Seyahat edebiliriz. Yeni malzemeler olmadan akıllı telefonlar imkansızdır. Her gün yediğimiz yiyecekler de sürekli olarak yeni çeşitler yaratmaktadır. Diğer bir örnek ise süper alaşımdır, çünkü ülke uçak (özellikle sivil uçak) motorları üretememiş, yüksek sıcaklıkta oksidasyona dayanıklı yüksek sıcaklık alaşımları kullanmıştır, motorlarımız ve büyük uçaklarımız sadece batı ülkelerinden satın alınabilmektedir. Büyük bir ulusal proje olarak yüksek sıcaklık alaşımı. Kısacası bir ülke için ekonomik güvenliğin, ulusal güvenliğin sağlanması ve refah içinde bir insan yaşamının sürdürülmesi için yeni malzemeler hayati önem taşıyor.

Temelde yalnızca doğal malzemeler kullanan eskilerin aksine, bugünlerde tarihteki diğer zamanlardan daha fazla insan yapımı malzeme üretip kullanıyoruz ve bu yeni malzemelerin icadı, modern insanların yaşama ve çalışma biçimini büyük ölçüde değiştirdi. Bu nedenle malzeme bilimi yeni bir bilim olarak 21. yüzyılın en yeni araştırma alanı haline gelmiştir.

İhtiyaçlarımızı karşılayacak yeni malzemelerin nasıl tasarlanacağı malzeme biliminde, özellikle de yükselen malzeme genomiği programında merkezi bir görevdir. Zhu Peicheng, matematiğin yanı sıra mekanik, fizik ve bilgisayar bilimi gibi disiplinleri de içerdiğini söyledi. Çok sayıda başarıya sahip disiplinlerarası bir araştırma ve geliştirme platformudur. Matematiksel modeller bu alanda son derece önemli bir rol oynamaktadır.

Zhu Peicheng için önemli bir başlangıç ​​malzemesi şekil hafızalı alaşımdır. İlk kez 1932'de, altın-kadmiyum alaşımlarında İsveç Aulandian "hafıza" etkisi gözlemlendi; yani, alaşımın şekli değiştirildikten sonra, belirli bir kritik sıcaklığa ısıtıldığında sihirli bir şekilde orijinal şekline dönebilir. İnsanlar bu özel fonksiyona sahip alaşıma şekil hafızalı alaşım adını vermişlerdir. Bununla birlikte, hafızalı alaşımın geliştirilmesi şu ana kadar 80 yılı aşkın bir süredir, ancak özel efektlerin çeşitli alanlarındaki uygulamaları nedeniyle, "işlevsel malzemelerin büyüsü" olarak bilinen dünya çapında büyük ilgi görmektedir.

Zhu Peicheng, doktorasının başlarında şekil hafızalı alaşımlar üzerinde çalıştı. rolü çok geniş ve çok güçlü olduğu için çalışma. Havacılık ve uzay alanında hafızalı alaşımların kullanımına ilişkin pek çok başarılı örnek bulunmaktadır. Uydudaki dev anten hafızalı alaşımdan yapılabilir. Uyduyu fırlatmadan önce parabolik anten uydu gövdesine katlanır. Roket, uyduyu önceden belirlenmiş bir yörüngeye fırlattıktan sonra, yalnızca ısıtılması gerekir ve katlanmış uydu anteni, "hafıza" işlevi nedeniyle parabolik şekli geri yüklemek için doğal olarak genişler. Bellek alaşımları ayrıca klinik alanda yapay kemikler, kalkaneal kompresörler, çeşitli tiplerde endolüminal stentler, embolizatörler, kalp protezleri, trombüs filtreleri, cerrahi dikişler ve benzerleri gibi geniş bir uygulama alanına sahiptir. Modern tıbbi bakım yeri doldurulamaz bir rol oynamaktadır. ; ve hafıza alaşımının günlük hayatlarımızla eşit derecede alakalı olduğu ortaya çıkıyor. Örneğin, hafızalı alaşımdan yapılmış bir yay örnek olarak kullanılmıştır. Kaynak sıcak suya konulur ve kaynağın uzunluğu hemen uzatılır. Kaynak soğuk suya döndürülür ve hemen orijinal şekline kavuşur. Bu malzemenin yayı, banyo tesisatının su sıcaklığını kontrol eder ve sıcak su sıcaklığı çok yüksek olduğunda, haşlanmayı önleyerek "hafıza" fonksiyonu aracılığıyla tesisatı düzenler veya kapatır. Ayrıca yangın alarm ekipmanı ve elektrikli ekipman güvenlik cihazlarına da dönüştürülebilir. Bir yangın meydana geldiğinde hafızalı alaşımdan yapılmış yay deforme olur ve alarm amacına ulaşmak için yangın alarm cihazı devreye girer. Ayrıca, kış bahçesinin sıcaklığını korumak ve sıcaklık çok düşük veya çok yüksek olduğunda ısıtma vanasını otomatik olarak açmak veya kapatmak için sıcak hava vanasına hafızalı alaşımdan yapılmış bir yay yerleştirmek de mümkündür.

Yeni bir fonksiyonel malzeme sınıfı olarak hafızalı alaşımların pek çok yeni kullanımı, birçok insanın hayal gücünün bile ötesinde geliştirilmektedir. "örnek