我的专业有啥底层规律

成甲老师的《好好学习》里提到，学习最关键的是要学底层的规律和方法。自己在大学学了那么多专业知识和技能，底层都有些什么呢。今天特来探寻一番。

我大学学的是机械工程专业，具体的研究方向是对各种机械设备进行受力分析，以确保设备在设计的工作年限内，各个部分都能承受住可能出现的各类载荷，不至于发生什么损坏和危险。

总的来说，进行这种受力分析有两种方式。

一是采用前人提出的经典力学模型。比如分析一座桥，就可以将其简化为一根两端受支撑的梁，桥墩越多，梁下面的支撑点就越多，分析起来当然也就越复杂。再比如一座高塔，可以将其简化为一根竖直且下端固定的梁，然后把可能受到的载荷施加上去，最后分析梁的变形、内部的应力水平等等。当然载荷一般也需要进行简化，如风力可以简化为随高度变化的推力，地震力可以简化为不同方向上的惯性力。这样的力学模型很多，实际的工程应用中会比我这里讲得更加复杂。

另一种方式是计算机数值模拟。分析一座桥，那就在模拟软件中建一座桥，可以和真实的桥一模一样，但也需要考虑时间、人力成本，进行适当简化（比如桥栏杆相对于桥本身重量要小得多，基本不影响整体受力，那就可以考虑略去）。然后同样，在软件中对这座桥施加载荷与支撑，最后分析计算它的震动、变形、应力等等。

现在看来，这两种方法其实是一样的，都是在对实际生活中的场景进行简化、模式化。只不过，计算机建立的模型看起来更接近真实，而且随着技术的发展，几乎可以无限的逼近真实情况。但终究不是真实，是经过我们理解、提炼和等效处理了的。

解决工程实际问题的思路基本都是如此：先抓主要矛盾，排除次要因素，然后用一个模型把所有主要因素联系起来，这些因素中肯定有已知也有未知，同时找出需要满足的限定条件（载荷、支撑等），最后分析求解我们所关注的未知量。

这个过程的本质就是数学上解方程的过程。简化模型就是一个数学方程（组），对应某个物理场景，载荷、支撑等等就是方程的边界条件。模型合不合理，边界条件找得对不对，直接决定了方程能否求出正确、有意义的解。

这其实就是长久以来人类认识这个世界的方式：剔除现实世界里纷繁复杂的表象，努力看清事物运行的轨迹，然后用一个尽量简单的“方程式”来描述这个被深藏的轨迹。牛顿的F=ma是如此，爱因斯坦的E=mc^2也是如此。

回到前面提到的经典力学模型和计算机模拟，两者的相同点是在提炼、简化“真实”，而不同点也是非常鲜明的。计算机技术的发展、传感器技术的进步，特别是大数据的出现，其实是朝着与“简化”相反的方向在努力，是在尽量还原生活本来的样子，尽可能考虑更多更复杂的现实因素。这是计算机非常擅长，也越来越擅长的事情。

从自己的专业一下扯到了这里，就此打住吧。算是读完书后，一次小小的尝试与思考，有没有用，也不管了。

题图来自：https://pixabay.com/