源途有你|抽象數理如何撐起尖端工程?

撰文:源栢樑
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源途有你|源栢樑專欄

城市建設日新月異,包括航天等各類先進工程近年亦屢有突破。表面看來,這些成就來自技術迭代、設備升級和工程團隊的實踐;但往深一層看,許多突破都建基於基礎科學與數理推演。社會大眾往往聚焦於基建落成、科技產品面世等看得見的成果,卻容易忽略幕後的基礎研究,才是支撐長遠發展的重要力量。

工程突破離不開底層數理

在2026年國際數學家大會上,華裔數學家王虹與鄧煜雙雙獲頒「菲爾茲獎」。這項每四年頒發一次的殊榮,被譽為「數學界的諾貝爾獎」,兩人皆因解決困擾數學家一個多世紀的難題而獲獎,亦是首度有中國學者獲得該獎。根據國際數學聯盟的獲獎評語,王虹與合作者在「三維掛谷」問題上取得重要突破;鄧煜則與合作者為「由微觀粒子動力推導宏觀氣體運動方程」,建立了嚴謹的數學基礎。

兩位頂尖學者的研究並非停留於純理論推演,更可為不少全球性前沿工程技術革新提供了底層邏輯,亦足以引證高端工程發展,事實上從來離不開更深、更廣及更堅實的基礎科學探索。社會長久以來存在一種認知偏差,把數學和基礎科學視為抽象、遠離現實的學問,認為它們難以與實際工程接軌。也有人偏好短期內可見成果的研發,對研究周期較長、回報較難量化的基礎科研缺乏耐性。但許多劃時代的工程突破,並非單靠改良現有技術而來;它們往往需要新的理論、模型和分析方法作為先導。若缺乏基礎數理支撐,工程發展或許仍能逐步改善,卻較難打開全新的先進技術空間。

抽象的算式如何改良航天?

是次兩位華人數學家獲獎,正是基礎理論賦予了工程應用的最佳例證。舉例說,鄧煜在偏微分方程與數學物理的領域,成功攻克了「希爾伯特第六問題」的核心疑問,搭建了微觀粒子動力學與宏觀流體運動的嚴謹數學橋樑,更重要是釐清了微觀粒子的運動規律如何導致宏觀流體的變化。

這看似抽象的數學突破,其實可落地應用在多個重要工程場景,包括超大程度優化大氣數值預報模型、提高航空流體仿真的精準度,令我們可以大大改良超高速飛行器的設計,完善了對氣流動力的控制,減少工程設計的失誤,甚至較現今所用的電腦模擬方法更精準。

拆解波形頻重塑自駕算法

另一名數學家王虹則攻破了懸空百年的三維空間「掛谷猜想」,她在調和分析及幾何測度理論方面的成果,則與波動、訊號和方向性等數學問題相連。簡單說,就是研究如何把複雜的函數或訊號,拆解成較簡單的「波形」或「頻率」,再分析這些成分的性質。

這些成果可以為相關領域持續發展提供新的研究工具,能夠重塑電訊訊號解釋、雷達探測、影像還原的底層算法,不單惠及工程上智能探測、無線通訊、人工智能數據運算等前沿工程領域,為現代城市建設,包括自動駕駛技術、遠程精密工程系統等依賴高靈敏、低干擾及高度訊號處理的體系,建立了新數理邏輯,可有效壓低訊號雜訊,提升數據解釋的效率,為高端智能工程迭代提供核心技術基礎。

科研需告別功利心態

此兩項重量級成果展現了基礎科研的潛力價值,這類研發當前未必具太大商業效益,但有助累積堅實學術底子,突破技術邊界,為日後工程革新做儲備。而全球頂級基礎創新國家無不重視科硏技術深耕,包括歐美學術界多年來一直支持無明確商業目的的研究。若反觀香港科研環境,現時普遍推崇實用型學科及職業就業導向的專業之餘,已着力加強基礎科研的動力,令回報期周期長的學科相對地越來越多同學重視,這些思維相信有助增強城市的長遠發展潛力。

本港首個五年規劃中亦有交代科研藍圖,筆者認同在社會上應拓寬資助平台,可以為年輕人進入科研界別提供更多有利條件。香港作為國際科技城市,着實需要原創技術支援,若單靠技術改良難有優勢,社會亦應適時扭轉一些較功利化的心態,正視基礎科學的作用,引導青年理解基礎研究長遠價值,為城市發展提供更大動能。王虹與鄧煜的成就,除了是數學界的重要里程碑,在一片祝賀聲背後,亦啟示了香港年輕一代,甚麼是「抽象之問、突破之始」,看似抽象的問題研究,可能正是未來開啟突破的起點。

作者源栢樑是香港工程師學會前會長。

文章僅屬作者意見,不代表香港01立場。

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