Глава 835. Успешная работа по исследованию электромагнетизма •
Внутреннее совещание в аэрокосмической области продолжалось, обсуждение лунного орбитального ускорителя масс шло полным ходом.
В зале заседаний, помимо вопросов и предложений экспертов и ученых из разных областей по различным деталям, больше всего, вероятно, обсуждалось, почему страна внезапно начала такой "научно-фантастический" проект, и кто именно предложил эту технологию.
И, без сомнения, в голове каждого всплывал молодой образ и сильная зависть.
Для всех присутствующих, даже для академиков, не было никого, кто бы не завидовал этому человеку.
Еще не достигнув тридцати лет, он уже стоял на вершине академического мира.
Звание члена двух академий, лауреат Филдсовской и Нобелевской премий, с точки зрения почета, он уже стоял на самой вершине, можно сказать, что он был первым человеком в истории.
А что касается исследований, то и говорить нечего.
Возможно, большинство представителей академического сообщества завидуют тому, что он руководит несколькими проектами стоимостью в сотни миллиардов, но те, кто знает подноготную, еще больше завидуют тому, что все его исследования на высшем уровне всегда обсуждаются отдельно.
Ему не нужно проходить проверку Министерства науки и техники, и ему не нужны средства, управляемые Национальным фондом естественных наук.
То, что для других является сверхсложной работой, для него - просто сказать пару слов наверху.
Как и в случае с лунным орбитальным ускорителем масс, этот проект, который даже в аэрокосмической отрасли кажется крайне фантастическим, и сверхпроект стоимостью в сотни миллиардов, является результатом работы всего лишь одного человека и одного письма.
Конечно, подавляющее большинство ученых и исследователей просто завидуют.
Или, скажем так, даже если и завидуют, то этому невозможно позавидовать, можно только относиться к этому как к "мифу".
Ведь те технологии и достижения, которых добился Сюй Чуань, если взять любую из них, - это то, над чем другим людям нужно работать всю жизнь, и, возможно, они даже не смогут этого завершить.
Как, например, технология управляемого ядерного синтеза.
Еще пять лет назад в академическом сообществе ее называли "вечными пятьюдесятью годами". Если бы в то время кто-то сказал, что через пять лет реактор управляемого ядерного синтеза сможет осветить всю территорию Китая, то все бы подумали, что он сумасшедший.
Однако сейчас эта, можно сказать, фантастическая история уже реально произошла на этой красной земле.
Тот, кто смог этого добиться, в какой бы стране он ни находился, вероятно, все, что с ним связано, будет рассматриваться в особом порядке.
Пока в Космическом управлении шло обсуждение проекта "Лунный орбитальный ускоритель масс + лунная орбитальная космическая станция", инициатор этого проекта заперся на вилле у подножия горы Цзыцзиньшань.
Гао Хунмин действовал быстро: после того, как Сюй Чуань попросил предоставить экспериментальные данные по проекту электромагнитной рельсовой пушки, всего за два дня он получил полные экспериментальные данные от военных, а также от исследовательских институтов и подразделений, проводивших соответствующие эксперименты.
Сидя в кабинете, Сюй Чуань, держа во рту пакетик с йогуртом, стучал пальцами по клавиатуре.
Создать математическую модель управления магнитным полем внутри электромагнитной рельсовой пушки - задача чрезвычайно сложная.
Не говоря уже о других проблемах, анализ и расчет трехмерного эллиптического электромагнитного поля и многомерной задачи обратного рассеяния на больших масштабах являются всемирно известными математическими проблемами.
Эта проблема имеет важное научное и промышленное применение, включая определение коэффициентов PDE, реконструкцию начальных значений, оценку функции источника поля, проверку интерфейса или граничных условий и т. д. Все это требует решения некорректно поставленных нелинейных операторных уравнений, можно сказать, что почти все они происходят из ее изучения.
И что еще важнее, она также включает в себя отражение, вихревые токи, диффузию и другие эффекты электромагнитного поля, что делает ее еще более сложной.
Без преувеличения, сложность этой проблемы уже сравнима с некоторыми математическими гипотезами уровня Т1.
Конечно, сложность - это сложность, а не трудность, между ними есть разница.
Особенно для Сюй Чуаня, это не первый раз, когда он сталкивается с такой сложной проблемой.
Ведь он справился с такой сложной проблемой тысячелетия, как уравнение Навье-Стокса.
Распутать клубок, найти нить, ведущую к решению проблемы, а затем идти по ней, решая одну за другой проблемы, стоящие на пути, - вот как он это делал.
Звучит просто, но найти самую важную нить в клубке, который, словно кошка, теребила бесчисленное количество дней, само по себе является чрезвычайно сложной задачей.
Не говоря уже о тех сложных проблемах, с которыми можно столкнуться в процессе распутывания, каждая из которых не так-то проста в решении.
Вилла, кабинет.
Сюй Чуань общался с ИИ-ассистентом Сяо Лин.
Как и другие математики, решающие сложные задачи, первое, что ему нужно было сделать, столкнувшись с проблемой высокой сложности, - это найти, собрать и прочитать различные связанные с ней статьи и литературные источники.
Однако по сравнению с тем, что раньше ему приходилось делать это самому или просить студентов-ассистентов помочь, тратя много времени на сбор этих материалов, теперь он мог собирать эти материалы гораздо быстрее.
Ему нужно было лишь указать точный диапазон и классификацию, сообщить ИИ-ассистенту Сяо Лин направление необходимых статей и область литературы, и он мог справиться с этим в кратчайшие сроки.
Хотя Сюй Чуаню все равно приходилось самому просматривать собранные Сяо Лин статьи, по сравнению с тем, что раньше ему приходилось самому отбирать их из огромного количества статей, это уже могло значительно сэкономить его предварительную подготовку и время.
Потратив два дня на просмотр собранных Сяо Лин статей, Сюй Чуань, сидя за столом, вытащил из ящика стопку бумаги и разложил ее на столе из красного дерева.
Взгляд его остановился на кончике ручки, которую он держал в руке, и, немного подумав, он написал на бумаге свою первую математическую работу.
【(+ k)u = 0, в dc, u = u^s + u^i, lim|x|→∞|x|^(n1)/2·（u^s/|x| iku^s）.】
Это уравнение Гельмгольца, которое также является одним из инструментов, часто используемых в математическом мире для решения задач рассеяния электромагнитного поля.
Проще говоря, если проблема связана с обратной задачей для уравнений в частных производных (PDE).
То такие задачи обычно имеют следующий вид: дано PDE и некоторая информация о решении уравнения u (исходя из практических соображений, эта информация должна быть легко измеряемой, например, граничные значения или асимптотическое поведение на бесконечности и т. д.).
Но очевидно, что такой "ограниченный" метод расчета - это не то, что нужно Сюй Чуаню.
Для электромагнитной рельсовой пушки внутреннее отражение магнитного поля, производные и другие проблемы гораздо сложнее.
В кабинете мягкий свет освещал бумагу, размышляя, Сюй Чуань писал на бумаге и одновременно говорил сам с собой:
— ...На границе d рассеивателя задаются соответствующие граничные условия. Если рассеиватель акустически мягкий, можно рассмотреть u|d = 0; а когда рассеиватель акустически жесткий (sound-hard), имеем
uν|d = 0.
— Но кроме этого, необходимо учитывать так называемые импедансные граничные условия, то есть (u/v+λu)·|d = 0, λ∈ c, imλ] 0.
— Тогда рассеянное поле на бесконечности ν имеет следующее асимптотическое представление: u^s(x)= e^ik|x|/|x^(n1)/2{u∞(x)+ o(1/|x|）.
Глядя на бумагу под рукой, Сюй Чуань почувствовал радость.
По его опыту, перед решением сложной проблемы найти вход в эту сложную проблему - самый эффективный и быстрый способ.
И если он нашел эту лазейку, то, по крайней мере, он сможет увидеть, как идти дальше.
В сложной задаче с данными о магнитном поле электромагнитной рельсовой пушки он успешно нашел эту нить.
Для Сюй Чуаня последний раз он полностью погружался в теоретические исследования по математике год назад.
После доказательства слабой гипотезы Римана он больше занимался руководством исследованиями в области космонавтики и физики.
Однако для него ощущение погружения в математические исследования не было чуждым.
Особенно когда речь идет об области, которая ему интересна, каждое получение дополнительных знаний похоже на дозу дофамина, принося ему удовлетворение и радость.
Особенно когда все его внимание сосредоточено на черных математических символах на белой бумаге, кажется, что весь мир исчезает, и остаются только арабские цифры и древнегреческие символы.
Ручка плавно скользит по бумаге, оставляя прекрасные символы, словно каждый штрих - это стихотворение, каждое слово - сияющая звезда, освещающая весь мир.
Глубокая ночь, в тихом кабинете горит мягкий свет, гора Цзыцзиньшань за окном словно спит, изредка раздаются какие-то шорохи, словно слова любви во сне.
Глядя на бумагу на столе, Сюй Чуань со светлым взглядом в глазах тихо пробормотал:
— ...С помощью спектральной теории оператора Лапласа можно получить первый результат единственности: дальнее поле, создаваемое бесконечным числом плоских волн, может однозначно определить акустически мягкий рассеиватель.
— А с помощью метода сингулярных источников поля можно решить результат, что дальнее поле, создаваемое бесконечным числом плоских волн, может однозначно определить акустически жесткий рассеиватель.
"Итак, если падающая волна является временно-гармонической электромагнитной волной, то соответствующая модель PDE представляет собой временно-гармонические уравнения Максвелла. То есть..."
"...".
Для Сюй Чуаня ему нужно было учитывать не только математическое решение задачи анализа и расчета трехмерного эллиптического электромагнитного поля и многомерной задачи обратного рассеяния на больших масштабах, но и часть математической модели.
А в области прикладных исследований электромагнитного поля на основе теории электромагнитного поля, в сочетании с новыми достижениями в области численных методов расчета и компьютерных программных технологий, возникла новая дисциплина - численный расчет электромагнитного поля.
Численное интегрирование является одним из основных элементов применения численных методов расчета, оно не только закладывает основу для численного интегрирования различных типов интегральных выражений.
Но и с развитием численных методов расчета стало неотъемлемой частью построения многих численных методов.
Но для задачи анализа и расчета трехмерного эллиптического электромагнитного поля и многомерной задачи обратного рассеяния на больших масштабах из-за отсутствия условия компактности, вызванного критическим нелинейным членом, трудно решить эту проблему с помощью трапециевидного метода интегрирования, метода интегрирования Симпсона, метода интегрирования Гаусса, метода эллиптического интегрирования.
Но для Сюй Чуаня создание нового метода для отсутствия условия компактности, вызванного критическим нелинейным членом, не является слишком сложной задачей.
Единственное, что нужно учитывать, - это объединить компьютерные программные технологии с численным расчетом анизотропного электромагнитного поля, использовать высокую скорость и точность вычислений компьютера для повышения скорости и точности численного расчета анизотропного электромагнитного поля.
Реализовать численный расчет прямоугольного длинного прямого проводника с током с помощью метода прямого интегрирования с дискретизацией источника поля и сравнить эти несколько методов численного расчета.
Затем, в соответствии с результатами работы программы расчета аналитического и численного решения магнитного поля длинного прямого проводника с током, видно, что численное решение очень близко к аналитическому решению и может удовлетворить общие требования электромагнитной инженерии.
Хотя это не обязательно полностью решит эту проблему, но, по крайней мере, он сможет решить часть этой проблемы!
Подумав об этом, Сюй Чуань отодвинул исписанную черновиком бумагу в сторону и снова написал формулу на чистом листе бумаги.
【x e^s ikh^s = 0, x h^s + ike^s = 0 】
Глядя на математическую формулу на бумаге, Сюй Чуань постепенно улыбнулся.
Похоже, ему придется на несколько дней уединиться для изучения этой проблемы.
Потянувшись и зевнув, Сюй Чуань взял со стола телефон, отправил Чжэн Хаю сообщение, сообщив, что ему нужно изучить математическую проблему, встал и направился в ванную.
Хотя изначально он не думал, что сможет найти ответ на этот вопрос всего за несколько дней.
Но, к удивлению, прогресс в решении задачи анализа и расчета трехмерного эллиптического электромагнитного поля и многомерной задачи обратного рассеяния на больших масштабах был довольно гладким.
Всего за два дня он успешно нашел точку входа в эту проблему и даже поэтапно завершил предварительную работу по моделированию различных проблем, таких как отражение и производные магнитного поля.
Процесс шел настолько гладко, что даже сам Сюй Чуань не мог в это поверить.
Что касается настоящего момента.
Он собирался принять душ и лечь спать!
А завтра, проснувшись, он начнет официально решать эту проблему.