科研灵感之“理论是个大美人”

最近，我的小书提前1年出版了，其间我阅读了大约500篇文献，只引用了160篇他人的文献，但是给我最有价值的启发和灵感的却是一篇1937年Jones写的文章，这篇半综述总结性质的文章，有一句话，Flammability and explosibility areinterchangeable. 让我感到很不舒服，念念在兹，耿耿于怀，困扰了我一年时间（从准备综述到动手专著）。为什么工业界会产生两个不同的概念？为什么这两个概念会被混淆？在研究了各种原始定义之后，开始我把flammability 当做explosibility， explosibility 当做ignitability 处理，而且也写成理论文章投稿了，突然我又发现自己不能make sense。因为做理论的人非常强调对称，强调美感。当我把flammability找到对应的氧量公式之后，却找不到合适的属于explosibility的对应物，逼得我不得不回头一遍又一遍地检查，到底是什么地方出错，为什么需要两个概念？为什么Jones会声称两者可以互换？最终，为了作出漂亮的对称，我不得不再引入一个历史上非常罕见的概念Ignitability，然后调整了很多参数，最终得到“让我忍不住伸出舌头舔一舔”的结果。事实上，我发现Flammability与Explosibility的理论临界氧量相差2.14%，这就是为什么Jones会相信工业界会认为两者可以互换的原因，而他根本就没有定义好这两个概念，只说工业界混用。是我把它们仔细定义之后，找到他们的细微差距，然后用理论结果证明，前辈的直觉是合理的，我的解释更合理。

做理论就是要自圆其说，所以我尝试用各种参数证明三套概念的对称性。最终发现，本来我一直以为Flammability 和 explosibility是对等的概念，后来发现explosibility 和ignitability是对等的概念，两者都是物性参数，不依赖于过程；而Flammability是过程参数，依赖于实验的过程，所以这就是过去200年间，始终没有完整的可燃性理论推出的重要原因，因为太依赖过程了，所以大家的实验结果都不一样，怎么比较呢？美国内务部矿业局BOM花了半个世纪找到的不依赖边界的可燃性测试方法，可是欧洲的测试手段又重起炉灶，结果形成两套测试手段，一套（美国）测试可燃性，一套（欧洲）测试可爆性，自说自话，互不服气，差别就是我在理论上发现的2.14%。

我在可燃性图上找到了很明显的可点性之后，一直想找到可爆性，可是可爆性的概念很模糊，到底在哪里？现在看来异常的简单，可燃区间只有两条切线，一条就是可点性，一条就是可爆性，可是我当时就是看不见，“不识庐山真面目，只因身在此山中”。我是通过最普通的插值法，证明了可爆性直线的临界点就是工业界常用的ISOC，而ISOC就是我期望的可爆性之后，反过来一想，这不就是对称吗？我傻了。本来可以非常直观地作出的发现，我用了最笨的方法，先求解，再证明，再解释。不过这样一来，让我真正搞明白了两套概念之间存在的完美对称性。所以，理论是个大美人儿，看你如何看待她！

表面上，我是在最后成书阶段的两个月中推导了全新的概念和理论，可是为此我已经付出了8年的努力和思考。引导我持续推导的动力，就是对方法上持续寻求简洁、讲求对称、追求美感。奥卡姆剃刀的原理，自然科学领域的工程师是深信不疑的。而仔细定义这三个概念，就是我的剃刀了。找到你的剃刀，这是作科研的灵感源泉。

我的剃刀