平心而论,热力学在物理学分支中不算是难的,当然也不简单。
原因就在于它极度反直觉,各种概念的抽象度简直拉满。
好在它的数学工具比较简单,主要就是微积分和基本的概率论,只要摸透各个物理量之间的导数、偏导关系,顺着热力学基本定律往下推,大部分结论都能顺理成章地出来。
现在,徐生洲成功补上了它的短板。
加入代数几何之后,它的数学难度直接原地飞升!
听起来有点像沙雕笑话,就好比说我国生物学家苦心钻研 30余年,终于成功培育出抗寒蚊子。这种蚊子冬天也能出来咬人,填补了我国冬天没有蚊子的空白。目前该名生物学家已被拘捕。
徐生洲现在还是好好的,但下面听课的那帮人脑浆子都要沸腾了。数学专业的很难吃透热力学那些概念,物理学专业的根本弄不到课件里那些公式究竟是什么意思。一个个就像蹦上了河滩的鱼,张嘴奓腮努力榨取空气中的氧分子,好让自己多苟延残喘几秒钟。
徐生洲也知道“入界宜缓”的道理,十多分钟讲完第一小节就停了下来:“刚才相当于是入门的绪论,相对比较简单,大家应该都能理解吧?”
下面瞬间炸开了锅:“不能!”
“感觉就像听天书!”
“徐老师,能不能再讲得细一点?”
徐生洲挠挠头,心道真有这么难吗?不都是显而易见的吗?
不过他也很清楚,这是在上课,不是在大会上报告自己的研究成果。报告成果的时候,大多数人听不懂是常态,只要有少数人认可就行,能听得有收获的那就是天大的造化。但上课不同,必须要让大多数人听懂弄会,才算是合格!
徐生洲只好耐着性子把课件退回到第一页:“这一页应该都能明白吧?”
事实证明,他还是太乐观了。
话音刚落就有人举手:“徐老师,Birkhoff的个体遍历定理和von Neumann的均值遍历定理我都可以理解,它们都严格的数学证明。可N个粒子的牛顿方程是高维非线性哈密顿系统,根本无法解析求解啊!”
——此人一定就是数学专业的。
“徐老师,众所周知遍历破缺是常态,像玻璃态、自旋玻璃、无序系统、亚稳态相变系统,都是自发遍历破缺,因为它们的相空间分成互不连通的区域。怎么能在这些系统里适用遍历理论呢?”
——此人应该是物理学专业的。
徐生洲捏了捏眉头,不得不再次调低自己的心理预期。
本来他是想着借授课之机,在物理学系找到一两个能学懂的学生,替自己把空间遍历理论发扬光大,现在看来似乎有些奢望。他看向满教室的听众:“有没有人觉得第一页没有问题的?请举手。”
偌大的教室瞬间安静下来,几十道目光你看看我我看看你,却没有一个人举手。
良久,才有一只手犹犹豫豫地抬起来:“徐神,我大致能明白你的意思。”
徐生洲看过去才发现,原来是自己的小师弟卢嘉阳:“哦?你说说看?”
卢嘉阳站起身:“刚才大家提到的两个问题,刚好就是徐神要用代数几何工具解决的核心。先说第一个,无法解析求解也没关系,我们不需要拿到每个粒子的精确运动轨迹,只需要证明高维哈密顿系统在相空间上对不变测度的遍历性成立,代数几何里的环面纤维化方法,刚好可以帮我们完成这个拓扑层面的存在性证明,不需要具体求解每个方程。”
待得到徐生洲点头认可后,他才接着说道:“至于遍历破缺的问题,徐神的这套框架本来就没有要求全相空间连通,我们只需要把每个连通的相空间区域单独拿出来,把每个区域上的遍历不变测度用黎曼-罗赫定理做指标分解,自然就能得到每个区域上的平衡态分布,反过来还能帮我们更清晰地刻画遍历破缺的边界,反而比以往的近似处理方法更精准。”
徐生洲老怀大慰,果然年轻的脑子就是好用:“很好!很不错!请坐下。——嘉阳同学说的大差不差。其他人暂时不理解也没关系,那我们就从最基础的地方从头捋起,先把什么是遍历,遍历和热力学的关系说透,再往下走。”
本来徐生洲为了这两个课时的课程准备了60多页的课件,结果两节课下去,连20页都没有讲完,他自己也累得够呛,还不能保证学生们都能听懂。
回到办公室,徐生洲一边狂饮矿泉水来滋润干燥嘶哑的喉咙,一边诚恳地向衡平道歉:“你说得对,我现阶段可能确实不适合给本科生上课。”