《穿越五零國家送我去留學》第341章 蝴蝶效應(1)

作者:桃李春風一杯酒丶·4個月前

龐特里亞金看不見卷子,但是在時珈一沒有進來的時候,他的助理就己經念過一次答案了。

而且,這些題目幾乎都是他們幾個教授出的,對於解答過程和結果是瞭如指掌。他主要還是要知道學生的解題思維。

“你就是蓋爾範德那個老傢伙看好的學生?讓我聽聽你的見解吧!”

“就說最後那道題。你用了約化質量、能量守恆、積分法算出時間T。那你為什麼要把二體問題轉化為單體問題?”

時珈一心裡本來還有些緊張,但龐特里亞金的語氣聽起來像是對她有什麼意見似的。

這一點反而激起了她的好勝心,把緊張沖淡了大半。

“院士,如果分別分析兩個星球的受力情況,方程組會非常複雜且難以解耦。”

沒有這一步,這道題的計算難度會成倍增加,考試是有時間限制的!

“但為了簡化問題,引入質心參考系和約化質量μ= m1*m2/(m1+m2) 後,兩體相對運動可以降維成一個等效的單體問題。原系統的相對位置向量就是這個等效質點的位矢。這個轉化本身基於牛頓第二定律和牛頓第三定律的對稱性。兩者的受力大小相等、方向相反,相對加速度只取決於相對位置和約化質量,從而解耦出相對運動的獨立方程。”

如果她不轉化,就得同時盯著兩個星球。得算出A往左跑了多少,B往右跑了多少,而且它們質量不同,跑的速度也不一樣。

“哼,把相對運動說得這麼輕巧。”

龐特里亞金雖然語氣依舊冷淡,但眼底的輕視消散了幾分:“那你積分的時候,遇到r趨近於0的奇點怎麼辦?”

時珈一反應很快:“令u=r/L做無量綱化,積分變成∫?1√【u/(1-u)】du,然後用三角換元u=sin2θ,得到定積分值為π/2。”

“雖然物理上它們撞上的一瞬間模型會失效,但在數學上,這個時間是有限的。”

龐特里亞金追問,甚至有些咄咄逼人:“那你有沒有想過,如果系統不只是這兩個星球,還存在第三個微小擾動,你的約化質量法還成立嗎?”

這道題超綱了,明顯不是大學生競賽的範疇,甚至觸及了天體力學。

時珈一幾乎可以確定,他是故意的。

服了,論莫名其妙招惹了一位大佬?

她沉默了幾秒,理了理思路後開口:“院士,如果第三體的質量遠小於前兩者,可以用微擾法處理,在原解的基礎上加上一個攝動項。如果質量相當,那就是著名的三體問題.........目前沒有精確解析解。”

如果太空中只有兩個天體,比如太陽和地球,牛頓的萬有引力定律可以完美解決。

它們的運動軌跡是非常規律的,通常是橢圓形,可以用公式極其精準地預測它們未來幾億年的位置。

但一旦加入第三個天體,情況就徹底失控了。

三個天體之間的引力會互相拉扯干擾。根本無法找到一個通用的數學公式,來準確算出這三個天體在任意時刻的位置。

哪怕一開始的測量只有一丁點極其微小的誤差,隨著時間的推移,這個誤差會被無限放大,導致最終預測的結果和實際情況天差地別。這也是著名的蝴蝶效應。

想到這裡她頓了一下,語氣帶著諷刺補了一句:“龐特里亞金院士,您研究最優控制理論,應該比我更清楚非線性系統的攝動方法適用範圍是有限的。”

房間裡安靜了一瞬。

左邊那個年輕的助理抬起頭看了時珈一一眼,又飛快地低下去。右邊那個寫字的助理也頓了一下,繼續寫。

龐特里亞金雖然看不見時珈一的表情,但正因為失明的緣故,讓他對情緒格外敏銳!

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