17207,这个值是通过数值计算得到的,却缺乏一个严格的、纯粹由解析方法得出的理论界定。
「也就是说,我们知道这个常数大概是多少,但没有人从理论上证明它必须落在哪个精确的区间内。」林叶的眉头紧锁,一个大胆的想法在他脑海中萌生,「我能不能……用纯粹的数学方法,为这个重要的物理常数β,给出一个严格的解析解?」
数值解和解析解之间是不一样的。
数值解得到的是近似解,其精度取决于所使用的算法和计算资源,而解析解则是基于数学推导得出的精确表达式。
数值解因为离散化和计算舍入误差存在精度上的损失,而解析解则是具有严格的数学正确性!
而这带来的就是,想要得到解析解的难度,相对于得到数值解的难度要更高。
因为它对于数学的要求更高一些!
而这,也正好符合林叶这项成果所属的数学领域!
这个想法,就是他本次研究的核心创新点,他要做的,不是去计算β,而是去证明β的取值范围。
接下来的半个月,林叶就陷入了疯狂的、纯粹的数学推导之中。
他查阅了大量关于常微分方程定性理论的资料,学习了比较定理、上下解方法等高等技巧。
他的思路是构造两个辅助函数:一个「上解」函数 f_upper(η)和一个「下解」函数 f_lower(η),这两个函数形式已知,并且能够用严格的数学不等式来夹住真正的解 f(η)。
如果他能成功构造出这样的函数,那么通过分析这两个函数的渐进行为,就能得到β的严格上界和下界。
毫无疑问,对于他这样初入学术的高中生来说,这个过程充满了挑战,他尝试了多项式、指数函数、以及它们的各种组合,在草稿纸上进行了无数次的演算。
教室里的灯光与窗外的黑暗交替了十几二十多次,他却浑然不觉,完全沉浸在数字与符号构成的抽象世界里。
直到第二十九天。
……
林叶看着面前草稿纸上面写下的一个崭新的定理:对于bsi方程的解f(η),其无穷远处的渐进行为常数β满足以下严格不等式:1718 <β< 1723。
这,就是属于他的,独一无二的成果!
纯粹的数学解析,让这个解拥有了最严格的验证,并非来自计算机,而是来自其内部逻辑的完美自洽和与已知