他发觉音乐的基本波只需确定琴弦的长度、密度和绷紧的程度。地球的本征振动也是取决于地质的密度和内部的弹性及模量。地质里面的结构弹出来的基本波影响到整个地震波的传导、变动。所以基本波反过来用来猜测地球里面的地质密度,地球里面种种密度的内容。这是个很重要的问题,当然还没有全部解决。
傅立叶理论一开始并未被接受,有很多人不相信他提出来的假设。最后到了19世纪才证明他的理论是正确的。但是傅立叶理论现在应用的范围很广,包括数学、工程学等基础物理。几乎凡是有波动的问题都跟傅立叶理论有关。假如没有他的理论,我们不可能了解电磁波、地震波。同时三十多年前发展出来的快速Fourier变换更是电脑软体计算的主要工具,互联网能够迅速传递消息需要依靠这种快速算法。
刚才讲到地震产生的地震波,就可以用Fourier理论来分析它的强度及地震发生的地点。
比如说地震波分为三种不同的波,一个叫纵波,一个是横波,一个叫面波。纵波来得最快,横波是第二快。纵波跟横波的时间差乘以百公里可以计算地震发生的地点。从三个不同点观测就可以确定地震发生的地点。这是比较简单的计算方法。刚才讲到纵波和横波有不同的强度,强度可以用Fourier分析方法来计算。面波在地面上推进,毁灭性最大。纵波的毁灭性较小。
嘉宾对话
(本次对话嘉宾首次采取邮件报名、面试挑选方式,由十多名应征中产生两名幸运者。)
我做学问爱从交谈中获得灵感
姚臻(华东师范大学理工学院数学系大二学生):在常人眼里,数学家通常是手拿一只笔,关在黑暗的屋子里解题。所以,我们很想知道,作为数学工作者,您的作息时间是怎么样的?
丘:我本人的作息时间跟很多数学家不一样,我有时候喜欢看什么东西就看什么。所以不能用我的作息时间来作为对主要的数学家的看法。一般来讲我早上跟学生谈,谈完以后再看一些书,再听一些课,上上课,晚上想一些问题。我跟很多朋友、跟学生讨论数学,自己从里面得到很多想法。有时也因此能够再问一些问题。比如说跟朋友,其他地方的朋友多交流。我跟其他的数学家做学问方式不一样。
数学的成功来自失败和走弯路
秦历宽(复旦附中高三学生,已保送北京大学数学科学院):的确,每一个数学家研究数学的方法不一样,但是在我看来,数学是一门非常艰涩枯燥的学科。是什么吸引您献身数学领域,又是什么能使您那么年轻就取得那么大的成就?
丘:数学是不是困难,要看每一个人的想法。如同下棋,你给人家吃掉一个“军”,一个“兵”都觉得很辛苦,但最后是你能不能赢的问题。所以经历很困难的阶段,最后是你要解决问题。我的朋友海瑞先生是一个很喜欢玩的数学家。他喜欢去滑水、去爬山,喜欢去骑马。可是我跟他在一起,常常想问题想得很深刻。