王浩的低呼聲一聲低呼,自然引起了講臺上張教授的注意。
他有些好奇的下講臺,來到了第一排,目光自然而然的落在了李東的那張草稿紙上。
只看了一眼,這位見多識廣的燕大教授就微微一愣。
緊接着,他竟然覺得老臉有些發燙。
自己剛纔還在講臺上信誓旦旦的說,王浩那種利用旋轉60度構造等邊三角形的方法,是切入這道題最高效的解法。
可現在,看着李東草稿紙上畫着的那個帶細線和重物的模型……
他有點後悔說那話了……
他當然看得懂這是什麼,只是在一堂純粹的《幾何與拓撲基礎》課上。
誰的腦回路會突然跳躍到經典力學上去?
這小子居然用極其基礎的受力平衡和重力勢能,硬生生的砸開了這道純幾何極值題的殼。
李東正拿着筆,準備在紙上再順手推演一下,突然感覺光線被擋住了。
他一抬頭,正好對上張教授那玩味的眼神。
“呃……張老師,我這個其實……”
李東剛想開口解釋兩句,張教授卻阻止了他往下說。
“李東,你上去。”
“把你的這個思路,給全班同學講講。”
此話一出,教室裏的同學們面面相覷。
“嗯?怎麼還有更優的解法嗎?”
“這道費馬點問題,不旋轉構造的話,難道直接用解析幾何硬建系去算導數求極值?那計算量不得爆炸啊!”
而坐在李東旁邊的王浩,眼神複雜的看着李東。
作爲天才,他並不嫉妒李東,只是看着室友那種總能跳出三界外、不在五行中的解題姿勢,感到一種深深的無奈。
“天才和天才真的也有差距呀……”
李東無奈的站起身,走向講臺對臺下的同學說道。
“其實就像王浩同學剛纔的解法,那在幾何上確實是最簡單的。”
“但是,我們或許可以換個角度來看待這個問題。”
他在黑板上畫了一個類似桌面的平行四邊形,然後在上麪點了A、B、C三個點。
“假設,我們現在有一張絕對光滑的水平桌面,在桌面上對應着題意,打下A、B、C三個小孔。”
“忽略掉一切繩子質量、桌面摩擦和空氣阻力。”
“然後,我們取三根長度均爲L的細線,將它們的上端在桌面內打個死結,也就是點P。”
“下端分別穿過這三個小孔,並在每一根細線的末端,各懸掛一個質量均爲m的等重砝碼。”
隨着李東的畫圖和描述,臺下的學生們腦海中不自覺的浮現出了一個生動的物理力學模型。
李東繼續在黑板上寫到。
“以桌面爲零勢能面,向上爲正方向。”
“那麼穿過小孔A的那根細線,它下方懸掛的砝碼高度,就是-(L - PA)= PA - L。”
“它的重力勢能就是mg(PA - L)。”
“同理,三個砝碼的總重力勢能Ep,可以表示爲:
【Ep = mg(PA - L)+ mg(PB - L)+ mg(PC - L)】
【即:Ep = mg(PA + PB + PC)- 3mgL】
寫到這裏,李東用粉筆在(PA + PB + PC)下面畫了一條橫線。
“根據物理學中的勢能原理,系統靜止達到穩定平衡時,重力勢能最低。”
“而在這個公式裏,m、g、L都是常數,所以當系統勢能最低時,對應的必然是PA + PB + PC取得最小值。”
“那麼,當系統達到平衡狀態時,桌面上的那個結點P,受力情況是怎樣的呢?”
“它在桌面上受到三個來自細線的拉力作用而平衡,三個拉力大小均等於砝碼的重力mg。”
“要使三個大小相等的共點力合力爲零,它們之間的夾角必須完全相等。”
李東說出了最後的答案:“即角APB =角BPC =角CPA = 120度。”
整個階梯教室安靜極了。
用物理學的能量視角去求幾何線段的極值。
嚴格從純數學的角度來說,這種方法是有些投機取巧的,甚至稍微偏離了數學推導的嚴謹性。
但它震撼人心的地方,恰恰在於那種跨學科的降維思維。
幾何法的最大難點,在於“靈感門檻”——爲什麼偏偏要想到旋轉60度去構造等邊三角形?如果沒有大量的做題積累,很多新手會完全卡死在這裏,找不到構造的方向。
但物理法用的是“重物自然下垂找平衡”的生活常識,不需要硬憋幾何技巧,直覺上就能直接理解,理解的門檻反而更低。
更重要的一點是,通用性。
幾何法只能解決3個點的費馬點問題,一旦拓展到4個點、甚至N個點的極值問題(比如N個點的廣義費馬點問題),幾何構造會變得極其複雜,甚至無法實現。
但物理法卻可以直接推廣。
多一個點,就在桌面上多鑽一個孔、多掛一個等重的砝碼。
平衡狀態的結論依然成立!
它從本質上抓住了“極值=勢能最低”的核心邏輯。
在未來的科研道路上,面對複雜的課題時,往往不是爲了學術而學術,而是爲了解決實際落地的問題。
能跳出單一學科的桎梏,抓到解決問題最高效的工具,這纔是最頂級的科研直覺。
而李東現在的思維,顯然已經領先了這羣同齡的天驕們很大一段路程了。
臺下的同學們看着黑板,突然有一種茅塞頓開的感覺,李東這一課確確實實讓他們收穫很大。
這種全新的思路,讓他們隱隱感覺到,以後在做科研時,或許可以少走很多彎路。
“看這個切題的角度,李東的物理應該也不錯吧?”有人忍不住小聲嘀咕了一句。
坐在第一排的王浩聽到這話,在心裏淒涼的“呵呵”了一聲。
“你們恐怕不知道,這傢伙開學第一天就在寢室裏說,他最喜歡的就是物理!”
以前王浩還以爲李東是虛張聲勢,但現在,這已經是第二次被李東用物理方法解決數學問題給震撼到了。
他是真的信了!
“叮鈴鈴……”
張教授看着講臺上的李東,雖然被李東打了臉,但是眼中依然掩飾不住的欣賞。
他沒有再長篇大論的總結,只是重重的拍了拍李東的肩膀,留下了一句簡短的評價。
“你很好。”
說完,張教授拿起講臺上的保溫杯和教案,宣佈下課,轉身走出了教室。
走在理科教學樓長長的走廊上,張教授回想着剛纔那一幕,無奈的搖了搖頭。
“同學們呀,你們的心氣可要保持住呀,我是盡力了。”
然後想想到了數院院長劉若傳,私下說要把李東拐過來。
“小劉啊小劉,你把握不住的。”
張教授在心裏暗自得意。
“這種跨越學科邊界、不拘一格的野性思維,教這種學生的工作,到底還是得靠我們這些經驗豐富的老教師來壓陣啊!”
他揹着手,正得意着。
腦子裏突然又閃過了最近院裏傳得沸沸揚揚的那個八卦——“劉若傳極有可能成爲國內首位80後院士”。
想到這裏,他又長長的嘆了一口氣。
“唉……爭不過啊,現在的年輕人,真是一個比一個猛……”
這裏小橘給大家抱歉了,昨天因爲發了一章重複的內容,給大家造成了不好的體驗,所以這一章免費送給大家,抱歉了,下次我會小心點的。orz