来源:科学网 发布时间:2024/2/23 14:44:15
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用数学,改变你对温度的理解|中国科学院院士汤涛导读《热的解析理论》

直播时间:2024年2月24日(周六)20:00

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【直播简介】

新春佳节,家家户户吃饺子。一盘热气腾腾的饺子是如何煮熟而不破的呢?各家有各家的小妙招。如果从科学的角度探究这个问题,就需要了解“热”这门学问。煮饺子的过程可以说是个具象的热学问题,火、锅、水、空气、饺子皮、饺子馅等之间的热都在相互作用。

法国数学家、物理学家傅里叶(Jean-Baptiste-Joseph Fourier)认为,和重力一样, 热贯穿在宇宙间的一切物质之中。热的作用服从一些不变规律,如果不借助数学分析就不可能发现和解释这些规律。

傅里叶最突出的科学贡献在于他对热传导问题的研究,他将物理问题数学化,并引入强有力的数学分析工具,提出了著名的傅里叶级数和傅里叶变换,从而开创了数学和物理研究的全新局面,深刻地影响了19世纪乃至20世纪的数学物理学以及数学各领域的发展。

此外,傅里叶变换的价值还体现在现代生活的各个领域,如图像和音频的压缩和处理、语音识别及人工智能、核磁共振医学扫描等,傅里叶变换的应用无处不在,甚至“万物皆可傅里叶”。

《热的解析理论》是记载傅里叶级数与傅里叶变换诞生的重要著作,牛顿以《自然哲学之数学原理》让人类通过方程精确理解世界,那么,傅里叶的《热的解析理论》则突破了牛顿《原理》所规定的理论力学范围。

本书也是表现数学美的典型杰作,傅里叶级数犹同用数学语言谱写的一首长诗,物理学家、数学家麦克斯韦曾称颂它为“一首数学的诗”。

傅里叶痴迷热学,还最早发现了地球的温室效应。但他过于迷信于此并认为热能包治百病,据传在一个夏天,他关上门窗穿上厚厚的衣服,坐在火炉边。于是他被活活热死了……为了纪念傅里叶的贡献,1889年,他的名字作为72位先贤之一被刻在了埃菲尔铁塔上。

本周六晚八点,计算数学家、中国科学院院士汤涛,浙江大学数学学院教授、诗人、作家蔡天新,浙江外国语学院教授贾随军,一起导读《热的解析理论》,从数学的角度理解温度的意义,了解一生传奇的傅里叶。

【嘉宾简介】

汤涛

计算数学家,教育部长江学者讲座教授,中国科学院院士,欧洲科学院院士

在双曲型方程计算方法误差分析、微分方程谱方法理论、微分方程自适应算法、相场模型的高精度算法、以及计算流体力学等领域的研究工作具有广泛影响。

1987年获得英国Leslie Fox数值分析奖,2003年荣获冯康科学计算奖,2007年获教育部自然科学奖一等奖,2016年获国家自然科学奖二等奖。2018年,被国际数学家大会邀请作45分钟报告。长期致力于数学文化的普及和推广,曾担任多个国际数学期刊主编或编委,创办《数学文化》并担任联合主编。

蔡天新

浙江台州人,曾是少年大学生,山东大学理学博士,浙江大学数学学院教授。他提出了形素数和加乘方程的概念,而有关新华林问题的研究被英国数学家、菲尔兹奖得主阿兰·贝克赞为“真正原创性的贡献”。

读研期间缪斯的偶然光临催发了他的诗情。至今已出版文学、学术和普及著作30多部,并有外版著作20多部(含英文版7部)。2013年和2019年,他先后获得贝鲁特Naji Naaman诗歌奖和达卡Kathak诗歌奖。2013年,他的著作《难以企及的人物》获得教育部人文社会科学研究优秀成果奖。2017年,《数学传奇》荣获国家科学技术进步奖;2018年,“科学与人类文明”课程获得国家教学成果奖。2018年和2022年,《数学简史》和《数学与艺术》获吴大猷原创科普著作佳作奖。2020年,入选当当网第8届影响力作家。

曾受邀央视“朗读者”节目、美国爱荷华大学国际写作计划、东京俳句诗歌奖评委、中瑞艺术交流项目评委、巴格达“阿拉伯文化之都”庆典特邀嘉宾,现为中国数学会“数学文化”论坛学术委员委员、中国社会科学院国际文化书院顾问、上海《科学画报》顾问、“知识分子”专家委员委员、意大利NUMTA科学委员委员。新千年以来,应邀在普林斯顿大学、伦敦经济学院、澳洲国立大学、新加坡国立大学、秘鲁天主教大学、内罗毕大学等6大洲数十所名校,国内200多所大中小学,以及书店、图书馆等做公众讲座。

贾随军

浙江外国语学院教授,硕士生导师。浙江省中青年学科带头人。主要从事近现代数学史、数学课程与教学论等研究。曾主持国家自然科学基金研究项目“傅立叶分析的历史研究”。在《ZDM–Mathematics Education》《自然辩证法研究》《自然辩证法通讯》《课程教材教法》《数学教育学报》等刊物发表论文30多篇。

 
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