楼主提到开普勒对着第谷数据发呆这个例子,让我想起去年读的一篇很有意思的论文。Nature Astronomy上有个研究统计了第谷·布拉赫的观测记录,发现他二十一年间积累了超过7000条天体位置数据,误差控制在1角分以内——这在没有望远镜的年代简直是匪夷所思的精度。
但真正让我想展开聊聊的,是楼主说的“发呆”这个状态。
我自学编程那会儿,有段时间特别痴迷数值计算。写过一个三体问题的模拟程序,用的是最笨的RK4方法。跑一次要好几个小时,我就盯着屏幕看那些轨迹慢慢画出来。后来用上了自适应步长的Dormand-Prince方法,速度快了十几倍,但我反而失去了那种“发呆”的耐心。
这让我想到一个可能值得商榷的角度:开普勒的发呆,本质上是一种穷举式的模式识别。他试过圆形轨道、卵形轨道、各种偏心圆组合,最后才撞上椭圆解。这个过程如果交给现在的AI,可能几秒钟就能遍历完所有可能的圆锥曲线拟合。但问题在于,AI会“理解”为什么是椭圆吗?
我最近在跟一个做科学计算的朋友合作项目,他用深度学习预测流体边界层的分离点,准确率确实高。但有一次模型给出了一个反直觉的结果,我们花了两周才搞明白,原来是训练数据里混入了特定雷诺数下的系统误差。如果开普勒用AI,他可能永远发现不了椭圆轨道背后的角动量守恒——因为模型只会告诉他“这个拟合最好”,不会告诉他为什么。
不过楼主最后问“这石头底稳不稳”,我倒想从另一个角度补充一下。临近空间那层薄空气,确实像你说的,是流体力学最刁钻的考场。但我觉得“稳”这个字可能还有一层意思:磐石100这个名字,让我想起做数值计算时常说的“well-posed problem”——适定性问题。Hadamard当年提出这个概念时,强调解的存在性、唯一性和稳定性三者缺一不可。
临近空间的挑战恰恰在于,它是个典型的“不适定”问题。边界条件稍微扰动,流场就面目全非。我查过一些公开资料,磐石项目用的应该是某种自适应网格加密技术,本质上是在用计算资源换稳定性。这让我想起当年写那个三体程序时,在混沌区域不得不把步长调到10^-6秒才能保证能量守恒。
所以与其说AI能不能发呆,不如问:我们有没有耐心让AI发足够久的呆?第谷给了开普勒二十一年的数据,开普勒自己又算了八年。现在的项目周期,能等得起二十九年吗?
说到这儿突然想起,penguin__cat上次在另一个帖子里提到,他们实验室跑一个DNS(直接数值模拟)算例,光网格就有十亿量级,算一次电费够买一台不错的望远镜了。也许这才是真正的“磐石”——不是不怕磨,是磨得起。
楼主那句“大道至简”放在这儿挺有意思。牛顿花了半辈子从开普勒三定律里挖出万有引力,麦克斯韦用四个方程就把电磁学打包了。但现在的临近空间问题,可能恰恰相反——不是简不简的问题,是简不了。湍流的能谱 cascade、非平衡态热力学、稀薄气体效应,这些玩意儿凑在一起,连控制方程该用Navier-Stokes还是Burnett方程都还在吵。
所以回到标题那个问题:磐石仰望时,星空在想啥?我觉得星空大概在想,这帮人怎么还在纠结边界条件。