یادداشت سردبیر: به یک معنا، زندگی به کوچکی یک شخص، به بزرگی یک ملت و ملت یا حتی آینده کل بشریت و آینده کل جهان توسط قوانین نامرئی اداره می شود، بنابراین آنها در واقع یک مسئله ریاضی هستند. . با توجه به پاسخ صحیح، آیا می توان موفقیت ها را درو کرد؟ پاسخ نادرست، مجازات های مختلفی را می پذیرد. ریاضیات اساس علم مدرن است و ارتباط تنگاتنگی با زندگی روزمره و فعالیت های تولیدی ما دارد. دانشمندان متعددی در تحقیقات ریاضی غرق می‌شوند و در مورد حقیقت کوشا هستند، اگرچه ممکن است نتوانند به موفقیت دست یابند. درست همانطور که هی شی، نویسنده علمی تخیلی، در اثر خود قلب غمگین گفت: "باید چیزی وجود داشته باشد که نباید بیش از حد به آن پاداش داد، و نباید از آنها بخواهید که برگ ها و گل های زیبا رشد کنند، زیرا آنها ریشه هستند." ریاضیات ریشه گل علم با این حال، جامعه واقع بین است. تحقیق نیاز به پاداش دارد. تحقیقات نظری ساده اغلب «بی فایده» و ناپایدار است. از این رو هنوز باید بر اساس شیوه های تولید و زندگی تحقیقات انجام شود. پروفسور ژو پیچنگ، دانشکده علوم دانشگاه شانگهای و مؤسسه مهندسی ژنوم مواد، مدت‌هاست که به تدریس و تحقیق در زمینه ریاضیات اختصاص یافته است و بر نوآوری بین رشته‌ای اصرار داشته است. این قانون در کشورهای توسعه یافته ای مانند ایالات متحده و آلمان به طور عمیق و محکم رعایت شده است. این امر تعامل خوش‌خیم و ارتقای متقابل بین تحقیقات علمی و مهندسی و فناوری را ممکن می‌سازد، بنابراین جامعه بین‌المللی را به شیوه‌ای بلندمدت و جامع رهبری می‌کند. در کشور ما چنین محققی وجود دارد که سبک تحقیق علمی را می شناسد و زحمت می کشد. او پروفسور ژو پیچنگ از موسسه علوم و مهندسی ژنوم مواد شانگهای است. او مدتهاست که به تدریس ریاضیات کاربردی با پیشینه صنعتی قوی اختصاص داده است. و تحقیقات علمی، در زمینه علم مواد، یک سری نتایج ثمربخش داشته است.

زو پیچنگ، پروفسور استاد برجسته، شانگهای "برنامه هزار ساله". او در چندین کشور منصب داشته و در اروپا نیز سابقه کار دارد. پس از تحقیقات ابتکاری، دو مدل میدان فازی با موفقیت ایجاد شد که انتقال فاز ساختاری را در مواد هوشمند مانند آلیاژهای حافظه شکل توصیف می‌کند. برای مسئله خروجی معادلات تراکم پذیر ناویر-استوکس در دینامیک سیالات، طبقه‌بندی موج غیرخطی اولین موردی است که انجام می‌شود و پایداری مجانبی چندین نوع موج ثابت می‌شود. ایجاد تخمین های پیشینی از ظرافت، مشکلات برجسته معادلات ترموویسکوالاستیک مانند آلیاژهای حافظه شکل و مواد جامد مانند را برای چندین دهه حل کرده است.

شیفته ریاضیات، توهم

ریاضیات چیست؟ می توان گفت ریاضیات یکی از قدیمی ترین رشته هاست که قدمت زیادی دارد، اگرچه بحران های زیادی را تجربه کرده است، اما همیشه بر آن غلبه کرده و رشد می کند. در حال حاضر، حتی ریاضیات نمی تواند به طور کامل شاخه ریاضی خارج از حوزه تخصصی خود را درک کند، و اغلب احساس درهم آمیختگی در سراسر کوه ها وجود دارد.

بت جو پی چنگ پسری به نام هوآ گنگ گنگ بود که به عنوان "پدر ریاضیات مدرن چینی" شناخته می شد. Hua Luogeng یک گورو ریاضی مشهور بین المللی است، او مدرسه ریاضیات چینی را تأسیس کرد و چندین حوزه را برای دستیابی به سطح جهانی رهبری کرد. همه اینها تأثیر عمیقی بر ذهن جوان زو پیچنگ گذاشت.

به دلیل پرستش هوآ لوئوگنگ، زو پیچنگ علاقه شدیدی به ریاضیات پیدا کرد. علاقه بهترین معلم است، بزرگترین نیروی محرکه برای تحقیق است، با استعداد خارق العاده، او در مسیر یادگیری ریاضیات نمی تواند به دست آورد، از مدرسه راهنمایی تا دکترا، زو Peicheng هرگز این منطقه را ترک نکرد.

«ابتدا رشته ریاضی خیلی مقدس بود، آن زمان تبلیغی نبود که» ریاضیات را خوب یاد بگیریم و از رفتن به همه جای دنیا نترسیدیم. "اما یادگیری برای یادگیری و سردرگمی آمد." با تعمیق تحقیق، زو پیچنگ به تدریج دریافت که آنچه که آموخته بود - ریاضی - به نظر نمی رسید برای کل ارتقاء علمی، پیشرفت اجتماعی و توسعه اقتصادی مهم باشد، اما در عین حال، ریاضیات یک رشته اساسی است. سایر رشته‌ها و حتی زبان‌شناسی (مانند تجزیه و تحلیل صدا)، کم و بیش در ریاضیات به‌عنوان ابزاری ضروری برای توسعه سایر رشته‌ها کاربرد خواهند داشت، همانطور که مارکس می‌گوید: «هر موضوعی تنها در صورتی می‌تواند به یک علم واقعی تبدیل شود که کاملاً محقق شود. در ریاضیات اعمال شود، "به طوری که ارزش حرفه ریاضی را نمی توان دست کم گرفت. رشته ای که توسط تفکر ناب انسانی ایجاد شده است می تواند جهان عینی را با دقت توصیف کند، توسعه نقش بسیار بزرگی را ایفا کرده است، از خرد تا کلان، از علوم طبیعی تا مهندسی تا علوم اجتماعی، بسیاری از قوانین در معادلات ریاضی نوشته شده اند. ، که چقدر جادویی است! این درک، بنابراین او یک بار در درهم گرفتار، ادامه به کاوش به معنای بزرگ بزرگ در پایان؟ رشته های ریاضی چگونه مطالعه کنند و از آن برای تبدیل شدن به یک "رشته گاز زمینی" استفاده کنند، واقعاً می توانند مشکلات را حل کنند و ارتباط نزدیک با زندگی روزمره مردم داشته باشند؟

این گره، تا زمانی که زو پیچنگ تحقیقات پسا دکتری را در چین به پایان رساند، به طور کامل باز نشد. او به یاد آورد که معبودش آقای Hua Luogeng برای مطالعات بیشتر به اروپا و ایالات متحده رفته بود و نقش اساسی در تحقیقات علمی او داشت. او همچنین به ضرب المثل قدیمی چینی ها فکر کرد که "خواندن هزاران کتاب و سفر هزاران مایل" ژو پیچن را مصمم کرد که برای یافتن پاسخ به بیرون برود، از منظر دیگری به جهان نگاه کند، از زاویه ای به یکدیگر نگاه کند. در نتیجه، او تا 15 سال تحصیل در خارج از کشور و زندگی کاری باز کرد، اولین توقف دانشگاه کیوشو در ژاپن است، انجمن ژاپن برای ترویج علم به عنوان یک محقق ویژه برای خارجی ها. ژو پیچنگ که اولین قدم را با جدیت به یاد می آورد، به شوخی گفت: او بسیار خوش شانس بود، با معلمان خوبی آشنا شد، مانند "لو ژون با همان آقای فوجینو ملاقات کرد"، آنها به خودشان دقت و اعتماد به نفس زیادی برای ساختن آن کردند. هر قدم خودشون برو خیلی محکم.

وی در طول این ده سال در دانشگاه کیوشو ژاپن، دانشگاه صنعتی دارمشتات آلمان، مدرسه راهنمایی ریاضی کاربردی باسک در اسپانیا و سرزمین مادری باسک و همچنین در مؤسسات ریاضیاتی مانند Humboldt به تدریس و تحقیق پرداخته است. دانشگاه برلین، آلمان، مؤسسه ریاضیات دانشگاه بن، مؤسسه ریاضیات و ریاضیات دانشگاه کیوتو، مرکز مطالعات ریاضی Banach لهستان و سایر مؤسسه های ریاضیات مشهور جهان، فرصتی برای رویارویی با چهره اساتید بین المللی ریاضیات (مانند J. Ball) , PLLions و غیره) برای یادگیری، ساختن زو پیچنگ به تدریج با چشم انداز بین المللی بسیار بالا، همکاری نزدیک با مراکز تحقیقاتی مشهور بین المللی را حفظ می کند و بنابراین درک دقیق تری از جهت گیری جریان اصلی بین المللی دارد.

این تجربیات همچنین به ژو پیچنگ اجازه می دهد شخصاً فرهنگ تحقیقات علمی متفاوت را درک کند، اجازه دهید او چشم باز کند و هوای تازه ای را تنفس کند که کاملاً با هوای داخلی متفاوت است. به عنوان مثال، او دریافت که به جای تکیه بر تعداد مقالات برای اثبات سطح خود در اینجا، کیفیت مقاله مهمتر از کمیت است. یک محیط تحقیقاتی آرام در اینجا به احتمال زیاد پتانسیل فرد را برای تفکر آزاد تحریک می کند. و این آسان‌تر شدن با نداشتن آرامش یکسان نیست، در آلمان، نقطه‌گذاری در مقالات تحقیقاتی در پایان باید کاما یا نقطه باشد، فرمول ریاضی پشت اجرای دقیق فضا باید به خوبی در نظر گرفته شود، این نگرش بورس تحصیلی دقیق به طوری که زو Peicheng نفس گیر و بهره مند شد.

در چنین محیطی، ژو پیچنگ می تواند آزادانه تر به انواع مشکلات فکر کند. به عنوان مثال، هر چه توسعه علمی بیشتر و بیشتر می شود، رشته ها بسیار کوچک هستند و مرزهای بین رشته ها بیشتر و بیشتر مبهم می شود. ، علم به کجا می رود؟ دانشمندان باید چه نوع دستاوردهای علمی داشته باشند؟ ارزش نظریه علمی چیست؟ و همچنین کم کم متوجه شد که همه در برابر علم مساوی هستند و حتی اساتید علم نیز گاهی اشتباه می کنند. واقعی استاد به جای اینکه از اشتباه شرمنده شود، اصلاحیه اشتباه یا ایجاد مجدد اساسی یک نظریه جدید را می یابد، بنابراین درک علمی یک مارپیچ است. تا آنجا که به اشتباهات مربوط می شود، شکاف بین شرق و غرب زیاد است. او همچنین متوجه می‌شود که تنها زمانی که افکار خود را داشته باشیم و نظام ایدئولوژیک خود را تشکیل دهیم، می‌توانیم ادعای دانشمندان به معنای واقعی کلمه داشته باشیم و نظریه‌های علمی به خود انسان تبدیل می‌شوند که ارزش وجودی آن است. اگر تئوری نتواند مسائل عملی را حل کند، پس پیچیده است و بی فایده است.

زو پیچنگ متوجه می شود که ریاضیات موضوع بسیار خاصی است. برخلاف سایر علوم طبیعی و اجتماعی، پدیده ای عینی برای آزمایش آن ندارد. از نظر منطقی درست است، به این معنا که ریاضیات حتی یک علم نیست. اما ریاضیات، حتی ریاضیات محض، بدون شک مفید، زبان علوم طبیعی، علوم اجتماعی است. تصور کنید: بدون ریاضیات، مکانیک نیوتنی پایه دقیق و علم مدرنی ندارد. نزدیک به سیصد سال بعد، در قرن بیستم که در آن علم فیزیکی به سرعت در حال پیشرفت بود، اینشتین مکانیک نیوتنی را ساخت و نظریه نسبیت را بر اساس معادلات دیفرانسیل جزئی پایه گذاری کرد. ظهور مکانیک کوانتومی، ما را به سمت توسعه فضای بینهایت بعدی سوق داد که به نوبه خود یک مبنای نظری محکم برای مکانیک کوانتومی فراهم می کند. علاوه بر این، علوم کامپیوتر بیشتر با ریاضیات مرتبط است. بسیاری از پدیده ها در علم مواد را می توان با معادلات تکامل توصیف کرد و حتی برخی از نظریه گروهی به عنوان شاخه ای از ریاضیات محض استفاده می کنند. . حتی در علوم اجتماعی، ریاضیات بیشتر و بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. بدون ریاضیات به عنوان یک ابزار، دقیق بودن دشوار و دور شدن از آن دشوار است. به عنوان مثال، مدل جمعیت شناختی، مدل قیمت گذاری گزینه و نظریه بازی معادلات دیفرانسیل، تحقیق در عملیات و غیره هستند، برخی از دستاوردها برنده جایزه نوبل شدند.

بنابراین، زو پیچنگ متوجه شد که ریاضیات از شهود ما بسیار دور است، اما جهان را به خوبی توصیف می کند. به عنوان بازتابی ریاضی از یک جهان انتزاعی تقریبی، ریاضیاتی که توسط برخی دستاوردهای تفکر ناب شکل می‌گیرد، واقعاً جهان پیچیده زمینی ما را توصیف می‌کند که به ظاهر نامنظم به نظر می‌رسد، اما می‌توان آن را به طور عقلانی تشخیص داد. بسیاری از پدیده های به ظاهر کاملاً متفاوت را می توان با یک معادله دیفرانسیل و غیره توصیف کرد که بزرگترین شگفتی ریاضیات به عنوان بزرگترین دستاورد تفکر عقلانی بشر است. ریاضیات برای سایر رشته‌ها بسیار مفید است، برعکس، اگر با سایر رشته‌ها ادغام نشود، ناگزیر از قدرت ریاضیات بسیار کاسته می‌شود و شاید این منبع اصلی غیرضروری ریاضی باشد. و اگر ریاضیات رشته های دیگر را رها کند، مسیر توسعه را از دست می دهد، با رشد سالم خون خود را از دست می دهد! آنها متقابلاً تأثیرگذار هستند، مارپیچی یکدیگر را تبلیغ می کنند.

به منظور پیوند بهتر ریاضیات با واقعیت، زو پیچنگ تکنیک های مدل سازی زیادی را در خارج از کشور مطالعه کرده است و به ندرت هیچ دخالت داخلی در این زمینه وجود دارد. علاوه بر رشته های ریاضی، او همچنین بر بسیاری از دانش های بین رشته ای فیزیک حالت جامد، کریستالوگرافی و مبانی علم مواد برای مدل سازی تسلط یافت. با این حال، جهتی که او رشته ریاضی خود را با مشکل مواجه کرده بود نیز به تدریج در تجربیات خود در خارج از کشور پاسخ هایی پیدا کرد، به درک عمیق تری از انواع مدل هایی که قبلاً با آنها برخورد کرده بود، دست یافت و ژو پیچنگ فلسفه علمی خود را پایه گذاری کرد، که واضح است که ریاضیات کاربردی معنادارتر است و تنها زمانی می تواند نتایج قابل توجهی به همراه داشته باشد که با سایر زمینه های علمی ادغام شود. بنابراین، او یک نقشه راه تحقیقات علمی دقیق برای خود طراحی کرد: ابتدا پدیده های فیزیکی با اهمیت زیادی را انتخاب کنید، ایجاد مدل های ریاضی. و سپس تحلیل نظری این مدل ها و شبیه سازی کامپیوتری انجام شود و سپس با نتایج تجربی مقایسه شود تا مزایا و معایب مدل مشخص شود. در نهایت بر اساس مدل معتبر، شبیه‌سازی‌های عددی مختلفی انجام می‌شود. از این شبیه سازی های عددی می توان برای درک بهتر پدیده های فیزیکی و هدایت برنامه استفاده کرد. به عنوان مثال، از نظر او، مطالعه ریاضیات در علم مواد حوزه امیدوارکننده ای است که توسعه رشته جدیدی به نام ریاضی جامد را ارتقا داده است.

پس از درک این موضوع، همانطور که در شعر باستانی "روشن و دهکده شگفت انگیز" توصیف شده است، زو پیچنگ ناگهان خود را در پای جاده ای یافت که نمی دانست کجا باید برود و ناگهان سرحال شد.

آلیاژ حافظه، نتایج علم مواد میان رشته ای جدید

مواد و غذا و لباس انسان ما ارتباط نزدیکی با هم دارند. زندگی مدرن زندگی ما بیش از هر زمان دیگری ساخته دست بشر و مصنوعی است. کشف، اختراع و استفاده از این مواد جدید شیوه کار و زندگی مردم مدرن را به شدت تغییر داده است. به عنوان مثال، مواد هوشمند مانند آلیاژ حافظه شکل، مورد استفاده در اتصال دهنده کشتی جنگی، با موفقیت انباشته میلیون ها قطعه یدکی شده است با موفقیت دیگر اتفاق می افتد نشت نفت; انواع مواد جدید مورد استفاده در ایرباس A380 این غول هوایی، هواپیمای فوق العاده بزرگ، سرنشینان را تا دو برابر تعداد مسافرانی که بزرگترین هواپیما را حمل می کنند را قادر می سازد، اما وزن دستگاه، طول بال ها، مصرف سوخت و غیره بسیار کمتر از دو برابر است. حجم اصلی بزرگترین هواپیما، به طوری که ما می توانیم راحت تر و ارزان تر سفر کنیم. بدون مواد جدید، تلفن های هوشمند غیرممکن است. غذایی که ما هر روز می خوریم نیز دائماً در حال ایجاد انواع جدید است. نمونه دیگر سوپرآلیاژ است، زیرا کشور قادر به تولید موتور هواپیما (به ویژه هواپیماهای غیرنظامی) مورد استفاده، آلیاژهای مقاوم در برابر اکسیداسیون در دمای بالا در دمای بالا نیست، موتورها و هواپیماهای بزرگ ما فقط می توانند کشورهای غربی را خریداری کنند، بنابراین تحقیق و توسعه آلیاژ دمای بالا به عنوان یک پروژه بزرگ ملی به طور خلاصه، برای یک کشور، مواد جدید برای تضمین امنیت اقتصادی، امنیت ملی و حفظ زندگی مرفه انسانی بسیار مهم است.

برخلاف قدیم‌ها که اساساً فقط از مواد طبیعی استفاده می‌کردند، امروزه ما بیش از هر زمان دیگری در تاریخ از مواد مصنوعی ساخته و استفاده می‌کنیم و اختراع این مواد جدید شیوه زندگی و کار مردم مدرن را به شدت تغییر داده است. بنابراین، علم مواد به عنوان یک علم جدید تبدیل به داغ ترین زمینه تحقیقاتی در قرن بیست و یکم شده است.

چگونگی طراحی مواد جدید برای رفع نیازهای ما، یک وظیفه اصلی در علم مواد، به ویژه در برنامه ژنومیک مواد صعودی است. زو پیچنگ گفت که علاوه بر ریاضیات شامل رشته هایی مانند مکانیک، فیزیک و علوم کامپیوتر می شود. این یک پلت فرم تحقیق و توسعه بین رشته ای با دستاوردهای متعدد است. مدل های ریاضی نقش فوق العاده مهمی در این زمینه دارند.

یک ماده اولیه مهم برای Zhu Peicheng آلیاژ حافظه شکل است. برای اولین بار در سال 1932، اثر "حافظه" سوئدی Aulandian در آلیاژهای طلا-کادمیم مشاهده شد، یعنی پس از تغییر شکل آلیاژ، می تواند با حرارت دادن به دمای بحرانی خاصی به شکل جادویی به شکل اولیه خود بازگردد. ، مردم آلیاژ با این عملکرد خاص را آلیاژ حافظه شکل نامیده اند. توسعه آلیاژ حافظه تا کنون، با این حال، بیش از 80 سال است، اما به دلیل کاربرد آن در زمینه های مختلف جلوه های ویژه، به طور گسترده ای توجه جهانی را به خود جلب کرده است که به عنوان "جادوی مواد کاربردی" شناخته می شود.

زو پیچنگ در اوایل دوره دکتری خود آلیاژهای حافظه شکل را مطالعه کرد. مطالعه به دلیل نقش آن بسیار گسترده و بسیار قدرتمند است. نمونه های موفق زیادی از استفاده از آلیاژهای حافظه دار در زمینه هوافضا وجود دارد. آنتن عظیم روی ماهواره می تواند از آلیاژ حافظه ساخته شود. قبل از پرتاب ماهواره، آنتن سهموی در بدنه ماهواره تا می شود. پس از اینکه موشک ماهواره را به مداری از پیش تعیین شده پرتاب کرد، به سادگی نیاز به گرمایش دارد و آنتن تا شده ماهواره به دلیل عملکرد "حافظه" خود، به طور طبیعی برای بازیابی شکل سهموی منبسط می شود. آلیاژهای حافظه دار نیز کاربردهای گسترده ای در زمینه بالینی دارند، مانند استخوان های مصنوعی، کمپرسورهای پاشنه، انواع استنت های اندولومینال، آمبولایزرها، پروتزهای قلبی، فیلترهای ترومبوس، بخیه های جراحی و مواردی از این دست، مراقبت های پزشکی مدرن نقش بی بدیلی ایفا می کند. ; و آلیاژ حافظه با زندگی روزمره ما به همان اندازه مرتبط هستند. به عنوان مثال، فنر ساخته شده از آلیاژ حافظه دار به عنوان نمونه استفاده می شود. چشمه را در آب گرم قرار می دهند و بلافاصله طول چشمه را افزایش می دهند. چشمه به آب سرد برگردانده می شود و بلافاصله شکل اولیه خود را به دست می آورد. فنر این ماده دمای آب لوله کشی حمام را کنترل می کند و از طریق عملکرد "حافظه" لوله کشی را تنظیم یا خاموش می کند، زمانی که دمای آب گرم بیش از حد بالا است، از سوختن جلوگیری می کند. همچنین می تواند به تجهیزات اعلام حریق و تجهیزات امنیتی تجهیزات الکتریکی تبدیل شود. هنگامی که آتش سوزی رخ می دهد، فنر ساخته شده از آلیاژ حافظه تغییر شکل می دهد و دستگاه اعلام حریق برای رسیدن به هدف هشدار فعال می شود. همچنین امکان قرار دادن فنر ساخته شده از آلیاژ حافظه در یک شیر هوای گرم برای حفظ دمای باغ و روشن یا خاموش کردن خودکار شیر گرمایش زمانی که دما خیلی کم یا خیلی زیاد است وجود دارد.

به عنوان یک کلاس جدید از مواد کاربردی، بسیاری از کاربردهای جدید آلیاژهای حافظه دار حتی فراتر از تصور بسیاری از مردم در حال توسعه هستند. "مثال