德国16岁少年破解的350年前牛顿留下的数学难题究竟是什么题?

报道在:http://news.lyd.com.cn/system/2012/05/27/010101078.shtml
德国印裔16岁少年解决牛顿所提350多年未解难题
  中新网5月27日电据台湾《联合报》27日援引德国媒体报道,德国一名16岁印度裔少年雷伊解决了由牛顿提出、历经350多年未获解答的两个基本粒子力学问题。
  雷伊提出的解答让科学家不仅能算出一个球投出后的飞行路径,也能预测这球如何击中墙面与反弹,以前这些数据只能用计算机估算。
  雷伊是在参加中学校外教学时得知这个难解问题。当时他参访德勒斯登工业大学,听到教授都说这问题无解,现有方式无法算出精确结果后,就立志解决这个问题。他用“学子的天真头脑”来看待问题,不相信谜团永远无解,自问:“为什么现在的方法没有用?”
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看完也没看出来到底题目是什么……

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27个答案
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叶精灵误闯Geek领域的旅法师一枚

2012-05-28 16:23

难道没人跟我一样想吐槽这位十六岁少年长得真老成么?

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逻辑谬误进入了黑暗面的物理人

2012-05-28 14:09

其中一题是得到以下的微分方程的解析解:

u和v分别是x和y方向的速度。这也就是就是在重力下与和速度平方成正比摩擦力的运动。也就是摩擦力大小是:F=m a (u^2+v^2),方向和速度相反。


交乘相减得到:

替入v=s u得到:

两边变数分离。分别积分得隐函数:


以上是从这图反推出来的(变数的定义稍微不一样,但结果同意的):

修正:别字

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小耿神经生物学硕士

2012-05-28 11:14

我查了一下,国外也有网友在讨论这个问题是什么:
http://math.stackexchange.com/questions/150242/teenager-solves-newton-dynamics-problem-where-is-the-paper
http://physics.stackexchange.com/questions/28931/what-are-the-precise-statements-of-the-problems-which-this-news-article-claims-h
有人提出了他在学术海报面前的照片:

上面的的问标题翻译成英语是:
analytical solution of two unresolved fundamental particle dynamics problems

还可以注意一下他肩膀上放的那些数学式,数学专业的网友也许可以看出这个问题是关于什么的。

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Fishingsnow数学系博士生,TBBT资深爱好者

2012-05-28 13:00
支持者: 果壳网传送门 小耿

维基百科上的讨论页里面有人认为有可能是下面两个问题之一:

http://en.wikisource.org/wiki/The_Mathematical_Principles_of_Natural_Philosophy_(1846)/BookII-I

http://en.wikisource.org/wiki/The_Mathematical_Principles_of_Natural_Philosophy_(1846)/BookII-II

具体情况大家也不清楚,看来除非他发表正式的论文或者有更深入的报道,否则目前只能猜测他所解决的问题。

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支持者: 小耿 _____asad

这个孩子(Shouryya Ray)因为这件事情获得了Jugend forscht第二名的奖学金(该奖项是全德国最大的奖学金奖项,我的疑惑是第一是谁..)
这里是Jugend Forscht官网上面的话,用Google翻译翻译成英文的。。应为德文我看不懂
原文:
Zwei Probleme aus der klassischen Mechanik haben mehrere Jahrhunderte mathematischer Bemühung getrotzt. Im ersten Problem handelt es sich darum, die Trajektorie eines schräg geworfenen Körpers im erdnahen Schwerefeld und Newton'schen Strömungswiderstand zu berechnen. Das zugrundeliegende Kraftgesetz wurde bereits von Newton (17. Jhd.) entdeckt. Beim zweiten Problem ist das Ziel die Beschreibung einer Partikel-Wand-Kollision unter Hertz’scher Kollisionskraft und linearer Dämpfung. Die Kollisionskraft wurde bereits 1858 von Hertz hergeleitet, eine lineare Dämpfungskraft ist seit Stokes (1850) bekannt.
英文翻译:
Two problems in classical mechanics have withstood several centuries of mathematical endeavor. The first problem is therefore to calculate the trajectory of a body thrown at an angle in the Earth's gravitational field and Newtonian flow resistance. The underlying power law was discovered by Newton (17th century). The second problem is the objective description of a particle-wall collision under Hertzian collision force and linear damping. The collision energy was derived in 1858 by Hertz, a linear damping force has been known since Stokes (1850).

然后这个是拽到谷歌翻译后的中文(专业词汇我看不懂....)
在经典力学中的两个问题都经受住了几个世纪数学的努力。因此,第一个问题是引发身体在地球的引力场和牛顿流动性的角度来计算的轨迹。牛顿(17世纪)的基础功法被发现。第二个问题是赫兹碰撞力和非线性阻尼下壁粒子碰撞的客观描述。于1858年由赫兹派生碰撞能量,线性阻尼力一直被称为自斯托克斯(1850)。

他的维基百科:http://en.wikipedia.org/wiki/Shouryya_Ray
JF的官网:http://www.jufo-dresden.de/projekt/teilnehmer/matheinfo/m1
配图

虽不明,但觉利。我两年内是达不到这个境界了....

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支持者: 小耿

http://jugend-forscht-sachsen.de/2012/teilnehmer/fachgebiet/id/5
这是Abstract
简要翻译:
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两个未解的微粒运动问题的解析解
数百年来,有两个经典力学问题尚未解开。一个是地表附近斜抛物体在牛顿阻力作用下的运动轨迹,其力学原理由牛顿在17世纪提出。另一个是在赫兹碰撞力和线性阻尼作用下对微粒与墙的碰撞描述,赫兹碰撞力由赫兹于1858年提出(注:此处可能为作者误,赫兹生于1857年2月22日,其关于弹性碰撞的论文发表于1881年),线性阻尼理论由斯托克斯于1850年提出。
本研究的目的是对这两个至今只能得到数字解的问题获得解析解。首先会以纯解析方式求解这两个问题。对于第一个问题还将利用其解析解研究此系统的物理性质,并给出一般化模型的形式解。对于第二个问题则会针对收敛性和效率提高进行准解析方式的优化。最后会将解析解与数字解进行比较,以验证其正确性和收敛性。
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论文本身没有发表,所以没有全文。从维基来看,第一个问题就是空气阻力影响下的斜抛运动(弹道轨迹),第二个问题就是考虑变形阻尼的碰撞。好像都是只有特解没有通解的微分方程。

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Uroborosקוונטי אלכימאי

2012-05-28 16:14
支持者: 阳光精灵

牛顿写的”自然哲学的数学原理“中一定还有很多类似的问题。。。大家何不去找一个,解出来,然后也来发表发表??

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支持者: 电气

这个东西以前一直没有解析解被求出来么

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剁椒鱼头UM.net软件工程师

2012-05-28 10:50

"中新网5月27日电据台湾《联合报》27日援引德国媒体报道"……你不觉得这很有可能又是一则借以抨击中国教育的钓鱼文么……
听上去就跟“我姑妈的邻居的表哥的嫂子说你老婆出轨了”一样6

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小王纸数学系本科生

2012-05-28 11:19

公式看不懂,不过我猜是找了一组偏微分方程的特解吧。

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这种问题有解析解吗?或者这人是证明或者证否了解析解的存在性?

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我可能明白了(我数学不好),

是不是可以这么理解,牛顿列出了这两个方程式(或是微分式之类的式子),由于式子太复杂,所以以前的人一直都是把一个个具体的数字代进去来逼近所需精度的解,而这位16岁的印度大叔运用了非常高超的运算技巧,把方程给化简了,在自变量与应变量之间建立了一个简洁的数学关系。

这样理解对否?也就是说这位“大叔”,是一位解数学题的高手(至少在这一事件中是这样的,更厉害的是,这数学题是牛顿提出来的,连牛顿自已都解答不出来),并不是解决了一个困扰大家多年的实际问题。

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静待IBM服务器工程师

2012-05-28 22:26

这个数学小天才够成熟的!!!!

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每当看到这种高深的数学贴我只能默默的跪了。数学老师我对不起你

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灼烧的意志生物工程在读硕士

2012-05-31 20:17

看懂了,数学其实就是这么简单...

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xxiaotian物理爱好者,电子科技在读

2012-05-31 20:35

唔~给跪~

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他。。。。真的十六岁吗?????

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不可能这么简单吧,要真是如二楼所说,那就只能说明这种习题不受数学工作者的重视了,考试出这题都没啥可说的,直接令s=u^2+v^2就没有然后了

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是的,只要遵循物理问题解题方法:认真分析问题,建模,芥茉,整理即可。一般动力学问题都遵循这原则,当然,芥茉不是那么好解的,勤奋和创新有助于芥茉,就如同马克思说过的那样。人人都可是天才,只要勤奋地,不停地演算+创新,就能成功,再说,本人怀疑有媒体炒作的因素。
勤奋+创新+兴趣=天才果壳

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