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數(shù)學(xué)模型與科學(xué)模擬用科學(xué)研究解答設(shè)想

2020-06-30 10:03:05來(lái)源：儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)模型閱讀量：3269

　　【儀器網(wǎng) 時(shí)事聚焦】火星，距離太陽(yáng)第四近的行星，在很長(zhǎng)一段時(shí)間被認(rèn)為是有可能開發(fā)成第二顆適宜人們居住的行星的星球，而在許多科幻作品中，甚至將火星移民視為人類太空移民的第一步，可見在火星上建立人類文明在大眾中具有很高的認(rèn)可度。

　　那么，你是否想過(guò)，加入人類真的可以遠(yuǎn)渡火星，那么建設(shè)火星文明至少需要多少人參與呢？近日，一篇來(lái)自法國(guó)學(xué)者的論文對(duì)這個(gè)問(wèn)題作出了解答——在火星建設(shè)一個(gè)能自我維持的文明，可能至少需要110人。

　　或許很多人會(huì)覺(jué)得離譜，畢竟從目前人類的航空發(fā)展來(lái)看，我們還沒(méi)在火星留下腳印，甚至對(duì)于火星的了解還停留在火星車傳輸回的數(shù)據(jù)中，很難理解為什么可以得到一個(gè)如此詳實(shí)的數(shù)據(jù)。但是，如果你了解了數(shù)學(xué)模型和科學(xué)模擬對(duì)于科研的重要性，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)110人的數(shù)據(jù)，并非無(wú)稽之談。

　　事實(shí)上，提出該數(shù)據(jù)的薩洛蒂是在充分考慮“自我維持的人類文明”需要的客觀條件后，才編寫出這篇論文的。而其中，薩洛蒂針對(duì)植物的生長(zhǎng)、水的循環(huán)利用、生態(tài)鏈的建立都做了細(xì)致的說(shuō)明，并且還提到了天然過(guò)濾材料等內(nèi)容，包括用現(xiàn)有科學(xué)技術(shù)，模擬火星環(huán)境條件下如何建設(shè)起生態(tài)?？陀^的來(lái)說(shuō)，是同時(shí)考慮了自然因素和人為介入兩方面要素的。

　　那么這項(xiàng)假設(shè)有什么實(shí)際意義嗎？至少?gòu)哪壳皝?lái)看，它能夠?yàn)槿祟愇磥?lái)的火星探測(cè)之路提供一定的方向性意見，對(duì)于相關(guān)技術(shù)，例如水循環(huán)等，也有一定的促進(jìn)作用。而如果將眼光放得更長(zhǎng)遠(yuǎn)，便不難發(fā)現(xiàn)，用數(shù)學(xué)模型建立假設(shè)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，其實(shí)本身也是一種常見的科學(xué)研究模式。

　　首先，我們要知道數(shù)學(xué)本身也是一種科學(xué)，并且作為一門學(xué)問(wèn)，數(shù)學(xué)對(duì)于提升原始創(chuàng)新能力有重要意義，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，科學(xué)研究對(duì)于數(shù)學(xué)的依賴是愈漸強(qiáng)烈的。而數(shù)學(xué)模型是一種運(yùn)用數(shù)學(xué)邏輯方法與數(shù)學(xué)語(yǔ)言構(gòu)建的科學(xué)或工程模型。使用數(shù)學(xué)模型，大多時(shí)候能讓問(wèn)題更加直觀，或者可以通過(guò)更為直接的方式，將解決問(wèn)題的方法通過(guò)模型的幫助模擬出來(lái)。

　　而更重要的一點(diǎn)是，數(shù)學(xué)模型對(duì)于科研來(lái)說(shuō)，是能夠起到輔助作用的?？茖W(xué)儀器可以為科研提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，可以幫助實(shí)驗(yàn)往更實(shí)事求是的方向靠攏，但是，如果既定方向超過(guò)了實(shí)驗(yàn)所能模擬或者觸及到的極限，那么這種時(shí)候往往就需要數(shù)學(xué)模型的介入，來(lái)輔助實(shí)驗(yàn)完成數(shù)據(jù)的收集與結(jié)論的產(chǎn)生。這也是為什么數(shù)學(xué)模型能夠細(xì)分出生物學(xué)數(shù)學(xué)模型、醫(yī)學(xué)數(shù)學(xué)模型、氣象學(xué)數(shù)學(xué)模型、經(jīng)濟(jì)學(xué)數(shù)學(xué)模型、天文學(xué)數(shù)學(xué)模型……這些很多時(shí)候是研究方向決定的。

　　當(dāng)然，數(shù)學(xué)模型得出的結(jié)論大多時(shí)候是暫時(shí)性的，是受限于目前技術(shù)水平的，或許隨著技術(shù)的革新或者新的發(fā)現(xiàn)，結(jié)論也會(huì)發(fā)生質(zhì)的改變，關(guān)鍵在于，如何運(yùn)用好數(shù)學(xué)模型與科學(xué)模擬解答實(shí)際環(huán)境下設(shè)想出的問(wèn)題，為后續(xù)研究推進(jìn)提供方向和思路，或者給當(dāng)前研究提出一個(gè)階段性的成果。

（本文參考資料來(lái)源：參考消息）

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