張力量聽從了王惠和儲波的意見,決定用剛學會的F語言,將文獻中的力學模型仿真出來。
張力量見文獻中的力學系統(tǒng)含有上千顆微小的球形顆粒,并排成N層M列規(guī)則的六角密排結構的熱力學系綜。每個顆粒都與6個最近鄰的顆粒相互接觸,因此可能存在6個相互作用力,還要考慮實際過程中6個力矩繞圓心的轉動平衡。因此這是一個非常大,相互制衡的力學方程組,要得到最終的解。如果采用代數解析的方法,就必須用迭代法,可是自己顯然還沒學過這種方法;而另一種有效的方法就是用F語言對其進行數值計算,再用繪圖軟件將結果繪制出來。
張力量憑借深厚的數學功底,知道求解這么一個包含上千個力學平衡的方程組,使用矩陣的方法進行數值求解,效率是最高的!于是他把方程式變量前的系數,寫成系數矩陣的形式,并將等式后面的結果寫成同維列向量。
張力量本來以為:只需用F語言把這個矩陣的求解過程編程出來,就可以得到數值結果,但是他發(fā)現了更大的困難,就是方程組中未知數的數量超過了方程數,因此得不到唯一的解。要想得到唯一的解,還必須考慮系綜的邊界條件。
張力量又用了一個月的時間,假定整個顆粒系統(tǒng)被裝載在不同邊界的容器中,并考慮了不同的邊值條件,計算出不同的數值結論。
兩個月后,已是12月中旬,張力量帶著文獻和初步的計算結果,如約來到歐陽教授的辦公室。
歐陽春對張力量這么快就看懂文獻,得出新結論,感到非常的滿意,急忙讓張力量將自己的這些天的科研進展說一說。
張力量一手拿文獻,一手拿白板筆,向歐陽春講解自己對文獻的理解和思考。
歐陽春一邊聽,一邊點頭說:“張力量,你很會思考!你才研一,就能想到這些,已經非常不容易了!其實我給你這篇文獻,并不是想讓你做這個模型,而是對你科研入門的一個考驗!你用了短短兩個月的時間,看懂了文獻,提出了改進方法,并計算出結論,已經具備一名碩士生從事科研應有的素質,看來你的確沒讓我失望!”
張力量驚訝地問道:“歐陽老師,您說這次只是對我科研入門的一次考驗?”
歐陽春笑道:“是的!張力量,你先坐下,聽我慢慢跟你說!”
張力量應了一聲:“好的,歐陽老師!您請說!”
歐陽春首先問道:“力量,你知道我為什么讓你做這個模型嗎?”
張力量搖頭道:“對不起!老師,我不知道!”
歐陽春解釋說:“這是一個最簡單的力學系統(tǒng),從微觀來看,每個顆粒個體之間都有相互作用力,邊界顆粒與外界之間會存在一些未知的作用力。所以系統(tǒng)中每個顆粒之間的力不僅取決于外界,也取決于與它有聯系的其他顆粒!所以這個系統(tǒng)可以做很多有趣的工作,例如:可以優(yōu)化矩陣的維度,提高計算效率;也可以如你思考的那樣,做不同外界因素下系統(tǒng)的力學穩(wěn)定性,但是它是一個大的系統(tǒng),你僅僅計算一次特殊情況是遠遠不夠的,你還需要考慮不同幾何結構和力學結構下的統(tǒng)計平均結果,這樣的效果才有可能更接近于實際!”
張力量聽到這里,提出了自己在計算上的困難:“可是老師,因為整個系統(tǒng)有成千上萬個粒子,因此計算矩陣的維度就會很大,這很占計算內存,計算速度也是非常慢的!我只計算了300個粒子,用實驗室最快的電腦,耗費了8天的時間!如果要計算上千個粒子,可能需要幾個月的時間,如果計算中出現程序錯誤,其改正的時間成本也是非常高的!”
歐陽春安慰道:“力量,你所擔心的這些都不是問題!因為你說的這樣困難,我們可以通過優(yōu)化計算方法,通過計算機CPU的并行計算,來提高計算效率!一句話概括,我們課題組有世界一流的超算中心,所以我們不怕計算成本和效率的問題,只擔心在科研中發(fā)現不了具體的科學問題!就如你這次所發(fā)現的:該系統(tǒng)在結構上存在局限性,方法上需要改進,結論也需要完善一樣,這些問題的發(fā)現要遠比我們的計算結果重要的多!”
張力量見歐陽春不斷地開導自己在科研上要善于發(fā)現問題,善于完善方法,不停點頭道:“歐陽教授,您的話我都牢牢記住了!”
歐陽春沉默了好一會,似乎在做什么為難的決定,他突然問道:“力量,你認真想一想,如果在這個力學系統(tǒng)中考慮更多的生物和社會屬性,它像什么呢?”
張力量沒有想到歐陽春會突然問這樣的問題,他沒有心理準備,只好問道:“歐陽教授,你讓我想一想,可以嗎?”
歐陽春點頭道:“當然可以了,你認真想一想,再回答我!”
張力量想了一會,回答道:“歐陽老師,如果這個系統(tǒng)中的每一個顆粒,都給它們賦予生命和社會關系的話。那他們就是一個個獨立的生命體,那么整個系統(tǒng)就可以放大成一個生物圈!”
歐陽春聽完張力量的分析,又提醒道:“力量,那系統(tǒng)的結構又可以表示什么呢?”
張力量回道:“歐陽教授,我覺得如果把該顆粒系統(tǒng)比作星球的生物系統(tǒng),那顆粒的結構層次就代表了各生命體之間的依存關系!”
歐陽春點頭道:“張力量,你講的不錯,有道理!”,隨后又問道:“那模型遇到的外力和邊界條件又可以看作是什么呢?”
張力量見自己的胡思亂想,沒有遭到導師的否定,反而得到了他的贊同,于是更大膽地猜測說:“歐陽教授,如果把系統(tǒng)看成是藍色星球,其中的顆粒單元代表一個個生命,顆粒的結構代表生命體之間的依存關系,那么系統(tǒng)的外力必然代表了星球外未知力量的入侵,而邊界顆粒則表示星球的守護者,它們首先受到外界的影響,我們可以從邊界顆粒的受力情況,感知外力的大小和作用點,預判出系統(tǒng)內的顆粒受力情況,就如星球守護者可以擋住外星球的入侵一樣,使得人間免受魔界的侵擾一樣?!?p> 歐陽春聽到這里,突然輕輕叩了一下桌子,贊道:“力量,你說的真好!我終于明白了:天罡守護系統(tǒng)的關鍵節(jié)點,在于它與外界相接觸的邊界!只有把邊界問題解決了,才能讓該系統(tǒng)真正發(fā)揮預警和御敵的作用!”
張力量不明白歐陽春在說什么,輕聲問道:“歐陽老師,您說的天罡守護系統(tǒng)是什么?”
歐陽春沒有直接回答,而是笑道:“力量,你這么富有想象力,玄幻仙俠小說一定沒少看?”
張力量不好意思道:“是的,歐陽老師!我小時候特別喜歡看科幻電影和小說,不過現在我更喜歡真實的物理和歷史!”
歐陽春笑道:“力量,沒想到我們師生倆小時候的興趣愛好是相同的。我小時候也喜歡胡思亂想,常常問許多讓大人難以回答的問題:例如,人生前是怎樣的?死后又會怎樣?世上會有仙和鬼嗎?天上是不是住著神仙?燦爛的銀河岸邊真住著牛郎織女嗎?埃及的金字塔是不是外星人的杰作?美洲的百慕大三角是不是地獄的入口?”
張力量見歐陽春講起小時候的事,面帶微笑,似乎又回到了久遠的過去。
歐陽春繼續(xù)講述道:“后來我頭腦里的問題越來越多,大人們已經沒有辦法回答這些古怪的問題!他們?yōu)榱藨段?,就開始編造一些陰暗,負面,有關鬼的故事來嚇唬我,試圖讓我永遠不要問這些不可思議且難以解釋的問題!”
張力量聽到這里,也想起了自己小時候的往事,插話道:“老師,真湊巧!我小時候也曾遇到過這樣的裱事:聽我爸媽說,我小時候在清明節(jié)那天,在墳堆里糊里糊涂睡了一覺,回家后就發(fā)高燒了,當時昏迷了好幾天,米水不進,已經奄奄一息了!后來我爸爸請來了一名驅鬼的道長,用桃木劍做法,在我額頭貼了咒語,方才救了我一命!從那以后我再也不敢到處亂跑了!”
歐陽春一邊喝茶,一邊聽張力量講完故事,點頭道:“看來所有孩子的童年都有這樣的經歷,大人們?yōu)榱瞬蛔屛覀兊教巵y跑,總是用鬼故事來嚇唬我們!后來鬼故事聽多了,我會感到黑暗中有一雙可怕的眼睛盯著我,我會感到非常害怕,不敢一個人走夜路,不敢一個人半夜起來上廁所……,我那時就幻想自己能有一雙孫悟空的火眼金睛,和無所不摧的超能量,識破入侵魔怪的偽裝,拯救人間無數的生命。我就和伙伴一起玩星球守護戰(zhàn)的游戲,我稱自己為天罡超人,是藍色星球一切生命的守護者?!?p> “后來我長大了,選擇了科研道路,我就決定按照自己兒時的想法,打造出一套星球守護系統(tǒng)來,并將其命名為“天罡”!不幸的是我的想法因為太超前,太復雜,充滿太多未知的不確定因素,所以國家對天罡計劃沒有給予支持。直到前不久,國家通過天眼射電望遠鏡發(fā)現了遙遠的太空中可能存在巨大可怕的神秘力量,方才通知我重提天罡計劃。我知道這個好消息后,非常興奮,可是人類社會和自然界是一個非常龐大的相互依存系統(tǒng),千頭萬緒,我也不知從何處下手,只好建議國家在全國1000多座城市的地下,建立涵蓋當地地表,水文,氣象,植被,動物,人文所有信息的計算機超算系統(tǒng)!”
張力量聽到這里,問道:“我們N市也有這樣的天罡守護系統(tǒng)嗎?”
歐陽春見張力量對此事將信將疑,笑道:“當然有了,就在我們N市J山的地下,占地約100000m2,有10000臺主服務器,10000000臺YH-100型超級計算機聯網組成。我們現在就去那看看我們C國最先進、最龐大的地下科研工程吧!”
天下一支歌
天罡星球守護系統(tǒng)是作者虛構的,特此說明!