返回第32章 人生的第一项学术成果!(求票!)  学霸的修炼空间首页

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第一个周的时间,林叶都完全沉浸在文献的海洋之中。

他首先研读的是普朗特在1904年发表的那篇开创性的论文——《论粘性很小的流体的运动》,通过这篇论文,他也看到了一位物理学大师如何通过天才般的直觉和量级分析,从复杂的纳维-斯托克斯方程中剥离出“边界层”这一核心概念。

“原来如此……”林叶的眼中闪烁著明亮的光芒,“关键在於对『粘性』影响范围的限定。在远离物体的区域,流体可以视为理想流体;只有在紧贴物体的薄层內,粘性才起主导作用,这一个近似,就將一个椭圆型的偏微分方程,在边界层內简化成了一个拋物线型的方程,从而让问题变得可以求解!”

除了这篇影响力最大的论文之外,还有普朗特的弟子,布拉修斯的博士论文。

在这篇论文中,布拉修斯首次提出了精妙的“相似性变换”,將描述边界层流动的偏微分方程组,转化为了如今以他名字命名的常微分方程,也就是林叶这次的选题中所提到的blasius方程。

这些论文都是一百年前的理论了,以林叶如今学过的知识来说,研究起来也並不是很困难。

此外,他语言能力的提升,以及本身数学和物理能力的加成,也让他在这个过程中可谓是事倍功半——至於为什么物理能力也参与了进来,自然是因为他这次的课题和流体力学有著紧密关係,算是数学物理领域,因此物理能力的加成也在这个过程中发挥了作用。

当然,还有一个不可忽视的因素,那就是修炼空间的作用。

他现在已经確定,处於修炼空间之中的他,不会飢饿,不会疲惫,注意力高度集中,如果不是他自己主动打断,他的注意力甚至能够一直保持在研究上。

同时,似乎这个修炼空间也让他的心理水平能够保持在一个稳定的状態,即使过去了几天,他都没有感觉这样孤身一人很难受——当然,或许也是他本身就很能耐得住寂寞也说不定呢?

总之,在各种各样的buff加成下,他的研究十分顺利。

於是从第二周开始,他就开始了自己真正的研究工作。

他的目標,是对blasius方程的解进行深入的分析和求解。

他熟练地推导出了经典的blasius级数解,並分析了其在η=0,即壁面附近的性质。

然而,当他研究解在无穷远处的渐进行为 f(η)≈η-β时,却发现了一个问题,所有文献都只是给出了常数β的一个数值近似值,β≈ 1.7207,这个值是通过数值计算得到的,却缺乏一个严格的、纯粹由解析方法得出的理论界定。

“也就是说,我们知道这个常数大概是多少,但没有人从理论上证明它必须落在哪个精確的区间內。”林叶的眉头紧锁,一个大胆的想法在他脑海中萌生,“我能不能……用纯粹的数学方法,为这个重要的物理常数β,给出一个严格的解析解?”

数值解和解析解之间是不一样的。

数值解得到的是近似解,其精度取决於所使用的算法和计算资源,而解析解则是基於数学推导得出的精確表达式。

数值解因为离散化和计算捨入误差存在精度上的损失,而解析解则是具有严格的数学正確性!

而这带来的就是,想要得到解析解的难度,相对於得到数值解的难度要更高。

因为它对於数学的要求更高一些!

而这,也正好符合林叶这项成果所属的数学领域!

这个想法,就是他本次研究的核心创新点,他要做的,不是去计算β,而是去证明β的取值范围。

接下来的半个月,林叶就陷入了疯狂的、纯粹的数学推导之中。

他查阅了大量关於常微分方程定性理论的资料,学习了比较定理、上下解方法等高等技巧。

他的思路是构造两个辅助函数:一个“上解”函数 f_upper(η)和一个“下解”函数 f_lower(η),这两个函数形式已知,並且能够用严格的数学不等式来夹住真正的解 f(η)。

如果他能成功构造出这样的函数,那么通过分析这两个函数的渐进行为,就能得到β的严格上界和下界。

毫无疑问,对於他这样初入学术的高中生来说,这个过程充满了挑战,他尝试了多项式、指数函数、以及它们的各种组合,在草稿纸上进行了无数次的演算。

教室里的灯光与窗外的黑暗交替了十几二十多次,他却浑然不觉,完全沉浸在数字与符號构成的抽象世界里。

直到第二十九天。

……

林叶看著面前草稿纸上面写下的一个崭新的定理:对於blasius方程的解f(η),其无穷远处的渐进行为常数β满足以下严格不等式:1.718 <β< 1.723。

这,就是属於他的,独一无二的成果!

纯粹的数学解析,让这个解拥有了最严格的验证,並非来自计算机,而是来自其內部逻辑的完美自洽和与已知事实的吻合。

虽然这个解的区间看似距离数值解的1.7207並不是特別接近,然而实际上,从数学的角度出发,这个仅仅只有0.005之差的区间,已经十分的窄了。

如此之窄的区间,已然称得上是將数学技巧运用到相当高层次的表现了。

他的心中涌现出一阵感慨。

终於!

自己也算是真正迈向了“学术”的这一步啊!

以前的他,都只是在“学习”,而如今,他儼然进入到了“学术”的范畴。

这两者之间当然还是有些不一样的,学习学的是已有的知识,而学术,大概就相当於自己亲手创造知识了。

这个时候,他回过了神,看了一眼旁边的倒计时,还剩下28个小时。

没想到自己还提前1天的时间就完成了。

“真不愧是我啊!”

他有些自恋地想到。

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