源途有你|抽象数理如何撑起尖端工程?

撰文: 源栢梁
出版:更新:

源途有你|源栢梁专栏

城市建设日新月异,包括航天等各类先进工程近年亦屡有突破。表面看来,这些成就来自技术迭代、设备升级和工程团队的实践;但往深一层看,许多突破都建基于基础科学与数理推演。社会大众往往聚焦于基建落成、科技产品面世等看得见的成果,却容易忽略幕后的基础研究,才是支撑长远发展的重要力量。

工程突破离不开底层数理

在2026年国际数学家大会上,华裔数学家王虹与邓煜双双获颁“菲尔兹奖”。这项每四年颁发一次的殊荣,被誉为“数学界的诺贝尔奖”,两人皆因解决困扰数学家一个多世纪的难题而获奖,亦是首度有中国学者获得该奖。根据国际数学联盟的获奖评语,王虹与合作者在“三维挂谷”问题上取得重要突破;邓煜则与合作者为“由微观粒子动力推导宏观气体运动方程”,建立了严谨的数学基础。

两位顶尖学者的研究并非停留于纯理论推演,更可为不少全球性前沿工程技术革新提供了底层逻辑,亦足以引证高端工程发展,事实上从来离不开更深、更广及更坚实的基础科学探索。社会长久以来存在一种认知偏差,把数学和基础科学视为抽象、远离现实的学问,认为它们难以与实际工程接轨。也有人偏好短期内可见成果的研发,对研究周期较长、回报较难量化的基础科研缺乏耐性。但许多划时代的工程突破,并非单靠改良现有技术而来;它们往往需要新的理论、模型和分析方法作为先导。若缺乏基础数理支撑,工程发展或许仍能逐步改善,却较难打开全新的先进技术空间。

抽象的算式如何改良航天?

是次两位华人数学家获奖,正是基础理论赋予了工程应用的最佳例证。举例说,邓煜在偏微分方程与数学物理的领域,成功攻克了“希尔伯特第六问题”的核心疑问,搭建了微观粒子动力学与宏观流体运动的严谨数学桥梁,更重要是厘清了微观粒子的运动规律如何导致宏观流体的变化。

这看似抽象的数学突破,其实可落地应用在多个重要工程场景,包括超大程度优化大气数值预报模型、提高航空流体仿真的精准度,令我们可以大大改良超高速飞行器的设计,完善了对气流动力的控制,减少工程设计的失误,甚至较现今所用的电脑模拟方法更精准。

拆解波形频重塑自驾算法

另一名数学家王虹则攻破了悬空百年的三维空间“挂谷猜想”,她在调和分析及几何测度理论方面的成果,则与波动、讯号和方向性等数学问题相连。简单说,就是研究如何把复杂的函数或讯号,拆解成较简单的“波形”或“频率”,再分析这些成分的性质。

这些成果可以为相关领域持续发展提供新的研究工具,能够重塑电讯讯号解释、雷达探测、影像还原的底层算法,不单惠及工程上智能探测、无线通讯、人工智能数据运算等前沿工程领域,为现代城市建设,包括自动驾驶技术、远程精密工程系统等依赖高灵敏、低干扰及高度讯号处理的体系,建立了新数理逻辑,可有效压低讯号杂讯,提升数据解释的效率,为高端智能工程迭代提供核心技术基础。

科研需告别功利心态

此两项重量级成果展现了基础科研的潜力价值,这类研发当前未必具太大商业效益,但有助累积坚实学术底子,突破技术边界,为日后工程革新做储备。而全球顶级基础创新国家无不重视科硏技术深耕,包括欧美学术界多年来一直支持无明确商业目的的研究。若反观香港科研环境,现时普遍推崇实用型学科及职业就业导向的专业之余,已着力加强基础科研的动力,令回报期周期长的学科相对地越来越多同学重视,这些思维相信有助增强城市的长远发展潜力。

本港首个五年规划中亦有交代科研蓝图,笔者认同在社会上应拓宽资助平台,可以为年轻人进入科研界别提供更多有利条件。香港作为国际科技城市,着实需要原创技术支援,若单靠技术改良难有优势,社会亦应适时扭转一些较功利化的心态,正视基础科学的作用,引导青年理解基础研究长远价值,为城市发展提供更大动能。王虹与邓煜的成就,除了是数学界的重要里程碑,在一片祝贺声背后,亦启示了香港年轻一代,甚么是“抽象之问、突破之始”,看似抽象的问题研究,可能正是未来开启突破的起点。

作者源栢梁是香港工程师学会前会长。

文章仅属作者意见,不代表香港01立场。

01专栏精选不同范畴专家,丰富公共舆论场域,鼓励更多维度思考。