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X教授是大牌教授,海外华人数学家中的翘楚。前天有幸再次请他来给我们的师生作了一次报告,报告的题目是《混合型方程与高维守恒律》,主要介绍Navier-Stokes方程,属于高级科普。X教授很善于表达,报告很精彩,不仅介绍了Navier-Stokes方程的基本理论、最新动态、存在的问题,还介绍了它在飞机制造中的应用。
本文与他介绍的内容有关,但如果有什么错误,完全是我错误的记忆造成的,文责自负。
据他介绍,飞机制造一般需要三个过程,风洞试验、设计、试飞,风洞试验的成本惊人,一次风洞试验需要花费数千万美元。波音737经过了八十多次风洞试验,设计则花了长达十二年的时间,试飞了三十多次。他还说空客的研制则快了很多,不仅风洞实验只进行了十多次(还是三十多次?),设计也仅花了三年的时间,不得不归功于理论的发展,特别是数学发挥了很重要的作用。
十九世纪,科学家们看到理论流体与工程实际相距甚远,试图给欧拉的理想流体运动方程加上摩擦力,Navier、Cauchy、Poisson、Stokes等人均以不同的方式对欧拉(Euler)方程进行了修改,Stokes首次采用了粘性系数$\mu $,这些描述粘性不可压缩流体动量守恒的运动基本方程称为Navier-Stokes方程。这类方程虽然出现在十九世纪,但迄今为止,人们对它的了解还很有限。科学家们相信,无论是起伏的波浪追逐着小河中穿梭的一叶扁舟,还是湍急的气流追赶着高速飞行的喷气式飞机,奥秘都隐藏在Navier-Stokes方程的解当中。因此理论上最根本的挑战是数学。
Navier-Stokes方程是粘性流体力学中最复杂的方程之一,求解十分困难,直到今天,人们知道的解十分有限,只在一些非常简单的情形下知道精确解。在某些情况下,可以简化而得到近似解。
报告后,我谈了两点感想:“大牌教授与小牌教授有个很显著的差别,大牌教授往往能将一个很复杂的概念用非常直观、通俗易懂的语言表达出来,让大家都能听明白,用一句文绉绉的话讲就是‘举重若轻’,相信大家听了X教授的报告后会深有感触。小牌教授则喜欢将一件本来很简单的东西讲得非常复杂、抽象,让人莫测高深,也用个文绉绉的词来形容就是花里胡哨。”我自嘲道:“我经常给本科生讲课,大多是些很简单的概念与理论,但经常让很多学生听不懂,不知我是不是这样的小教授。”接着我讲了另一个感受:“我发现一个很奇怪的现象,非数学专业人士往往对数学更感兴趣,数学专业的学生甚至老师则常常对数学没有感觉,为什么会出现这样的现象?我想不外乎这样的原因,非数学专业人士在他们的研究工作中经常需要数学,而他们总觉得数学不够用,恨当初学的数学太少。数学专业的学生与老师总是局限在数学的圈子里,两耳不闻窗外事,不知道外面的世界是什么样,也不知道外面的世界与数学到底有什么关系,正所谓闭门造车,久而久之,认为数学没用也就很正常了。今天X教授的报告好比给我们打开了一扇门,让我们看到了外面的世界,我相信对于我们重新认识数学无疑是有帮助的。”这段话我是有感而发,我教过不少学生,很多人最后逃离了数学,也带过好几个非数学专业出身的研究生,这或许可以称为数学界的“围城”现象。
现在有一种很可怕的现象,很多学生对学习麻木不仁,弄不清他们到底对什么感兴趣。上周给本科生讲三次数学危机,听课者有一百九十多人,刚开始教室里吵吵闹闹,我大声说道:“请大家安静,先给我十分钟时间,如果十分钟之后大家觉得我讲得枯燥乏味,大家可以继续开茶馆。”同学们还算给面子,教室里一下子鸦雀无声。我讲了大概四十分钟左右,感觉越来越糟糕。教室里一直很安静,可不少同学似乎不是来听课的,从一开始就趴在桌子上睡觉,有些则在玩手机。我实在忍不住了,中断了讲课:“我发现大家对我的课似乎没有什么兴趣,我不知道你们到底对什么感兴趣。”接着,我讲了过去看到的许多不正常现象,对现状表示了严重的担忧,我想起了某大学那个不接受保送研究生、后来去农村寻找真正教育的学生发的帖子。最后我对学生说:“如果你们觉得听我的课一无所获,我赞成你们开小差甚至起哄、罢课,可我的感觉是你们似乎对任何事情都不感兴趣,这让我十分担忧。作为地方高校的学生,在未来求职的道路上已经处于劣势,我们努力了未必有出路,但如果不努力就一定没有出路,希望大家好好反省一下。”我义正词严的一番话使得课堂气氛一下子严肃了起来。同学们再也不敢开小差了,可是我的感觉并没有因此而好转。两节课终于结束了,虽然同学们给了一片掌声,但我一点也高兴不起来。从教几十年,从未遇到过这种场面,我的心情越来越沉重:“学生无罪,可这是谁之罪?”
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