Note de l'éditeur : dans un sens, la vie aussi petite qu'une personne, aussi grande qu'une nation et une nation ou même l'avenir de toute notre humanité, et l'avenir de l'univers entier sont régis par des lois invisibles, ils sont donc en fait un problème mathématique. . Si la réponse est correcte, est-il possible de récolter les fruits du succès ? donner la mauvaise réponse entraînera diverses punitions. Les mathématiques constituent la base de la science moderne et sont étroitement liées à notre vie quotidienne et à nos activités productives. De nombreux scientifiques s’adonnent à la recherche mathématique et s’efforcent de connaître la vérité, même s’ils ne sont peut-être pas en mesure de réaliser une avancée décisive. Tout comme l'écrivain de science-fiction He Xi l'a dit dans son ouvrage Sad Heart : « Il devrait y avoir quelque chose qui ne devrait pas être sur-récompensé, et vous ne devriez pas leur demander de faire pousser de belles feuilles et de belles fleurs parce qu'elles sont des racines. » Les mathématiques sont la racine du fleur de la science. Pourtant, la société est réaliste. La recherche a besoin de récompenses. La simple recherche théorique est souvent « inutile » et non viable. Il reste donc nécessaire de mener des recherches basées sur les pratiques de production et de vie. Le professeur Zhu Peicheng, de l'École des sciences de l'Université de Shanghai et de l'Institut d'ingénierie du génome des matériaux, se consacre depuis longtemps à l'enseignement et à la recherche dans le domaine des mathématiques et insiste sur l'innovation interdisciplinaire. Cette loi a été profondément et fermement ancrée dans les pays développés comme les États-Unis et l’Allemagne. Cela permettra une interaction douce et une promotion mutuelle entre la recherche scientifique, l'ingénierie et la technologie, dirigeant ainsi la communauté internationale de manière globale et à long terme. Dans notre pays, il existe un chercheur qui reconnaît le style de la recherche scientifique et travaille dur. Il est le professeur Zhu Peicheng de l’Institut des sciences et du génie du génome des matériaux de Shanghai. Il se consacre depuis longtemps à l’enseignement des mathématiques appliquées avec une solide expérience industrielle. Et la recherche scientifique, dans le domaine de la science des matériaux, a produit une série de résultats fructueux.

Zhu Peicheng, professeur émérite, « Plan millénaire » de Shanghai. Il a occupé des postes dans plusieurs pays et occupe des postes en Europe. Après des recherches innovantes, nous avons réussi à établir des modèles de champ à deux phases qui décrivent les transitions de phase structurelles dans des matériaux intelligents tels que les alliages à mémoire de forme. Pour le problème d'écoulement des équations de Navier-Stokes compressibles en dynamique des fluides, la classification des ondes non linéaires est la première à être effectuée, et la stabilité asymptotique de plusieurs types d'ondes est prouvée. L'établissement d'estimations a priori de la finesse a résolu les problèmes en suspens des équations thermo-viscoélastiques telles que les alliages à mémoire de forme et les matériaux de type solide depuis plusieurs décennies.

Obsédé par les mathématiques, illusoire

Qu'est-ce que les mathématiques ? On peut dire que les mathématiques sont l'une des disciplines les plus anciennes, établies de longue date, bien qu'elles aient connu de nombreuses crises, mais qu'elles sont toujours surmontées et grandissent. À l'heure actuelle, même les mathématiques ne peuvent pas comprendre pleinement la branche mathématique en dehors de leur domaine d'expertise, et on a souvent le sentiment d'un entrelacs à travers les montagnes.

L'idole de Ju Pei-cheng était un garçon nommé Hua-Geng Geng, connu comme le « père des mathématiques chinoises modernes ». Hua Luogeng est un gourou des mathématiques de renommée internationale, il a fondé l'école de mathématiques chinoise et a dirigé plusieurs domaines pour atteindre un niveau de classe mondiale. Tout cela a laissé une profonde impression sur le jeune esprit de Zhu Peicheng.

En raison du culte de Hua Luogeng, Zhu Peicheng a commencé à s'intéresser fortement aux mathématiques. L'intérêt est le meilleur enseignant, est la plus grande force motrice de la recherche, avec un talent extraordinaire, il était sur la voie de l'apprentissage des mathématiques impossible à réaliser, du collège au doctorat, Zhu Peicheng n'a jamais quitté ce domaine.

"Au début, la discipline des mathématiques était très sacrée. A cette époque, ce n'était pas une propagande selon laquelle" il fallait bien apprendre les mathématiques et ne pas avoir peur de parcourir le monde. "Mais apprendre à apprendre et la confusion est arrivée." Avec l'approfondissement de la recherche, Zhu Peicheng a progressivement découvert que ce qu'il avait appris - les mathématiques - ne semblait pas être significatif pour l'ensemble de la promotion scientifique, du progrès social et du développement économique, mais en même temps, les mathématiques sont une discipline de base. , d'autres disciplines et même la linguistique (comme l'analyse vocale), seront plus ou moins appliquées aux mathématiques, comme un outil indispensable au développement d'autres disciplines, comme le disait Marx "toute discipline ne peut devenir une véritable science que si elle est pleinement appliqué aux mathématiques, « afin que la valeur de la profession mathématique ne puisse être sous-estimée. Une discipline créée par la pensée humaine pure peut décrire avec précision le monde objectif. Le développement a joué un rôle si énorme, du micro au macro, des sciences naturelles à l'ingénierie en passant par les sciences sociales, que de nombreuses lois sont écrites dans des équations mathématiques. , c'est comme ça magique ! Cette compréhension, alors il s'est une fois pris dans l'embarras, Continuer à se plonger dans le sens du grand gros à la fin ? Les majors mathématiques, comment l'étudier et l'utiliser pour devenir une discipline du « gaz souterrain », peuvent-elles vraiment résoudre des problèmes et travailler en étroite relation avec la vie quotidienne des gens ?

Ce nœud, jusqu'à ce que Zhu Peicheng termine ses recherches postdoctorales en Chine, ne s'est pas complètement ouvert. Il se souvenait que son idole, M. Hua Luogeng, était allé en Europe et aux États-Unis pour poursuivre ses études et avait joué un rôle clé dans ses recherches scientifiques. Il a également pensé au vieux dicton chinois selon lequel « lire des milliers de livres et parcourir des milliers de kilomètres » a déterminé Zhu Peichen à sortir pour trouver la réponse, regarder le monde sous un autre angle, se regarder sous un angle. En conséquence, il s'est ouvert à 15 ans d'études et de vie professionnelle à l'étranger, le premier arrêt étant l'Université de Kyushu au Japon, où il a obtenu la Société japonaise pour la promotion de la science en tant que chercheur spécial pour les étrangers. Se souvenant avec précaution du premier pas lorsqu'il a fait le premier pas, Zhu Peicheng a plaisanté en disant qu'il avait eu beaucoup de chance, qu'il avait rencontré beaucoup de bons professeurs, comme "Lu Xun a rencontré le même M. Fujino", ils se sont donnés beaucoup de soin et de confiance pour faire leur propre chaque étape Allez très solide.

Au cours de ces dix années, il a enseigné et fait des recherches à l'Université de Kyushu au Japon, à l'Université de Technologie de Darmstadt en Allemagne, au Collège Basque de Mathématiques Appliquées en Espagne et au Pays Basque, ainsi que dans des instituts de mathématiques tels que l'Humboldt. Université de Berlin, Allemagne, Institut de mathématiques de l'Université de Bonn, Institut de mathématiques et de mathématiques de l'Université de Kyoto, Centre d'études mathématiques Banach en Pologne et autres instituts de mathématiques de renommée mondiale, l'opportunité de faire face au visage de maîtres internationaux en mathématiques (tels que J. Ball , PLLions, etc.) pour apprendre, ce qui fait que Zhu Peicheng a progressivement Avec une perspective internationale très élevée, il entretient une coopération étroite avec des centres de recherche de renommée internationale et a ainsi une compréhension plus précise de l'orientation du développement international.

Ces expériences ont également permis à Zhu Peicheng de comprendre personnellement les différentes cultures de la recherche scientifique, de lui ouvrir les yeux et de respirer beaucoup d'air frais qui est complètement différent de celui domestique. Par exemple, il a découvert que plutôt que de compter sur le nombre d’articles pour prouver votre niveau ici, la qualité de l’essai est plus importante que la quantité ; un environnement de recherche détendu ici est plus susceptible de stimuler le potentiel de libre pensée d'une personne ; et cet assouplissement n'est pas la même chose qu'il n'y a pas d'assouplissement de l'ordre, en Allemagne, une ponctuation dans les documents de recherche doit finalement être une virgule ou un point, la formule mathématique derrière la stricte mise en œuvre de l'espace doit être bien considérée, ceci attitude d'érudition rigoureuse afin que Zhu Peicheng soit à couper le souffle et en profite.

Dans un tel environnement, Zhu Peicheng peut penser plus librement à divers types de problèmes. Par exemple, à mesure que le développement scientifique se développe, les disciplines sont très réduites et les frontières entre les disciplines deviennent de plus en plus floues. , Où va la science ? Quel genre de réalisations scientifiques les scientifiques devraient-ils avoir ? Quelle est la valeur de la théorie scientifique ? Et il s'est aussi progressivement rendu compte que tout le monde est égal devant la science, et que même les maîtres scientifiques font parfois des erreurs. Le vrai Le maître, au lieu d'avoir honte du mal, trouve le mauvais amendement ou le rétablissement fondamental d'une nouvelle théorie, de sorte que la compréhension scientifique est une spirale. En ce qui concerne les erreurs, l’écart entre l’Est et l’Ouest est grand. Il réalise également que ce n'est que lorsque nous avons nos propres pensées et formons notre propre système idéologique que nous pouvons prétendre être des scientifiques au vrai sens du terme, et que les théories scientifiques finissent par devenir des êtres humains eux-mêmes, ce qui constitue la valeur de leur existence. Si la théorie ne peut pas résoudre des problèmes pratiques, alors elle est compliquée et inutile.

Zhu Peicheng se rend compte que les mathématiques sont une matière très particulière. Contrairement aux autres sciences naturelles et sociales, elle ne dispose pas d’un phénomène objectif pour la tester. Logiquement, c’est vrai, dans le sens où les mathématiques ne sont même pas une science. Mais les mathématiques, même pures, sans doute utiles, sont le langage des sciences naturelles, des sciences sociales. Imaginez : sans mathématiques, la mécanique newtonienne n’a pas de base précise ni de science moderne. Près de trois cents ans plus tard, au cours du XXe siècle, alors que la science physique progressait rapidement, Einstein construisit la mécanique newtonienne et établit la théorie de la relativité, basée sur les équations aux dérivées partielles. L’avènement de la mécanique quantique nous amène à développer un espace dimensionnel infini, qui à son tour fournit une base théorique solide à la mécanique quantique. De plus, l’informatique est davantage liée aux mathématiques. De nombreux phénomènes en science des matériaux peuvent être décrits par des équations d’évolution, et certains utilisent même la théorie des groupes comme une branche des mathématiques pures. . Même dans les sciences sociales, les mathématiques sont de plus en plus appliquées. Sans les mathématiques comme outil, il est difficile d’être précis et difficile de s’en éloigner. Par exemple, le modèle démographique, le modèle de tarification des options et la théorie des jeux sont des équations différentielles, la recherche opérationnelle, etc., certaines réalisations ont remporté le prix Nobel.

Par conséquent, Zhu Peicheng s'est rendu compte que les mathématiques sont si éloignées de notre intuition, mais décrivent bien le monde. En tant que reflet mathématique d'un monde abstrait approximatif, les mathématiques formées par certaines réalisations de la pensée pure décrivent véritablement notre monde terrestre complexe qui semble apparemment irrégulier mais peut être reconnu rationnellement. De nombreux phénomènes apparemment totalement différents peuvent être décrits par la même équation différentielle, etc., et ainsi de suite, ce qui constitue la plus grande merveille des mathématiques comme la plus grande réalisation de la pensée rationnelle humaine. Les mathématiques sont très utiles pour d'autres disciplines, au contraire, si elles ne sont pas étroitement intégrées à d'autres disciplines, le pouvoir des mathématiques sera inévitablement considérablement réduit, et c'est peut-être une source majeure d'inutiles mathématiques ; et si les mathématiques quittaient les autres disciplines, elles perdraient le sens du développement, perdraient leur sang avec une croissance saine ! Ils s'influencent mutuellement et se favorisent mutuellement en spirale.

Afin de mieux relier les mathématiques à la réalité, Zhu Peicheng a étudié de nombreuses techniques de modélisation à l'étranger, et il n'y a pratiquement aucune implication nationale dans ce domaine. En plus des spécialisations en mathématiques, il maîtrisait également de nombreuses connaissances interdisciplinaires sur les fondements de la physique du solide, de la cristallographie et de la science des matériaux pour la modélisation. Cependant, la direction dans laquelle il avait troublé sa spécialisation en mathématiques a également progressivement trouvé des réponses dans son expérience à l'étranger, a acquis une compréhension plus profonde des différents types de modèles qu'il avait rencontrés auparavant, et Zhu Peicheng a établi sa propre philosophie scientifique, qui est claire. les mathématiques appliquées ont plus de sens et ne peuvent produire des résultats significatifs que lorsqu'elles sont étroitement intégrées à d'autres domaines scientifiques. Par conséquent, il s'est conçu une feuille de route de recherche scientifique détaillée : premièrement, sélectionner les phénomènes physiques de grande importance, établir des modèles mathématiques ; puis faire une analyse théorique de ces modèles et une simulation informatique, puis comparer avec les résultats expérimentaux pour déterminer les avantages et les inconvénients du modèle ; Enfin Sur la base du modèle validé, diverses simulations numériques sont effectuées. Ces simulations numériques peuvent être utilisées pour mieux comprendre les phénomènes physiques et guider l'application. Par exemple, selon lui, l’étude des mathématiques en science des matériaux est un domaine prometteur qui a favorisé le développement d’une nouvelle discipline appelée mathématiques solides.

Après avoir réalisé cela, comme décrit dans l'ancien poème "Le village lumineux et fantastique", Zhu Peicheng s'est soudainement retrouvé au pied de la route où il ne savait pas où aller et est soudainement devenu joyeux.

Alliage à mémoire, les nouveaux résultats interdisciplinaires de la science des matériaux

La matière, notre nourriture et nos vêtements humains sont étroitement liés. La vie moderne de notre vie est de plus en plus artificielle et artificielle que jamais. La découverte, l’invention et l’utilisation de ces nouveaux matériaux ont considérablement modifié la façon dont les gens modernes travaillent et vivent. Par exemple, des matériaux intelligents tels que l'alliage à mémoire de forme, utilisés dans les fixations des navires de guerre, ont réussi à accumuler des millions de pièces de rechange et ont réussi à éviter les déversements de pétrole ; toutes sortes de nouveaux matériaux utilisés dans l'Airbus A380, ce géant de l'air, super gros avion, permettant aux occupants jusqu'à deux fois plus de passagers transportant le plus gros avion, mais le poids de la machine, l'envergure, la consommation de carburant, etc. sont bien inférieurs à deux fois volume original du plus gros avion, afin que nous puissions voyager plus confortablement et moins cher. Sans nouveaux matériaux, les smartphones sont impossibles. La nourriture que nous consommons chaque jour crée également constamment de nouvelles variétés. Un autre exemple est le superalliage, car le pays n'a pas été en mesure de produire des moteurs d'avion (en particulier d'avions civils), des alliages à haute température résistant à l'oxydation à haute température, nos moteurs et nos gros avions ne peuvent acheter que les pays occidentaux. Par conséquent, la recherche et le développement de alliage à haute température comme projet national majeur. En bref, pour un pays, les nouveaux matériaux sont cruciaux pour assurer la sécurité économique, la sécurité nationale et maintenir une vie humaine prospère.

Contrairement aux anciens, qui utilisaient essentiellement uniquement des matériaux naturels, nous fabriquons et utilisons aujourd’hui davantage de matériaux artificiels qu’à toute autre époque de l’histoire, et l’invention de ces nouveaux matériaux a considérablement changé la façon dont les gens modernes vivent et travaillent. Par conséquent, la science des matériaux en tant que nouvelle science est devenue le domaine de recherche de pointe le plus en vogue au 21e siècle.

Comment concevoir de nouveaux matériaux pour répondre à nos besoins est une tâche centrale en science des matériaux, en particulier dans le programme ascendant de génomique des matériaux. En plus des mathématiques, Zhu Peicheng a déclaré que cela impliquait des disciplines telles que la mécanique, la physique et l'informatique. Il s’agit d’une plateforme interdisciplinaire de recherche et développement aux nombreuses réalisations. Les modèles mathématiques jouent un rôle extrêmement important dans ce domaine.

Un matériau de départ important pour Zhu Peicheng est l’alliage à mémoire de forme. Pour la première fois en 1932, l'effet de « mémoire » aulandien suédois a été observé dans les alliages or-cadmium, c'est-à-dire qu'une fois la forme de l'alliage modifiée, il peut reprendre comme par magie sa forme d'origine lorsqu'il est chauffé à une certaine température critique. Les gens ont appelé l'alliage ayant cette fonction spéciale alliage à mémoire de forme. Cependant, le développement des alliages à mémoire de forme remonte à plus de 80 ans, mais en raison de son application dans divers domaines d'effets spéciaux, il a largement attiré l'attention du monde entier, connue sous le nom de « magie des matériaux fonctionnels ».

Zhu Peicheng a étudié les alliages à mémoire de forme au début de son doctorat. étude en raison de son rôle trop large et trop puissant. Il existe de nombreux exemples réussis d’utilisation d’alliages à mémoire de forme dans le domaine aérospatial. Une énorme antenne sur le satellite peut être réalisée en alliage à mémoire. Avant le lancement du satellite, l'antenne parabolique est repliée dans le corps du satellite. Une fois que la fusée a lancé le satellite sur une orbite prédéterminée, il a simplement besoin de chauffage et l'antenne satellite pliée se dilate naturellement pour restaurer la forme parabolique grâce à sa fonction de « mémoire ». Les alliages à mémoire ont également un large éventail d'applications dans le domaine clinique, telles que les os artificiels, les compresseurs calcanéens, divers types de stents endoluminaux, les embolisseurs, les prothèses cardiaques, les filtres à thrombus, les sutures chirurgicales, etc. Les soins médicaux modernes jouent un rôle irremplaçable. ; et l'alliage de mémoire avec notre vie quotidienne sont tout aussi pertinents. Par exemple, un ressort en alliage à mémoire de forme est utilisé comme exemple. La source est placée dans l'eau chaude et la longueur de la source est immédiatement allongée. La source est remise à l'eau froide et elle reprend immédiatement sa forme initiale. Le ressort de ce matériau contrôle la température de l'eau de la plomberie de la salle de bain et régule ou arrête la plomberie grâce à la fonction « mémoire » lorsque la température de l'eau chaude est trop élevée, évitant ainsi les brûlures. Peut également être transformé en équipement d'alarme incendie et en dispositifs de sécurité d'équipement électrique. Lorsqu'un incendie se produit, le ressort en alliage à mémoire est déformé et le dispositif d'alarme incendie est activé pour atteindre l'objectif d'alarme. Il est également possible de placer un ressort en alliage à mémoire de forme dans une vanne d'air chaud pour maintenir la température de la véranda et allumer ou éteindre automatiquement la vanne de chauffage lorsque la température est trop basse ou trop élevée.

En tant que nouvelle classe de matériaux fonctionnels, de nombreuses nouvelles utilisations des alliages à mémoire sont en cours de développement, au-delà même de l'imagination de nombreuses personnes. "exemple