Catatan Redaksi: Dalam arti tertentu, kehidupan sekecil manusia, sebesar bangsa dan negara atau bahkan masa depan seluruh umat manusia, dan masa depan seluruh alam semesta diatur oleh hukum-hukum yang tidak kasat mata, sehingga sebenarnya adalah soal matematika. . Dengan jawaban yang benar, apakah mungkin untuk meraih kesuksesan; memberikan jawaban yang salah akan menerima berbagai hukuman. Matematika adalah dasar ilmu pengetahuan modern dan terkait erat dengan kehidupan sehari-hari dan aktivitas produktif kita. Banyak ilmuwan yang terlibat dalam penelitian matematika dan rajin mencari kebenaran, meskipun mereka mungkin tidak mampu mencapai terobosan tersebut. Seperti yang dikatakan penulis fiksi ilmiah He Xi dalam karyanya Sad Heart: "Seharusnya ada sesuatu yang tidak boleh diberi penghargaan yang berlebihan, dan Anda tidak boleh meminta mereka menumbuhkan daun dan bunga yang indah karena mereka adalah akarnya. "Matematika adalah akar dari bunga ilmu pengetahuan. Namun, masyarakat realistis. Penelitian membutuhkan penghargaan. Penelitian teoretis yang sederhana sering kali “tidak berguna” dan tidak berkelanjutan. Oleh karena itu, masih perlu dilakukan penelitian berdasarkan praktik produksi dan penghidupan. Profesor Zhu Peicheng, Fakultas Sains di Universitas Shanghai dan Institut Rekayasa Genom Material, telah lama mengabdikan diri pada pengajaran dan penelitian di bidang matematika dan menekankan inovasi lintas disiplin. Undang-undang ini telah tertanam secara mendalam dan tegas di negara-negara maju seperti Amerika Serikat dan Jerman. Hal ini akan memungkinkan interaksi yang baik dan promosi timbal balik antara penelitian ilmiah dan teknik serta teknologi, sehingga memimpin komunitas internasional dalam cara jangka panjang dan komprehensif. Di negara kita, ada peneliti yang mengakui gaya penelitian ilmiah dan bekerja keras. Dia adalah Profesor Zhu Peicheng dari Institut Sains dan Rekayasa Genom Material Shanghai. Dia telah lama mengabdikan diri untuk mengajar matematika terapan dengan latar belakang industri yang kuat. Dan penelitian ilmiah di bidang ilmu material telah membuahkan hasil yang bermanfaat.

Zhu Peicheng, Profesor Profesor Terhormat, "Rencana Seribu Tahun" Shanghai. Beliau telah menjabat berbagai posisi di beberapa negara dan memegang jabatan di Eropa. Setelah penelitian inovatif, berhasil membuat model lapangan dua fase yang menggambarkan transisi fase struktural pada material cerdas seperti paduan memori bentuk. Untuk masalah aliran keluar persamaan Navier-Stokes kompresibel dalam dinamika fluida, klasifikasi gelombang nonlinier adalah yang pertama dilakukan, dan stabilitas asimtotik beberapa jenis gelombang dibuktikan. Penetapan perkiraan kehalusan apriori telah memecahkan masalah persamaan termo-viskoelastik yang luar biasa seperti paduan memori bentuk dan bahan padat selama beberapa dekade.

Terobsesi dengan matematika, ilusi

Apa itu matematika? Matematika dapat dikatakan salah satu disiplin ilmu tertua, sudah lama berdiri, walaupun banyak mengalami krisis, namun selalu dapat diatasi dan berkembang. Sampai saat ini, matematikawan pun belum dapat sepenuhnya memahami cabang matematika di luar bidang keahliannya, dan seringkali ada perasaan terjalin melintasi gunung.

Idola Ju Pei-cheng adalah seorang anak laki-laki bernama Hua-Geng Geng, yang dikenal sebagai "bapak matematika Tiongkok modern". Hua Luogeng adalah seorang guru matematika yang terkenal secara internasional, ia mendirikan sekolah matematika Tiongkok dan memimpin beberapa bidang untuk mencapai tingkat kelas dunia. Semua ini meninggalkan kesan mendalam di benak muda Zhu Peicheng.

Karena pemujaan terhadap Hua Luogeng, Zhu Peicheng mulai memiliki minat yang kuat terhadap matematika. Minat adalah guru terbaik, merupakan pendorong terbesar untuk penelitian, dengan bakat luar biasa, ia sedang dalam perjalanan menuju pembelajaran matematika yang tidak dapat dicapai, dari sekolah menengah hingga doktoral, Zhu Peicheng tidak pernah meninggalkan bidang ini.

“Pada mulanya disiplin matematika itu sangat sakral. Saat itu, bukan propaganda bahwa “kita harus belajar matematika dengan baik dan tidak takut keliling dunia.” "Tetapi belajar untuk belajar dan kebingungan datang." Dengan pendalaman penelitiannya, Zhu Peicheng secara bertahap menemukan bahwa apa yang telah dipelajarinya—matematika—tampaknya tidak signifikan bagi keseluruhan kemajuan ilmu pengetahuan, kemajuan sosial, dan pembangunan ekonomi, tetapi pada saat yang sama, Matematika adalah disiplin dasar. , disiplin ilmu lain dan bahkan linguistik (seperti analisis suara), akan sedikit banyak diterapkan pada matematika, sebagai alat yang sangat diperlukan untuk pengembangan disiplin ilmu lain, seperti yang dikatakan Marx, "mata pelajaran apa pun dapat menjadi ilmu yang nyata hanya jika sepenuhnya diterapkan pada matematika, “sehingga nilai profesi matematika tidak bisa dianggap remeh. Suatu disiplin ilmu yang diciptakan oleh pemikiran murni manusia dapat dengan akurat menggambarkan dunia objektif, Perkembangan telah memainkan peran yang begitu besar, dari mikro hingga makro, dari ilmu pengetahuan alam, teknik, hingga ilmu-ilmu sosial, banyak hukum yang ditulis dalam persamaan matematika. , sungguh ajaib! Pemahaman ini, sehingga ia pernah terjebak dalam kekusutan, Terus mendalami makna besar pada akhirnya? Jurusan Matematika bagaimana cara mempelajarinya dan memanfaatkannya menjadi “Disiplin gas bumi, benarkah bisa memecahkan masalah dan bekerja erat kaitannya dengan kehidupan masyarakat sehari-hari?

Simpul ini, hingga Zhu Peicheng menyelesaikan penelitian pasca doktoral di Tiongkok belum sepenuhnya terbuka. Dia ingat idolanya Tuan Hua Luogeng telah pergi ke Eropa dan Amerika Serikat untuk studi lebih lanjut dan memainkan peran kunci dalam penelitian ilmiahnya. Dia juga memikirkan pepatah lama Tiongkok bahwa "membaca ribuan buku dan melakukan perjalanan ribuan mil" membuat Zhu Peichen bertekad untuk pergi keluar untuk mencari jawabannya, melihat dunia dari sudut pandang lain, melihat satu sama lain dari sudut pandang. Hasilnya, ia membuka studi dan kehidupan kerja di luar negeri hingga 15 tahun, pemberhentian pertama adalah Universitas Kyushu di Jepang, dapatkan Masyarakat Jepang untuk Promosi Sains sebagai peneliti khusus untuk orang asing. Mengingat langkah pertama dengan hati-hati ketika dia mengambil langkah pertama, Zhu Peicheng bercanda dia sangat beruntung, bertemu banyak guru yang baik, seperti "Lu Xun bertemu dengan Tuan Fujino yang sama," mereka memberikan banyak perhatian dan kepercayaan diri untuk membuat setiap langkah mereka berjalan sangat solid.

Selama sepuluh tahun ini, ia telah mengajar dan melakukan penelitian di Universitas Kyushu yang terkenal secara internasional di Jepang, Universitas Teknologi Darmstadt di Jerman, Sekolah Menengah Matematika Terapan Basque di Spanyol dan tanah air Negara Basque, serta di institut matematika seperti Humboldt. Universitas di Berlin, Jerman, Institut Matematika Universitas Bonn, Institut Matematika dan Matematika Universitas Kyoto, Pusat Studi Matematika Banach Polandia dan Institut Matematika terkenal dunia lainnya, kesempatan untuk menghadapi wajah master matematika internasional (seperti J. Ball , PLLions, dll.) untuk belajar, membuat Zhu Peicheng secara bertahap memiliki Dengan perspektif internasional yang sangat tinggi, ia menjalin kerja sama yang erat dengan pusat-pusat penelitian terkenal secara internasional dan dengan demikian memiliki pemahaman yang lebih akurat tentang arah pembangunan arus utama internasional.

Pengalaman ini juga membuat Zhu Peicheng secara pribadi memahami budaya penelitian ilmiah yang berbeda, membuka matanya dan menghirup banyak udara segar yang sama sekali berbeda dari udara dalam negeri. Misalnya, ia menemukan bahwa daripada mengandalkan jumlah makalah untuk membuktikan level Anda di sini, kualitas esai lebih penting daripada kuantitas; lingkungan penelitian yang santai di sini lebih mungkin merangsang potensi berpikir bebas seseorang; dan pelonggaran ini tidak sama dengan tidak adanya relaksasi Orde, di Jerman, tanda baca pada makalah penelitian pada akhirnya harus berupa koma atau titik, rumus matematika di balik penerapan spasi yang ketat harus diperhatikan dengan baik, ini sikap beasiswa yang ketat sehingga Zhu Peicheng mempesona dan mendapat manfaat.

Dalam lingkungan seperti itu, Zhu Peicheng dapat berpikir lebih bebas terhadap berbagai macam masalah. Misalnya, seiring dengan semakin berkembangnya ilmu pengetahuan, disiplin ilmu menjadi semakin sempit dan batas antar disiplin ilmu semakin kabur. , Kemana perginya ilmu pengetahuan? Prestasi ilmiah seperti apa yang harus dimiliki para ilmuwan? Apa nilai teori ilmiah? Dan lambat laun ia juga menyadari bahwa setiap orang setara di hadapan sains, dan bahkan para ahli sains pun terkadang melakukan kesalahan. Yang sebenarnya Sang master, alih-alih merasa malu karena salah, malah menemukan amandemen yang salah atau penetapan kembali teori baru secara mendasar, sehingga pemahaman ilmiahnya berbentuk spiral. Dalam hal kesalahan, kesenjangan antara Timur dan Barat sangat besar. Dia juga menyadari bahwa hanya ketika kita memiliki pemikiran kita sendiri dan membentuk sistem ideologi kita sendiri, kita dapat mengklaim sebagai ilmuwan dalam arti sebenarnya, dan teori-teori ilmiah berakhir sebagai manusia itu sendiri, itulah nilai keberadaannya. Jika teori tidak dapat menyelesaikan permasalahan praktis, maka teori tersebut menjadi rumit dan tidak ada gunanya.

Zhu Peicheng menyadari bahwa matematika adalah mata pelajaran yang sangat istimewa. Berbeda dengan ilmu-ilmu alam dan ilmu-ilmu sosial lainnya, ilmu ini tidak mempunyai fenomena obyektif untuk mengujinya. Benar secara logika memang benar, dalam artian matematika bahkan bukan ilmu pengetahuan. Tetapi matematika, bahkan matematika murni, yang tidak diragukan lagi berguna, adalah bahasa ilmu-ilmu alam, ilmu-ilmu sosial. Bayangkan: Tanpa matematika, mekanika Newton tidak memiliki dasar pasti dan ilmu pengetahuan modern. Hampir tiga ratus tahun kemudian, pada abad kedua puluh ketika ilmu fisika berkembang pesat, Einstein membangun mekanika Newton dan menetapkan teori relativitas, berdasarkan persamaan diferensial parsial. Munculnya mekanika kuantum, mengarahkan kita untuk mengembangkan ruang berdimensi tak terbatas, yang pada gilirannya memberikan landasan teori yang kuat bagi mekanika kuantum. Selain itu, ilmu komputer lebih banyak dikaitkan dengan matematika. Banyak fenomena dalam ilmu material yang dapat dijelaskan dengan persamaan evolusi, bahkan ada yang menggunakan teori grup sebagai cabang matematika murni. . Bahkan dalam ilmu-ilmu sosial, matematika semakin banyak diterapkan. Tanpa matematika sebagai alat, sulit untuk mendapatkan ketepatan dan sulit untuk menjauh. Misalnya, model demografi, model penetapan harga opsi, dan teori permainan adalah persamaan diferensial, riset operasi, dll., beberapa prestasi memenangkan Hadiah Nobel.

Oleh karena itu, Zhu Peicheng menyadari bahwa matematika sangat jauh dari intuisi kita, namun menggambarkan dunia dengan baik. Sebagai refleksi matematis dari perkiraan dunia abstrak, matematika yang dibentuk oleh beberapa pencapaian pemikiran murni adalah Ini benar-benar menggambarkan dunia duniawi kita yang kompleks yang tampaknya tidak teratur tetapi dapat dikenali secara rasional. Banyak fenomena yang tampaknya sangat berbeda dapat dijelaskan dengan persamaan diferensial yang sama, dll., dan seterusnya, yang merupakan keajaiban matematika terbesar sebagai pencapaian terbesar pemikiran rasional manusia. Matematika sangat bermanfaat bagi disiplin ilmu lain, sebaliknya jika tidak diintegrasikan secara erat dengan disiplin ilmu lain, maka kekuatan matematika mau tidak mau akan sangat berkurang, dan mungkin ini adalah sumber utama matematika yang tidak diperlukan; dan jika matematika meninggalkan disiplin ilmu lain, Ia akan kehilangan arah perkembangannya, kehilangan darahnya dengan pertumbuhan yang sehat! Mereka saling berpengaruh, saling mempromosikan secara spiral.

Untuk lebih menghubungkan matematika dengan kenyataan, Zhu Peicheng telah mempelajari banyak teknik pemodelan di luar negeri, dan hampir tidak ada keterlibatan dalam negeri dalam bidang ini. Selain jurusan matematika, ia juga menguasai banyak pengetahuan interdisipliner fisika benda padat, kristalografi, dan dasar-dasar ilmu material untuk pemodelan. Namun arah yang ia geluti di jurusan matematika juga lambat laun menemukan jawabannya dalam pengalamannya di luar negeri, memperoleh pemahaman yang lebih mendalam tentang berbagai jenis model yang ia temui sebelumnya, dan Zhu Peicheng membangun filosofi ilmiahnya sendiri, yaitu Jelas bahwa matematika terapan lebih bermakna dan dapat memberikan hasil yang signifikan hanya jika diintegrasikan secara erat dengan bidang keilmuan lainnya. Oleh karena itu, ia merancang peta jalan penelitian ilmiah yang terperinci untuk dirinya sendiri: Pertama, memilih fenomena fisik yang sangat penting, pembuatan model matematika; dan kemudian membuat analisis teoritis terhadap model tersebut dan simulasi komputer, kemudian membandingkannya dengan hasil eksperimen untuk mengetahui kelebihan dan kekurangan model tersebut; Akhirnya Berdasarkan model yang divalidasi, berbagai simulasi numerik dilakukan. Simulasi numerik ini dapat digunakan untuk lebih memahami fenomena fisik dan memandu penerapannya. Misalnya, dalam pandangannya, studi matematika dalam ilmu material merupakan bidang yang menjanjikan yang telah mendorong pengembangan disiplin baru yang disebut matematika padat.

Setelah menyadari hal ini, seperti yang digambarkan dalam puisi kuno "Desa yang Cerah dan Fantastis", Zhu Peicheng tiba-tiba menemukan dirinya berada di kaki jalan dimana dia tidak tahu harus ke mana dan tiba-tiba menjadi ceria.

Paduan memori, hasil ilmu material interdisipliner baru

Materi dan makanan serta pakaian manusia berkaitan erat. Kehidupan modern dalam kehidupan kita semakin banyak dibuat oleh manusia dan dibuat-buat dibandingkan sebelumnya. Penemuan, penemuan, dan penggunaan bahan-bahan baru ini telah banyak mengubah cara orang modern bekerja dan hidup. Misalnya, material pintar seperti paduan memori bentuk, yang digunakan dalam pengencang kapal perang, telah berhasil mengumpulkan jutaan suku cadang dan berhasil tidak lagi terjadi tumpahan minyak; semua jenis material baru yang digunakan pada Airbus A380 raksasa udara ini, pesawat super besar, memungkinkan penumpang hingga dua kali jumlah penumpang yang membawa pesawat terbesar, namun bobot mesin, lebar sayap, konsumsi bahan bakar, dll. jauh lebih sedikit dari dua kali lipat volume asli pesawat terbesar, agar kita bisa lebih nyaman dan hemat dalam berpergian. Tanpa material baru, ponsel pintar tidak mungkin ada. Makanan yang kita makan setiap hari, juga terus menciptakan variasi baru. Contoh lainnya adalah superalloy, karena negara tersebut belum mampu memproduksi mesin pesawat terbang (terutama pesawat sipil) yang digunakan, paduan suhu tinggi yang tahan oksidasi suhu tinggi, mesin kita dan pesawat besar hanya dapat membeli negara-negara barat, Oleh karena itu, penelitian dan pengembangan paduan suhu tinggi sebagai proyek nasional besar. Singkatnya, bagi suatu negara, material baru sangat penting untuk menjamin keamanan ekonomi, keamanan nasional dan mempertahankan kehidupan manusia yang sejahtera.

Berbeda dengan zaman dahulu, yang pada dasarnya hanya menggunakan bahan-bahan alami, saat ini kita lebih banyak membuat dan menggunakan bahan-bahan buatan manusia dibandingkan zaman sebelumnya, dan penemuan bahan-bahan baru ini telah banyak mengubah cara hidup dan bekerja manusia modern. Oleh karena itu, ilmu material sebagai ilmu baru telah menjadi bidang penelitian mutakhir yang paling panas di abad ke-21.

Bagaimana merancang material baru untuk memenuhi kebutuhan kita adalah tugas utama dalam ilmu material, khususnya dalam program genomik material yang berpengaruh. Selain matematika, Zhu Peicheng mengatakan melibatkan disiplin ilmu seperti mekanika, fisika, dan ilmu komputer. Ini adalah platform penelitian dan pengembangan interdisipliner dengan banyak pencapaian. Model matematika memainkan peran yang sangat penting dalam bidang ini.

Bahan awal yang penting untuk Zhu Peicheng adalah paduan memori bentuk. Untuk pertama kalinya pada tahun 1932, efek "memori" Aulandian Swedia diamati pada paduan emas-kadmium, yaitu, setelah bentuk paduan diubah, secara ajaib dapat kembali ke bentuk aslinya setelah dipanaskan hingga suhu kritis tertentu. , Orang-orang menyebut paduan dengan fungsi khusus ini sebagai paduan memori bentuk. Pengembangan paduan memori sejauh ini, lebih dari 80 tahun, namun karena penerapannya di berbagai bidang efek khusus, secara luas menarik perhatian dunia, yang dikenal sebagai "keajaiban bahan fungsional."

Zhu Peicheng mempelajari paduan memori bentuk di awal masa Ph.D. belajar karena perannya terlalu luas dan terlalu kuat. Ada banyak contoh keberhasilan penggunaan paduan memori di bidang kedirgantaraan. Antena besar pada satelit dapat dibuat dari paduan memori. Sebelum meluncurkan satelit, antena parabola dilipat ke dalam badan satelit. Setelah roket meluncurkan satelit ke orbit yang telah ditentukan, ia hanya perlu pemanasan dan antena satelit yang terlipat secara alami akan mengembang untuk mengembalikan bentuk parabola karena fungsi "memori" -nya. Paduan memori juga memiliki beragam aplikasi di bidang klinis, seperti tulang buatan, kompresor kalkanealis, berbagai jenis stent endoluminal, embolizer, prostesis jantung, filter trombus, jahitan bedah dan sejenisnya. Perawatan medis modern memainkan peran yang tak tergantikan. ; dan paduan memori dengan kehidupan kita sehari-hari sama-sama relevan. Misalnya, pegas yang terbuat dari paduan memori digunakan sebagai contoh. Mata air tersebut dimasukkan ke dalam air panas dan segera diperpanjang panjang mata airnya. Mata air tersebut dikembalikan menjadi air dingin dan segera kembali ke bentuk aslinya. Pegas dari bahan ini mengontrol suhu air pipa kamar mandi dan mengatur atau mematikan pipa melalui fungsi "memori" ketika suhu air panas terlalu tinggi, sehingga tidak melepuh. Bisa juga dibuat menjadi peralatan alarm kebakaran dan perangkat keamanan peralatan listrik. Ketika terjadi kebakaran, pegas yang terbuat dari paduan memori berubah bentuk dan perangkat alarm kebakaran diaktifkan untuk mencapai tujuan alarm. Dimungkinkan juga untuk menempatkan pegas yang terbuat dari paduan memori dalam katup udara hangat untuk menjaga suhu konservatori dan untuk secara otomatis menghidupkan atau mematikan katup pemanas ketika suhu terlalu rendah atau terlalu tinggi.

Sebagai bahan fungsional kelas baru, banyak kegunaan baru dari paduan memori sedang dikembangkan bahkan di luar imajinasi banyak orang. "contoh