第99章 國王與數學
現在的瑞典和挪威還是聯合王國,所以奧斯卡二世同為瑞典和挪威國王。
他的母親是大名鼎鼎的古斯塔夫的後裔。
身為國王,奧斯卡二世非常熱衷科學,他在北歐最古老的大學烏普薩拉大學上學時,修讀的便是數學。
所以這位國王才會有閒情逸緻搞了個數學問題懸賞,還有專門的皇家數學顧問。
他拿過來列夫勒呈上來的信,具體的計算過程雖然也不是特別能看懂,但是大體知道應該是正確的,雖然全文很大篇幅都在探討為什麼三體問題無精確解,但最後還是給出了幾個特解。
對此奧斯卡二世比較滿意,因為這個時代的數學,最喜歡的就是確定美,你要是上來就告訴他無解,對方可能覺得你是個不懂的騙子。
李諭的回答也是用了模型簡化的辦法,眾做周知,三點構成一個面,所以三體問題完全就可以簡化為平面問題進行分析。
作為一個動力學系統,三個點中的每個都有位置兩個自由度、速度兩個自由度,一共4個自由度。三個天點就是12個自由度。
其實當年龐加萊的論文,主要結論之一就是通過不變積分證明了三體問題中只有三個守恆量:能量守恆、動量守恆、角動量守恆。
這三個守恆量只能降下來六個自由度,剩下六個還是無解,因而他說三體問題無解。
或者換一種好理解的表述,三體問題的方程組畢竟是可以列出來,是三個微分方程組成的方程組。
既然方程組是確定的,理論上只要給定初始條件,的確可以算出下一時刻的位置、速度、方向,或者簡單點說位置矢量。
但是,問題就在「但是」上,方程組中表示時間和位置矢量的是dt和dr,學過微積分的都知道,這是個無窮小量。
哪怕是超級計算機,也不可能真的取一個無窮小量進行計算,所以隨著時間推移,誤差會越來越大,大到你根本不可能去預測。
這其實就是混沌。
李諭通過三體問題,繼續往前一步探討了一下混沌,當然,由於是數學懸賞,所以他只是比較淺顯的帶出了這個問題。
也正是混沌的出現,他才敢說未來太陽系也會亂,只是由於混沌的緣故,時間無法預測。
——畢竟是數學嗎,就是一種純理論上的推演。
領導就喜歡看結論,而且越引入注目越好。
不過李諭的給的結論還是有點太出乎意料,奧斯卡二世問數學顧問列夫勒:「這篇回答有沒有問題?怎麼一會說沒有解,一會又說有解?」
列夫勒激動道:「陛下,您問到的就是最精彩之處,這個叫做李諭的中國人思維實在是縝密,按照他給出的微分方程組,的確是無法求解。但是他又能在複雜的無解方程中找出特解,這就是過人之處。」
奧斯卡二世有點聽明白了,「那他提到太陽系會亂,也是真的?」
列夫勒說:「這是比較高深的學問,但是他給的回答太短,我目前看不出太多所以然。但關於混亂,他提到可以用雙擺來模擬。他說可以做十個雙擺,同時同位置放下,超不過八九次擺動,就會完全混亂。」
李諭為了證明自己的結論,正好拿出雙擺這個最簡單的混沌體系。
奧斯卡二世不解:「雙擺?我只知道單擺。」
列夫勒說:「我也沒有做過類似的實驗。」
奧斯卡二世說:「單擺我知道,不就是鐘錶里的。單擺的周期公式我在讀書時學過,怎麼可能多加一個擺就無法預測?而且似乎雙擺系統要比三體問題還簡單十倍。」
「陛下,我也有有此疑問,作者李諭似乎也預測到了我們的疑惑,所以他言明可以自行製造雙擺進行比照實驗。」列夫勒說。
奧斯卡二世問:「製作雙擺複雜嗎?」
「不,」列夫勒說,「雙擺的製造很簡單,今天我就可以安排人員做好十個雙擺。」
奧斯卡二世明顯對這個簡單又不可思議的數學問題產生了濃厚興趣,「儘快點,我要親眼看看!」
雙擺是生活中最常見的混沌系統,製作起來很簡單。
瑞典皇家科學院自己就有實驗室,關於單擺的實驗設施有一大堆,只需要簡單改改擺長,再加一個擺就可,所以沒多久就做好了十個一模一樣的單擺。
外形自然不可能完全相同,但擺長是完全一樣的。
斯德哥爾摩皇后島,瑞典王宮卓寧霍姆宮。
列夫勒在王座前擺放下十隻雙擺,然後由十名侍者豎直拉起在同樣的位置。
列夫勒很細心,仔細糾正了每個人的手勢和位置,確保一會兒鬆開時擺動完全一樣。
一直到他感覺沒有問題時,才對國王奧斯卡二世說:「陛下,可以開始了,您下令吧。」
奧斯卡二世感覺很新奇:「就算是真的擺動不一樣,最多也就是幾名侍者鬆手時間細微的誤差而已,怎麼能說『混亂』一詞?列夫勒,伱認為哪?」
列夫勒也贊同奧斯卡二世的觀點:「理論上的確如此。」
奧斯卡二世清了清嗓子,「你們十個務必要動作一致,聽我口令,三、二、一、放!」
十名侍者同時鬆開手中的擺球。
一下、兩下、三下,擺球的擺動步調似乎完全一致。
奧斯卡二世嘴角微微上揚,「我就說嘛!」
四下、五下、六下,依然看不出什麼不同。
連列夫勒都有點不明所以,但是李諭頂著這麼大的光環,應該不會信口開河吧?
七下、八下……
等等!
第七下擺動時還差不多的步調,但就在跳入第八下時,十個擺球走向完全天差地別,相互之間幾乎毫無關係!
再後來的擺動更是雜亂無章,十個雙擺完全是各不相同,無論如何也看不出是同時開擺。
奧斯卡二世揉了揉眼睛:「我剛才看到了什麼?不會看錯了吧?」
列夫勒也愣住了,「亂了,真的全亂了!」
「我要是沒數錯,僅僅過去了七八下,怎麼就成了這個樣子?」奧斯卡二世大為吃驚。
列夫勒立刻叫停:「再來一次!」
第二次列夫勒更加認真,為了排除剛才是侍者放手動作不一致的問題,甚至讓國王選了十名衛兵,他們經常受訓練,動作整齊劃一。
但即便如此,在國王奧斯卡二世口令下,雙擺同時放下依然會在跳動七八下後完全走向混亂。
奧斯卡二世連做了十來次試驗,結果完全一樣。
其實別說人為操作,後世計算機模擬五十個初始速度僅相差百萬分之一的50個雙擺,在十次左右的擺動後,都已經亂成麻。
這下奧斯卡二世和列夫勒真是服了!
「為什麼會這樣?」奧斯卡二世也算是數學本科畢業,完全無法理解眼前的一切。
列夫勒身為皇家數學顧問,同樣無法回答國王的問題,只是震驚道:「嘆為觀止!我根本無法用現有的知識詮釋,他又給我們開了眼界。」
奧斯卡二世拿起李諭的文章,僅僅十幾頁紙,後面關於「太陽系會亂」的論述也沒幾頁,看了好幾遍也看不出什麼。
「難道我的數學知識如此落後了?」奧斯卡二世把李諭的信拿給列夫勒,「列夫勒,你給我解釋解釋。」
列夫勒攤了攤手:「國王陛下,這篇文章我同樣已經看過好幾遍,確實沒有完全看懂其中深義。」
「那如何是好?」奧斯卡二世苦思冥想。
列夫勒腦子轉的很快:「陛下,我們可以向他約稿,甚至可以專門為他頒個數學獎章。」
「數學獎章?」
「對的,陛下!我們已經設立了諾貝爾物理學獎、化學獎、生理學獎、文學獎及和平獎,但唯獨還沒有數學獎。」列夫勒一語道破。
「嗯,有道理。」奧斯卡二世點點頭,自己身為一個數學家,但是自己國家所主導的諾貝爾獎卻沒有數學獎,的確挺難以讓人理解。
當然,諾貝爾獎的獎項設置完全是遵照的諾貝爾遺囑。
雖然很多人懷疑諾貝爾獎不設數學獎是他個人的情感原因,實際上並不是,真的完全是由於諾貝爾的科學觀念導致。
諾貝爾在16歲時就終止了公立中學教育,也並沒有繼續上大學,而是從一位優秀的俄羅斯有機化學家那裡接受了一些私人教育。
事實上,正是這位俄國有機化學獎在1855年把諾貝爾的注意力引向了硝化甘油。
諾貝爾作為19世紀下半葉典型的天才發明家,他的發明需要材料、果斷和直覺,但不需要什麼高等數學知識。
當時的化學領域實驗確實如此,所以諾貝爾的數學知識可能不超過四則運算和比例率,差不多也就是現代初中數學水平。
不過化學後續的發展很快,在諾貝爾死後沒幾年,諾貝爾獎就根本不可能忽視數學的影響。
列夫勒說:「國王陛下,現在德國、英國、法國的數學蒸蒸日上,我們完全可以先下手,讓李諭給我們寫篇數學論文。」
「就這麼辦!」李諭前段時間的新聞他還歷歷在目,今天他論文上僅僅幾句話提到的實驗都如此包含奧妙,的確是值得約稿!奧斯卡二世拍板道:「直接發電報,就讓李諭詳細解釋解釋雙擺和太陽係為什麼會亂的問題。論文收到後你親自找幾位頂尖數學家審稿,如果通過,我也要親自為其授獎。」
列夫勒問:「獎金的設置?」
奧斯卡二世傲然道:「和諾貝爾物理學獎或者化學獎一樣,也是15萬克朗!不過錢當然不會走諾貝爾基金會,這是我們皇室自己提供的獎金。」
好傢夥,真是大手筆!
列夫勒又問:「這次數學懸賞?」
「當然獎項也要頒給李諭。」奧斯卡二世道。
數學懸賞的獎金是2500克朗,折合白銀大概是350兩。
但是15萬克朗就真的不得了,足足有2.1萬兩白銀!
這是個超級大的數字。
所以諾貝爾獎能從第一屆就能如此璀璨奪目,吸引所有頂尖科學家關注,成為世界頂級科學獎項,完全是從一開始就給的真心多!誠意太足了!
那時候根本沒有什麼科學獎項做到如此程度,自然吸引了絕大部分科學家和科研組織的關注。
如果放到現在看,當年的15萬瑞士克朗差不多是如今的640萬RMB左右,再考慮當年相對匱乏的物資,實際購買力還要遠超640萬,畢竟當時可以花錢的地方終究遠沒有二十一世紀這麼豐富。
不得不說諾貝爾真的有錢,他遺囑中留下了總共3100萬克朗給基金會。
既然是叫基金會,你可以理解為把投資掙的利息或者收入用來發獎金,這也是為什麼諾貝爾獎發了100多年還沒有花光的原因。
要的就是細水長流!
當然,貨幣是會出現通脹的,尤其此後接連出現了一戰二戰級的世界大戰。
自從1901年後,獎金其實就開始逐年下滑,在此後的90年裡,諾貝爾獎的獎金都低於第一年。
諾貝爾基金會也真的一度差點沒錢,好在上世紀五十年代,基金會把錢給了一些國際投資機構,才出現轉機。
其中有位極其厲害的投資大師,福斯特·佛萊斯。諾貝爾獎也的確應該謝謝他,此人號稱「二十世紀最偉大的投資者之一」。在他於2001年把自己創立的白蘭地基金轉賣給AMG之前,獲得1000%以上的累計收益。
總之,考慮通脹因素下,一直到1991年,獎金才再次超過了第一年。
即便從2020年開始,瑞典提高獎項到1000萬克朗,按照匯率也就相當於700萬RMB左右(匯率一直在變,差不多是這個數)。
當然,現在諾貝爾獎本身的榮譽早就遠超金錢,700萬在諾獎面前已經變得無足輕重,它帶來的科學價值與影響力價值都是根本無法用金錢衡量。培養一個諾獎級別的發現,也根本不是700萬可以辦到。
甚至如果能花700億可以最終搞出一個諾獎級成果,任何一個國家都不會有哪怕一絲的心痛。
不過這都是後話了,總之,在剛誕生之初,諾貝爾獎完全是「出道即巔峰」!
(本章完)