تحدث المقال عن كيفية عدم إلحاق الأذى بالناس عندما تسقط قطرات المطر. زانغ تشاويانغ قام ببدء “ماراثون الرياضيات” لحل معادلات الديناميكا السائلة.

"نحن اليوم نقدم احترامنا لـ ستوكس!" في 6 أكتوبر، بدأت حلقة "درس الفيزياء لدى زهانغ تشاويانغ" الخاصة بالعيد الوطني، حيث قام مؤسس شبكة سوهو، رئيس مجلس الإدارة والرئيس التنفيذي، دكتور الفيزياء زهانغ تشاويانغ، بتحليل صلب لتوضيح مبدأ الديناميكا السائلة الذي يقف وراء سبب عدم إيذاء الأمطار للأشخاص، وحلّ معادلة نافيير-ستوكس، المعروفة باسم "إحدى أصعب المعادلات في تاريخ الرياضيات". خلف مشكلة بسيطة ظاهريًا في الحياة، يتضمن الأمر عدة مبادئ رياضية وفيزيائية على مستويات متعددة، واستمرت الحلقة لمدة تقارب 5 ساعات طويلة، حيث يُمكن وصف عرض الحلول بأسلوب ماتع يشبه حدثًا "رياضيًا" ملكيًا.

يقول إنه في عصر الوسائط الاجتماعية للفيديو، يمكن لموضوع البحث أو التدريس والبحث في الصغير أن يصبح حدثا عاما عبر وسائط الإعلام الجماهيرية، من الجيد أن يتحدث الناس عن ما يعرفونه وما درسوه عن طريق وسائل الإعلام الاجتماعية، "يجب المساهمة في الإنترنت الصيني بتحسين جودة محتواه".

من الديناميكا الحيوية إلى سقوط قطرات المطر: زهانج تشاويانغ يحل "أصعب معادلة في تاريخ الرياضيات"

تُسقط قطرات المطر من ارتفاعات تبلغ عدة كيلومترات لأنها لا تتسبب بأذى للناس بسبب كون حجمها صغيرًا. حالة سقوط قطرات المطر ليست مماثلة تمامًا للجسم المتساقط بسرعة ثابتة، بل تتأثر قطرات المطر بتأثير المقاومة الهوائية، حيث تزداد المقاومة مع زيادة سرعة الهبوط، مما يجعل حالتها ليست تحت تأثير تسارع ثابت.

لفهم هذا الاستنتاج بشكل جذري، قام تشيانغ تشاو يانغ بحساب القوة المقاومة التي تعانيها الأجسام الكروية في السوائل الغير ضاغطة من الأساسيات، والتي تُعبر عنها بقانون ستوكس. على الرغم من أن الاستنتاج يبدو بسيطا، إلا أن عملية الاشتقاق تتضمن مفاهيم رياضية متعددة وأساليب حسابية معقدة. تتضمن هذه العملية الرياضية تفاصيل صعبة ممتلئة بالمعلومات على مدى فترة زمنية طويلة، ولكي يجعل شرح الموضوع أكثر انظمة وموجز، قرر تشيانغ تشاو يانغ تأجيل بعض الخطوات إلى الدرس المباشر القادم.

في حصة البث المباشر، استخدم Zhang Chaoyang أدوات تحليل الزمر لإعادة صياغة معادلة Navier-Stokes وحل سريع لحركة كروية مستقرة لسائل لزوجي برقم رينولدز منخفض. من خلال ذلك، تم اشتقاق قانون ستوكس للتحلل.

"اليوم كانت درسًا فعليًا في طرق الرياضيات الفيزيائية." خلال عملية استنتاج معادلة نافييه-ستوكس، قدم زهانغ تشاويانغ أساليب رائعة في المعالجة الرياضية، مثل استخدام تحليل توجيهي، قواعد الجمع التكراري لاينشتاين وأساليب غير الرياضة للنسبية العامة، بالإضافة إلى انحراف، دوران وتدرج في نظام الإحداثيات المنحنية، وطريقة فصل المتغيرات، والتبديل بين الإحداثيات المستقامة وإحداثيات الكرة، الذين تابعوا تفكير "الأستاذ زهانغ" خلال الاستنتاج في البث المباشر، التقوا فهمًا عميقًا للهيدروديناميكا، كما تعلموا طرقًا جديدة لاستخدام أساليب معالجة الرياضيات بشكل أكثر مرونة، "كما لو كنوا يشاهدون عرضًا رائعًا في الرياضيات."

أثناء فقرة التفاعل المباشر في الموقع، قام تشاو يانغ وطلاب الجامعات بمناقشة تغيّر قطر قطرات المطر وحالتها، حيث أشار إلى أن تغيير قطر قطرات المطر يؤثر في سرعة الترسيب، لكن سؤال ما إذا كانت ستجتمع لتشكل قطرات مطر أكبر تحت تأثير درجة الحرارة والضغط يتطلب قياسًا تجريبيًا لمعامل اللزوجة للسوائل. وهو مشكلة هندسية أكثر تعقيدًا. "كل شيء له سبب" أيضًا، قدم تشاو يانغ مداخلة قائلاً أن الديناميكا السائلة تُستخدم على نطاق واسع في التطبيقات الهندسية، مثل التدفق السطحي لمسارات الصواريخ الذي ينطوي على تغيرات في السوائل، وقوة الرفع التي تضخها الطائرات عند الإقلاع، وتشكيل التدفق الدوامي في تصنيع السيارات.

ترجمة النص إلى العربية:
"إدراك عملية الفهم يمكنها أن تساهم في خلق بحوث أكثر كفاءة لـ 'قواعد قراءة 1/3'."

تحدثت مشكلة يومية حول سقوط قطرة مطر استمرت لمدة تقرب من 5 ساعات، الحقيقة أن المعادلة البسيطة تضمنت العديد من الاستنتاجات. بالنسبة لـ Zhang Chaoyang، الأمور كثيرا ما تكون أكثر تعقيدًا مما نتخيل، يجب أن نكون متواضعين، وليس من المفضل عدم السعي لفهم كامل، فقط من خلال الفهم الحقيقي لعملية الاستنتاج واكتساب المعرفة، يمكننا استخدامها بحرية لإنشاء بحوث. الاستمرار في الاستنتاج العميق أصبح أيضًا سمة مستمرة لـ "دروس الفيزياء" لـ Zhang Chaoyang. كما ينصح باستراتيجية قراءة الكتب بنسبة 1/3 - أي 1/3 الوقت للتفكير، و 1/3 للقراءة، و 1/3 للاستنتاج. "يجب تقليل نسبة الوقت الذي يتم فيه استيعاب المعرفة بشكل سلبي، ضع الكتب جانبًا واستمر في التفكير والاستنتاج بنفسك."

تحدث طالب عن أن بثًا مباشرًا داخليًا لمدة خمس ساعات قد يكون صعبًا بعض الشيء على 99٪ من الجمهور، كيف يمكننا تقييم أهمية نشر هذا النوع من المعرفة؟ أشار زهانغ تشاويانغ إلى أن الفيزياء هي علم يحتاج إلى الحسابات، وحتى إذا كنت الآن لا تفهم، فلا يهم، يمكنك معرفة المزيد من خلال إعادة مشاهدة البث المباشر، والفيديوهات القصيرة لترجمة المعرفة مرارًا وتكرارًا، وسيكون هناك دائمًا أشخاص سيفهمون. وأشار إلى أننا نعيش في عصر التواصل الاجتماعي، حيث يمكن لموضوع في البحث العلمي أو التعليم الضيق أن يصبح حدثًا عامًا من خلال وسائط الإعلام، وهذا يجعل من الذين يتقنون المعرفة أن يشاركوها بمعاييرهم الخاصة، مما يجعل نشر المعرفة البشرية أكثر امتلاءً وإبداعًا.

220 حلقة من الدروس المباشرة، أكثر من 21,000 دقيقة من الوقت عبر الإنترنت، 3 كتب علمية شعبية... من الدرس الفيزيائي الأول الذي تم بثه في نوفمبر 2021 إلى أن أصبح شخصية معروفة في عالم البث المباشر كشخصية تمثل المعرفة، خلال السنوات الثلاث الأخيرة، قام "معلم الفيزياء زهانغ تشاويانغ" بشرح مواضيع فيزياء متنوعة مثل ميكانيكا نيوتن، وديناميكا الكهرباء، وميكانيكا الكم، والفيزياء الفلكية، ونظرية النسبية. بوصفه "نجم إنترنت" في مجال الفيزياء، يسعى زهانغ تشاويانغ لإتاحة الفرصة لجميع الناس حول العالم للاطلاع على المواضيع الفيزيائية الجادة والمتقدمة. يشدد على أن الوسائط الصينية تفتقر إلى العديد من الحسابات في مجالات الفيزياء والرياضيات، ولكن الآن بمجرد أن يشرح بنجاح قانون ستوكس، يمكنك العثور على مقالات وفيديوهات توضيحية كاملة باللغة الصينية فقط بالبحث عبر الإنترنت. "نحن بحاجة لتقديم مساهمات إيجابية للإنترنت الصيني، لنحقق رفع جودة المحتوى على شبكة الإنترنت باللغة الصينية."