古人有云:君子不立危墙之下。本文要质疑的是:离得远远的,难道就一定安全吗?
在下图中,有个空旷的大体育馆,一个调皮的小孩,在场馆中心玩弹弓。假设他的弹弓超级威猛,四周墙壁能完美反射弹丸,那么,这个小家伙安全吗?
俄国数学家Bunimovich,一本正经地研究了这种可能性。他认为这孩子比站在围墙下还要危险,被流弹击伤的概率是100%,不管他在馆内哪个位置、哪个角度发射,只是个延时时间长短的问题。
有这么严重吗?好奇的读者,肯定会嘲笑这个俄国人,一定是一个大民科!
然而,官科同行评审他的证明后,一致认为他的结论是严谨正确的,并将这个场馆的几何形状,正式命名为Bunimovich运动场:两个半圆+矩形。

说这是数学问题的话,物理学家可能不服气,这边厢称之为物理上的各态历经Ergodicity,并且还和量子力学扯上了关系。
下面这个动画,证明了那个小顽童,一定会被自己发射的弹丸击伤:

这个连接还给出了另一个动画Robnik桌球台 http://www.juansabuco.com/videos
量子力学也借几何形态,大搞量子混沌研究。下面为一些相关图片:

我在搞工程热物理的研究中,也非常渴望找到有效的3维几何形状,以达到均匀传热的要求。
目前的数学研究成果,还是令我失望的,因为2维的各态历经虽能找到很多几何图案,但3维目前尚未找到一例。
上面那些2D各态历经,本质上可划为无源被动类,即:只要是精心挑选设计的平面几何图案,就无需能源干预,天然具有各态历经属性。
聪明的人类还是想出了很多有效的方法,以有源主动的方式,实现了3维各态历经。
例1:中国式爆米花。为使高压罐内受热均匀,均匀输入能量,让它转起来就行。如下图动画:

例2:烤烧鸡,如下图动画:

就连太阳,也懂得转着行星,文火炖地球呢。
一点启迪:
各态历经昭示我们要居安思危啊。
不要以为远离危墙,就可以肆无忌惮,大环境不对劲时,你照样是危险的。
不要以为你是官科,简单掌握知识就先玩了再玩鸟,而要勤于将理论用于实践,解决工程实际难题;不要以为你是民科,就低人一等,玩着玩着,等你的理论被广泛承认,就成为事实上的官科。
江湖上还有一句经典:30年河东,30年河西,风水轮流转。这也是各态历经啊。
量子力学所说的波粒二象性,是不是也各态历经?
参考文献:
1、Bunimovich Stadium http://blogs.ams.org/visualinsight/2016/11/15/bunimovich-stadium/
2、世界最强大脑-陶哲轩谈Bunimovich stadium:https://terrytao.wordpress.com/tag/bunimovich-stadium/
3、Dynamical Billiards https://en.wikipedia.org/wiki/Dynamical_billiards
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