第68章 我太愛寫論文了!
通過完美的實驗和模擬交叉驗證,齊物提取了三個核心的物理無量綱數:
毛細數:表徵粘滯力與表面張力博弈程度,墨汁越濃,毛細數越大。
馬蘭戈尼數:代表表面張力梯度驅動流強度。
分形維度D:通過盒計數法從微觀電鏡圖中提取的墨跡邊緣特徵。
然後他以毛細數為X軸,馬蘭戈尼數為Y軸,在坐標系中畫上了代表分形維數D的等值線。
幾百組數據依次落下,大屏幕上便生成了一張科幻感十足、閃爍著五顏六色等高線的——
墨色動力學二維相圖!
「齊師弟,這個圖有啥用?」彭強看不太懂。
「知道墨色五分吧,焦濃重淡清。」
齊物緩緩道,「華夏傳統書法和山水畫中的用墨,其實並不是不可言傳的藝術玄學,而是有著特定的邏輯密碼的。
比如焦,咖啡環效應主導,分形維度D<1.4
濃,剪切稀化遲滯區,1.4≤D<1.5
重,強烈的Cahn-Hilliard相分離,1.5≤D<1.6
淡,Saffman-Taylor粘性指進主導,1.6≤D<1.7
清,馬蘭戈尼對流與毛細滲流達到完美的動力學平衡,顆粒分布極度均勻,D≈1.71
現代墨水,D≥1.76。」
彭強道:「這個有什麼用處呢?」
齊物聽後道:「用處?用物理學解釋華夏傳統書法文化,還不夠嗎?」
彭強點頭:「夠夠夠,就是想問問實際中怎麼用這張圖。」
「那用處更多了。」
(由於緩存原因,請用戶直接瀏覽器訪問ⓉⓌ看書📕ⓢⓗⓤ.ⓣⓦ網站,觀看最快的章節更新)
齊物看著墨色相圖,「古畫鑑定,晶片,航天。」
??
博士們都是一愣,古畫鑑定已經很不可思議了——
這個diao圖還能用在晶片航天上?
「比如說,明代的書畫大多是古法油煙墨,用的是天然動物膠,這種天然膠在擴散時,馬蘭戈尼流會占據絕對主導。根據墨色相圖,純天然演化出的墨跡邊緣,分形維度絕不會超過1.71。
「如果是現代造假者偽造的贗品,或者用了工業碳素墨水,為了防沉澱,添加了大量人工合成的表面活性劑,這會徹底殺死馬蘭戈尼流,導致水分蒸發時的咖啡環效應,碳顆粒無序堆積,此時的分形維度會超過1.76,最大可達1.85。」
「這意味著,如果你在博物館看到一副唐伯虎真跡的明代古畫,你先鑑定真偽,看不懂落款和印章也沒關係。只需要拿高清顯微鏡頭拍下它的墨跡邊緣,算一下分形維度。」
「只要大於1.76,這幅畫大概率是贗品。」
「哇~」
周圍的博士們驚呼,這麼厲害。
「至於晶片,航天,三言兩語說不清楚。」
齊物起身,準備拿數據回去整理一下論文:「彭師兄,多謝~我先走了。」
他還需要回去整理論文呢。
不過他沒有著急落筆,物理學是一門需要現實觀測來佐證的學科。
第二日一大早八點,他就來到了齊魯省博物館。
他拿著高清微距攝像頭直奔書畫展廳。
一塊防彈玻璃下,靜靜躺著鎮館之寶,元代書法大家趙孟頫的傳世名作——
《雪賦》。
此時正好有人在講解:「你們看趙體字,它的墨韻有一種溫潤的肉感。骨肉勻停、墨色清透但不單薄,是元代古法油煙墨和趙孟頫極高深的控筆功力結合的產物。
書法上叫氣韻生動,只可意會不可言傳啊。」
齊物不懂欣賞,只覺得的確很好看。
他舉起手裡的微距相機,將鏡頭貼在玻璃上,對準了《雪賦》卷中的「雪」按下了快門。
除了《雪賦》,齊物還順手拍下了明代董其昌的畫作殘卷,和清代鄭板橋等人的真跡。
十點多,齊物回到齊鵬的513辦公室。
打開電腦,將十幾張高達數百兆的微距高清原圖導入鵬叔幫忙編寫的一個Box-counting(盒計數法)分形維度計算軟體中。
點擊運行。
屏幕上,趙孟頫被放大了一千倍的墨跡局部,被軟體自動處理成一張複雜的黑白拓撲網格。
【樣本1《雪賦》局部:計算完畢。邊緣分形維度D=1.708】
【樣本2《雪賦》局部:計算完畢。邊緣分形維度D=1.702】
【樣本3董其昌畫卷暈染處:計算完畢。邊緣分形維度 D=1.695】
數據都落在了墨色相圖里【清】與【淡】的動力學平衡區。
「閉環了。」
齊物笑道,「說明實驗數據真實可靠,那麼接下來就是——完成初稿了。」
他打開LaTex,嘗試寫初稿。
《墨色五分的流體動力學機制》
Multiphase Fluid Dynamics of the「Five Colors of Ink」
蘭蒼二中齊物
1.引言與數學模型的重構
2.解析域的降維
3.實驗方法
4.墨色相圖構建
5.科研和工業的跨界應用
本研究的成果之一——墨色相圖,可廣泛應用於古畫鑑定、晶片和航天領域。
【應用一:文物古畫鑑定。基於墨色相圖,古代書畫的水墨分形維度D≤1.71,而現代工業墨水及作偽手段而成的贗品,D>1.76。】
【應用二:柔性電子晶片的高端噴墨印刷。在現代晶片封裝與柔性電路板(FPC)製造中,導電銀漿的噴墨列印長期受困於液滴邊緣的「咖啡環效應」,導致銀納米顆粒在邊緣堆積,電路中心變薄,極易產生電阻不均和燒毀。
本研究中的墨色相圖可直接為高端半導體製造業提供「配方導航」。
企業無需再進行海量的盲目試錯,只需根據相圖中【清】區(D≈1.71)的坐標指引,反推並調配導電墨水溶劑的馬蘭戈尼數,即可強制銀顆粒在晶片基底上實現絕對均勻的沉積,將柔性電路的良品率推向95%以上。】
【應用三:太空飛行器發汗冷卻系統的防乾涸設計。高超音速飛行器和新一代火箭發動機表面多使用多孔金屬發汗冷卻系統,其內部冷卻劑的相變流動行為,與墨水在宣紙中的擴散在偏微分方程上是完全同構的。
目前研發中常見的航天發動機「爆破死亡」事故,和墨色相圖中的「焦」(毛細阻力極大、蒸發極快,導致介質瞬間乾涸)區道理一致。
工程師可直接調用本研究中的數學模型邊界,優化冷卻劑的粘度和泵注流速,確保計算熱力學工況下冷卻劑始終處於「安全流動區」,從物理模型上杜絕燒毀發動機的隱患。】
足足花了三天時間,齊物才完成這片論文初稿。
全程廢寢忘食,累並快樂著。
齊物已經完全愛上了寫論文。
敲完最後一行字,不知不覺,已經晚上十一點了。
直接轉發給陳小雲,他老早就說,可以幫忙找物理學院的教授給把把關。
毛細數:表徵粘滯力與表面張力博弈程度,墨汁越濃,毛細數越大。
馬蘭戈尼數:代表表面張力梯度驅動流強度。
分形維度D:通過盒計數法從微觀電鏡圖中提取的墨跡邊緣特徵。
然後他以毛細數為X軸,馬蘭戈尼數為Y軸,在坐標系中畫上了代表分形維數D的等值線。
幾百組數據依次落下,大屏幕上便生成了一張科幻感十足、閃爍著五顏六色等高線的——
墨色動力學二維相圖!
「齊師弟,這個圖有啥用?」彭強看不太懂。
「知道墨色五分吧,焦濃重淡清。」
齊物緩緩道,「華夏傳統書法和山水畫中的用墨,其實並不是不可言傳的藝術玄學,而是有著特定的邏輯密碼的。
比如焦,咖啡環效應主導,分形維度D<1.4
濃,剪切稀化遲滯區,1.4≤D<1.5
重,強烈的Cahn-Hilliard相分離,1.5≤D<1.6
淡,Saffman-Taylor粘性指進主導,1.6≤D<1.7
清,馬蘭戈尼對流與毛細滲流達到完美的動力學平衡,顆粒分布極度均勻,D≈1.71
現代墨水,D≥1.76。」
彭強道:「這個有什麼用處呢?」
齊物聽後道:「用處?用物理學解釋華夏傳統書法文化,還不夠嗎?」
彭強點頭:「夠夠夠,就是想問問實際中怎麼用這張圖。」
「那用處更多了。」
(由於緩存原因,請用戶直接瀏覽器訪問ⓉⓌ看書📕ⓢⓗⓤ.ⓣⓦ網站,觀看最快的章節更新)
齊物看著墨色相圖,「古畫鑑定,晶片,航天。」
??
博士們都是一愣,古畫鑑定已經很不可思議了——
這個diao圖還能用在晶片航天上?
「比如說,明代的書畫大多是古法油煙墨,用的是天然動物膠,這種天然膠在擴散時,馬蘭戈尼流會占據絕對主導。根據墨色相圖,純天然演化出的墨跡邊緣,分形維度絕不會超過1.71。
「如果是現代造假者偽造的贗品,或者用了工業碳素墨水,為了防沉澱,添加了大量人工合成的表面活性劑,這會徹底殺死馬蘭戈尼流,導致水分蒸發時的咖啡環效應,碳顆粒無序堆積,此時的分形維度會超過1.76,最大可達1.85。」
「這意味著,如果你在博物館看到一副唐伯虎真跡的明代古畫,你先鑑定真偽,看不懂落款和印章也沒關係。只需要拿高清顯微鏡頭拍下它的墨跡邊緣,算一下分形維度。」
「只要大於1.76,這幅畫大概率是贗品。」
「哇~」
周圍的博士們驚呼,這麼厲害。
「至於晶片,航天,三言兩語說不清楚。」
齊物起身,準備拿數據回去整理一下論文:「彭師兄,多謝~我先走了。」
他還需要回去整理論文呢。
不過他沒有著急落筆,物理學是一門需要現實觀測來佐證的學科。
第二日一大早八點,他就來到了齊魯省博物館。
他拿著高清微距攝像頭直奔書畫展廳。
一塊防彈玻璃下,靜靜躺著鎮館之寶,元代書法大家趙孟頫的傳世名作——
《雪賦》。
此時正好有人在講解:「你們看趙體字,它的墨韻有一種溫潤的肉感。骨肉勻停、墨色清透但不單薄,是元代古法油煙墨和趙孟頫極高深的控筆功力結合的產物。
書法上叫氣韻生動,只可意會不可言傳啊。」
齊物不懂欣賞,只覺得的確很好看。
他舉起手裡的微距相機,將鏡頭貼在玻璃上,對準了《雪賦》卷中的「雪」按下了快門。
除了《雪賦》,齊物還順手拍下了明代董其昌的畫作殘卷,和清代鄭板橋等人的真跡。
十點多,齊物回到齊鵬的513辦公室。
打開電腦,將十幾張高達數百兆的微距高清原圖導入鵬叔幫忙編寫的一個Box-counting(盒計數法)分形維度計算軟體中。
點擊運行。
屏幕上,趙孟頫被放大了一千倍的墨跡局部,被軟體自動處理成一張複雜的黑白拓撲網格。
【樣本1《雪賦》局部:計算完畢。邊緣分形維度D=1.708】
【樣本2《雪賦》局部:計算完畢。邊緣分形維度D=1.702】
【樣本3董其昌畫卷暈染處:計算完畢。邊緣分形維度 D=1.695】
數據都落在了墨色相圖里【清】與【淡】的動力學平衡區。
「閉環了。」
齊物笑道,「說明實驗數據真實可靠,那麼接下來就是——完成初稿了。」
他打開LaTex,嘗試寫初稿。
《墨色五分的流體動力學機制》
Multiphase Fluid Dynamics of the「Five Colors of Ink」
蘭蒼二中齊物
1.引言與數學模型的重構
2.解析域的降維
3.實驗方法
4.墨色相圖構建
5.科研和工業的跨界應用
本研究的成果之一——墨色相圖,可廣泛應用於古畫鑑定、晶片和航天領域。
【應用一:文物古畫鑑定。基於墨色相圖,古代書畫的水墨分形維度D≤1.71,而現代工業墨水及作偽手段而成的贗品,D>1.76。】
【應用二:柔性電子晶片的高端噴墨印刷。在現代晶片封裝與柔性電路板(FPC)製造中,導電銀漿的噴墨列印長期受困於液滴邊緣的「咖啡環效應」,導致銀納米顆粒在邊緣堆積,電路中心變薄,極易產生電阻不均和燒毀。
本研究中的墨色相圖可直接為高端半導體製造業提供「配方導航」。
企業無需再進行海量的盲目試錯,只需根據相圖中【清】區(D≈1.71)的坐標指引,反推並調配導電墨水溶劑的馬蘭戈尼數,即可強制銀顆粒在晶片基底上實現絕對均勻的沉積,將柔性電路的良品率推向95%以上。】
【應用三:太空飛行器發汗冷卻系統的防乾涸設計。高超音速飛行器和新一代火箭發動機表面多使用多孔金屬發汗冷卻系統,其內部冷卻劑的相變流動行為,與墨水在宣紙中的擴散在偏微分方程上是完全同構的。
目前研發中常見的航天發動機「爆破死亡」事故,和墨色相圖中的「焦」(毛細阻力極大、蒸發極快,導致介質瞬間乾涸)區道理一致。
工程師可直接調用本研究中的數學模型邊界,優化冷卻劑的粘度和泵注流速,確保計算熱力學工況下冷卻劑始終處於「安全流動區」,從物理模型上杜絕燒毀發動機的隱患。】
足足花了三天時間,齊物才完成這片論文初稿。
全程廢寢忘食,累並快樂著。
齊物已經完全愛上了寫論文。
敲完最後一行字,不知不覺,已經晚上十一點了。
直接轉發給陳小雲,他老早就說,可以幫忙找物理學院的教授給把把關。