現(xiàn)在,美國普林斯頓高等研究中心的數(shù)學家羅伯特
麥克菲爾森和猶他大學的材料學家大衛(wèi),斯若羅韋茲解決了這一問題。盡管氣泡表面的彎曲形式可以十分復雜,但是,麥克菲爾森發(fā)現(xiàn),通過一個拓撲學的概念——歐拉特征數(shù),就能夠簡潔地描述曲率。斯若羅韋茲表示,“有了這個認識,我們就能更快地完成其余的部分!
在歐拉特征數(shù)的基礎上,麥克菲爾森和斯若羅韋茲創(chuàng)造了一個抽象概念“平均寬度”,利用這一概念,研究人員可以對任何物體進行計算而不用考慮它的具體形狀。他們在論文中指出,在三維空間中,氣泡不同表面之間交界邊緣的總長度如果超過平均寬度的6倍,那么氣泡將會膨脹;反之,氣泡則會收縮。
研究人員證實,他們的結(jié)論簡化到二維空間時就是馮.諾伊曼提出的規(guī)律,并且已經(jīng)將這一結(jié)論推廣到4維甚至更高維的假想氣泡。
斯若羅韋茲說,“新發(fā)現(xiàn)的這一規(guī)律非常普遍,它將改變我們對幾何物體的認識方式!彼J為,新的發(fā)現(xiàn)將可以幫助科學家研制出更持久更有效的材料,并將它們應用于機翼、微處理器乃至核反應堆。
美國西北大學的應用數(shù)學家海蘭菲爾德表示,之前許多研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了氣泡變化經(jīng)驗性的規(guī)律和關(guān)系,一般都是考慮氣泡的面數(shù)。而最新研究得出的精確結(jié)論為這些規(guī)律找到了堅實的理論基礎。不過,科學家還需要進行更為艱苦的工作,那就是要精確描述泡沫整體結(jié)構(gòu)隨著氣泡消失與合并的變化規(guī)律。
2007-05-09
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