學(xué)霸的科幻世界 第七十七章 靈感與閉關(guān)

一切的物理學(xué)問題，歸根結(jié)底還是數(shù)學(xué)問題。

……

第二天一早，龐學(xué)林直接來到自己的辦公室，打開電腦，龐學(xué)林直接開口道：“MOSS，將今天最新的地球轉(zhuǎn)移軌道模擬結(jié)果給我，另外提供最新關(guān)于地殼運動受木星引力場影響的相關(guān)研究數(shù)據(jù)！”

“好的，龐學(xué)林博士，請稍后！”

不到一分鐘，電腦桌面上，就密密麻麻出現(xiàn)了各種數(shù)據(jù)文件。

MOSS是人類在碳基芯片基礎(chǔ)上研發(fā)出來的新一代人工智能系統(tǒng)，它的主體被安裝在位于地球駕駛室的“盤古”超級計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)，輔助地球聯(lián)合政府控制地球的飛行軌道。

它的一道分身，則位于領(lǐng)航員空間站上，負(fù)責(zé)領(lǐng)航員號空間站的運行工作。

龐學(xué)林作為科學(xué)委員會委員之一，自然有權(quán)限調(diào)動MOSS為其服務(wù)。

龐學(xué)林坐在電腦前，開始快速瀏覽與地木交匯相關(guān)的最新研究論文。

……

“地木交匯時，木星引潮力確會極大改變水體和大氣的分布，但在撞擊發(fā)生前，大氣和海洋不會離開地球。一顆流體星球，靠近引力源的一端（近端）受到引力較大，遠(yuǎn)離引力源的一端（遠(yuǎn)端）受到的引力較小。這個引力差會把流體行星拉長，于是近端受到的引力更加大、遠(yuǎn)端受到的引力更小，產(chǎn)生更大的引力差，把天體拉得更長，直到自身引力再也不能維持流體的聚集，被拉成碎片。這是一個正反饋的過程。”

“而對于地球，海洋和地球都是極薄的一層。在潮汐力的作用下，大氣和海洋會聚集在靠近/遠(yuǎn)離木星的兩端，正反饋過程就被打斷了。此時，要奪走聚成兩坨的海水和大氣，仍然要接近到剛體洛希極限（地木交匯地球剛體洛希極限為7萬公里，小于木星半徑），戰(zhàn)勝整個地球的引力。”

“在距離木星100倍木星半徑（700萬公里）的時候，木星引潮力引起數(shù)米高的潮汐。”

“在距離20倍木星半徑（140萬公里）的時候，如果海洋沒有封凍，地球潮汐高度可以達(dá)到數(shù)百米，災(zāi)難開始降臨，正對木星和背對木星的兩條緯度帶首當(dāng)其沖。同時，一些地震會被誘導(dǎo)發(fā)生。”

“距離8倍木星半徑（56萬公里）的時候。大氣潮汐已經(jīng)足以讓地球上大部分地區(qū)氣壓下降到可以引起高原反應(yīng)的程度。同時，板塊中的應(yīng)力釋放殆盡，反而趨于穩(wěn)定。板塊相交區(qū)域火山活動持續(xù)活躍。”

“接近到地月距離（30萬公里）的時候，木星引潮力達(dá)到重力的千分之三，板塊交界的部分地殼碎裂面積越來越大。”

“距離木星一個地球直徑（1.2萬公里）的時候，木星的引潮力達(dá)到地球重力的28%，地殼大量破碎。而地球的潮汐力已經(jīng)足以奪取木星大氣……或許換種說法更準(zhǔn)確一些——木星大氣開始對地球發(fā)起第一波打擊。速度高達(dá)每秒六十公里的地球和木星大氣發(fā)生撞擊，這個速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于聲速，能量無法以聲波的形式逸散掉，木星大氣前赴后繼地涌向地球，被不斷壓縮、升溫、等離子化。”

……

“有點意思，這篇論文居然將地木撞擊的全過程描述了出來。”

龐學(xué)林將這篇論文附上自己意見后，轉(zhuǎn)發(fā)給了政務(wù)秘書，這類論文對于聯(lián)合政府如何應(yīng)對地木交匯可能產(chǎn)生的危機(jī)有一定的參考價值。

隨后，他打開另一份文件，對著計算機(jī)屏幕上復(fù)雜的非線性偏微分方程組，再次發(fā)起了呆。

這組非線性偏微分方程，集合了全球數(shù)學(xué)家的力量，每天根據(jù)最新的超算模擬結(jié)果進(jìn)行修正后得出來的地木轉(zhuǎn)移軌道方程組，計算量極其龐大，只能由計算機(jī)進(jìn)行模擬。

從理論上來講，想要計算地木交匯時的安全轉(zhuǎn)移軌道，僅僅是牛頓力學(xué)問題，根據(jù)系統(tǒng)的運動方程和初始條件就可以確定系統(tǒng)的演化，預(yù)測未來，屬于確定論系統(tǒng)。

但實際上，由于外在隨機(jī)因素影響過多，甚至微小的變化都有可能對結(jié)果產(chǎn)生重大影響。

比如，木星引力造成地殼擾動，引發(fā)全球強(qiáng)震，進(jìn)而使行星發(fā)動機(jī)丟失推力。

又比如，木星內(nèi)部因為地球引力問題導(dǎo)致密度出現(xiàn)變化，進(jìn)而影響兩者之間的引力。

還有，木星七十二顆衛(wèi)星中，直徑2500公里以上的衛(wèi)星就有四顆，其中木衛(wèi)四更是達(dá)到4800公里，僅次于月球，這幾顆衛(wèi)星的存在，同樣會對地球產(chǎn)生引力擾動。

當(dāng)這些外在因素全部疊加，進(jìn)而列出非線性偏微分方程組的時候，想要給出精確的解析解，幾乎就是一個不可能的答案。

近年來，數(shù)學(xué)界在齊次平衡原則下發(fā)展了多種求解非線性偏微分方程精確解的方法：像Tanh一函數(shù)法，Sine一Cosine方法，Jacobi橢圓函數(shù)展開法，Riccati方程方法及F一展開法等，然后再借助計算機(jī)進(jìn)行求解。

但憑借一種純粹的數(shù)學(xué)家的直覺，龐學(xué)林隱隱感覺到，對于眼前的這個偏微分方程組，目前數(shù)學(xué)界所用的辦法精確度有限。

主要原因還是這組方程中的變量太多，任何微小的偏差，都有可能造成結(jié)果的大不同。

“不行，就算沒辦法給出這組方程的解析解，也得給出幾個特定的精確解！”

龐學(xué)林的眼睛微微瞇起。

“可是應(yīng)該采用哪種辦法求解呢？”

龐學(xué)林皺起了眉。

“是不是可以嘗試?yán)梦⒎謳缀沃械腁C=BD模式以及吳微分特征列法，給出一般形式的Riccati方程多種形式的解，進(jìn)而給出求非線性偏微分方程孤波解的機(jī)械化方法……”

“不行，這種辦法雖然可以將非線性微分方程的求解轉(zhuǎn)化為非線性超定代數(shù)方程組的求解，建立起吳方法與微分方程求解之間的橋梁。但是方程組的變量存在不確定性，結(jié)果精確度同樣不高！”

……

“那么是否可以采用幾何積分方法來應(yīng)對這段偏微分方程呢？”

二十世紀(jì)最偉大的幾何學(xué)家之一陳省身曾經(jīng)表達(dá)過這樣一個觀點：“物理的本質(zhì)就是幾何！”

牛頓力學(xué)的基本公式F=ma，左邊的F是力，表示物理，右面的a是加速度，它在數(shù)學(xué)上是二階導(dǎo)數(shù)，即幾何中的曲率。

愛因斯坦方程Rik-1/2GikR=8πKTik。

右邊是能量-應(yīng)力張量，屬于物理。左邊是里奇曲率Rik和標(biāo)量曲率R，是幾何。

楊振寧的規(guī)范場理論，本質(zhì)上也是纖維叢幾何。

用幾何方法求解非線性偏微分方程組并不罕見，問題是采用什么樣的幾何方法。

“RKMK幾何積分法怎么樣？”

“用RKMK幾何積分方法數(shù)值求解無阻尼的Landau-Lifshitz方程，并與該方程的解析解作了比較；然后數(shù)值求解具有外磁場的Landau-Lifshitz方程，并與經(jīng)典的Runge-Kutta方法進(jìn)行了誤差比較，問題是，RKMK方法雖然比經(jīng)典的Runge-Kutta方法能更好地保持該方程的平方守恒特性，但RKMK幾何積分法對于變系數(shù)的非線性Schrodinger方程，卻比較吃力……”

……

各種各樣的思路在龐學(xué)林的腦海中閃過，過去一年時間，他一直在進(jìn)行類似的思考，可始終沒有取得什么進(jìn)展。

不知不覺，龐學(xué)林站起了身，走到窗邊。

透過辦公室的窗口，可以看到，龐大的太陽系全息投影正無聲無息地懸浮在地球駕駛室的上空。

這個世界的一切蕪雜似乎都變得簡單起來，太陽只是一個暗淡的光球，各大行星如同螢火蟲一般，沿著亙古不變的軌道繞著太陽運行。

龐學(xué)林仿佛又回到了火星上那個寒冷的夜晚。

星空下，停滯許久的龐氏幾何的種種理論迅速在龐學(xué)林腦海里建立起來，與偏微分方程組之間仿佛形成了奇妙的聯(lián)系，猶如一道閃電，照亮了漆黑的夜空。

龐學(xué)林打了個激靈，瞬間抓住了那道轉(zhuǎn)瞬即逝的靈感。

他眼中浮現(xiàn)一絲狂喜之色，連忙轉(zhuǎn)過身，拿起桌上的紅色保密電話，撥給了劉欣：“老爺子，我需要閉關(guān)一段時間，關(guān)于地木轉(zhuǎn)移軌道問題，我有一些新的想法和思路！”

接著，他又打開辦公室的大門，在外間工作的技術(shù)秘書李一一道：“一一，這段時間我要閉關(guān)研究，不要讓人打擾我，讓你嫂子每天給我準(zhǔn)備好食物就可以了！”

辦公室內(nèi)就有休息室，除了吃飯外，睡覺洗澡問題都可以解決。

不等李一一有所反應(yīng)，龐學(xué)林砰得一下關(guān)上辦公室門，眼中閃過一絲興奮之色。

進(jìn)入流浪地球世界這么多年，這是他第一次在學(xué)術(shù)上產(chǎn)生這樣的迫不及待的雀躍感！