待到胡教授遛上岸第三条鱼,将鱼放进竹篓,他方才那份垂钓的兴致稍歇,终于按捺不住,借着湖畔这份悠然的氛围,顺势将话头一转,把话题引到数学学问的探讨上。
他侧过头看向身旁的程平安,抬手擦了擦手上沾到的湖水,缓缓开口,准备抛出心中琢磨许久的数学难题。
胡教授将刚钓上来的鱼轻轻放进竹篓,抬手用帕子擦了擦手上的水渍,转头看向身旁的程平安,神色郑重却又带着几分恳切的道:“程同志,有些东西,我想向你请教。”
“胡教授客气了。”程平安手上依旧扶着鱼竿,目光只随意落在水面起伏的鱼漂上,开口道:“咱们只是互相探讨学问而已,谈不上什么请教不请教。有什么问题,你尽管说来。”
胡教授见程平安应允,眼中当即亮起光彩,方才垂钓的闲情暂且放到一旁,微微调整坐姿,将心底琢磨了好些时日的难题娓娓道来。
他说起自己在数理推导时碰上的一处卡点,从模型的建立,到一步步演算过程,连带着推导里出现的矛盾、几种尝试过后全都行不通的思路,全都仔细讲出来。
他说话不急不缓,偶尔还会抬手比划,把公式里的逻辑关系讲清楚。
程平安一手搭在鱼竿上,安静地听着,并不打断。
一边留意水面的动静,一边细细梳理胡教授所说的推导逻辑,等候对方把所有的困惑尽数说完。
说到最后,胡教授往前微微倾了倾身子,指尖在身前潮湿的泥地上,随手画出一串数学符号与方程式。
“程同志,你看这里。我在推导这个偏微分方程的时候,边界条件一加上去,解就出现了奇异点。按照现有的理论,这个区域内应当存在光滑解,可我反复演算三遍,每一次到这一步都会矛盾。我先后换了两种变量代换,都没能消掉这个奇点。”
程平安目光落在泥土上那一行公式,目光静静扫过整套推导。
“你选用的变换思路方向没错,但是变量替换选得太保守了,只做了线性变换,处理这类非线性边界约束的方程,很难根除奇点。”
胡教授眉头紧锁:“我也想过非线性变换,可一旦引入,方程会膨胀得非常复杂,计算量会成倍增加,很容易引入额外的误差。我试过简化,结果解出来的结果和物理模型对不上。”
“那是因为你在简化的时候,直接舍弃了高阶小项。”程平安伸出手指,在泥土上的公式旁轻轻圈出一处:“这里的高阶项,看着数值微小,但恰好就是约束边界的关键,不能直接砍掉。咱们换一组适配这个区域的曲线坐标,把边界直接映射成直线,奇点自然就被挪到定义域之外。”
说着,程平安俯身,指尖顺着泥土,从头重新写下新的变量表达式,一步一步展开偏导数的转换。
“你看,经过坐标映射之后,原方程就可以拆成两部分,一部分是主方程,另一部分是边界修正项。这样就不用硬着头皮在原来的坐标系里面死磕。”
胡教授凑近些,睁大眼睛,顺着程平安写的式子一行行看,嘴里低声默念演算步骤。
看着看着,紧锁的眉头一点点舒展:“啊,原来是这个思路!我之前一直局限在直角坐标系里面思考,压根没有想到换坐标系来重塑边界。”
他拿出随身带的笔记本和铅笔,飞快把这一套变换公式抄写下来,一边写一边提问:“那映射之后,方程的稳定性该怎么证明?我担心变换之后,解会出现震荡。”
“这个简单。”程平安淡淡开口:“用能量估计法,构造一个合适的能量泛函,证明泛函单调递减,就能直接判定解的稳定性。”
他继续在泥地上写下泛函的构造方式,把不等式放缩的关键点一一标注出来。
胡教授边听边演算,中途停下来,指着其中一步不等式:“这里这个放缩,是不是有点太紧了?会不会丢失一部分解的范围?”
程平安微微点头:“你这个问题抓得准。所以这一步要分区域讨论,在靠近边界的内层区域用精细估计,远离边界的外层区域可以放宽条件,分层处理。”
两人一问一答,全然沉浸在数理推演里,湖风吹拂着岸边垂柳,沙沙声响伴着泥土上一行行的公式。
其实程平安早就留意到浮漂接连轻点,有鱼已经咬上了饵,只是他没放在心上。
不过是一条不足半斤的小鱼罢了,不值得为此惊扰胡教授。
对方专程过来,带着满心难题寻他探讨学问,已是十足的诚意,他断不会为了这样一尾小鱼,贸然开口打断胡教授的思路。
胡教授写完最后一行推导,长舒一口气,脸上满是豁然开朗的笑意:“困扰我整整半个月的难题,没想到在湖边聊着聊着就通了。我在教研室翻了不少文献,都没有找到类似的处理手段。”
程平安笑了笑,收回手指:“只是换个角度看待方程而已。很多时候不是题目无解,是我们被惯用的研究框架困住了。”
程平安见胡教授已经顺利进入推导的下一阶段,不再被先前的卡点困住,这才手腕轻轻向上一扬,将那条咬饵许久的小鱼直接拽上岸。
鱼落在岸边的草丛里,噼啪甩着尾巴。他随手取下鱼钩,重新挂上一颗饵料,扬手将钓线抛回湖面,接着和胡教授继续深入探讨。
时光伴着湖面的微风缓缓流淌,转眼就到了中午十一点多。
经过这一番湖边推演,胡教授已经彻底吃透了这道难题的核心思路,前面整套解题步骤也全都了然于心,积压多日的困惑一扫而空。
虽然程平安始终没能等来那条期待中二十斤的巨鱼,但那条十一斤出头的大鱼,用来做一顿午饭已然足够,他心里已经打定主意,中午就吃这条。
“胡教授,要不您先去食堂等着?”程平安弯腰提起鱼篓,把那条最大的大鱼交到胡教授手里拎着,随后将其余渔获尽数倒进湖里,只单独留下体型第二大的一尾。
他抬眼看向胡教授,接着说道:“我去喊丽丽和秋秋,咱们一会儿食堂碰面。”
“好,没问题!”胡教授笑着说道:“我这就去!”