国际学堂

　　【编者按】7月11-22日，数学科学学院邀请墨西哥理工自治大学Ernesto Perez-Chavela教授做客“暑期学校-国际学堂”，为同学们讲解了天体力学中的动力系统、哈密顿系统、非线性微分方程等丰富的内容，深受同学们喜爱。在即将结课之际，新闻中心专访了Ernesto Perez-Chavela教授，分享了他的教学感触和思考。

　　记者：Ernesto Perez-Chavela教授，您好，这是您第一次来电子科技大学吗？

　　Ernesto Perez-Chavela教授：这是我第一次来中国、第一次来电子科技大学。去年，四川大学有一位博士来墨西哥理工自治大学（Instituto Tecnológico Autónomo de México，ITAM）并邀请我访问四川大学。今年我来四川大学后，凑巧遇到了与四川大学有合作项目的费铭岗博士，他热情地邀请我来电子科技大学交流。我也很想来电子科技大学访问，这是一次愉快的经历，很感谢他的邀请和电子科技大学的支持。

　　记者：您这次为同学们讲授了哪些内容？

　　Ernesto Perez-Chavela教授：我主要讲“天体力学”（Celestial Mechanics）。天体力学是天文学的一个分支,主要研究太阳系内天体(包括人造天体)的力学运动,也是一般力学的内容之一。我所做的研究工作，就是把天体力学的问题转化为数学问题，并用数学计算来描述天体的运动状态。

　　由于是面向本科生，这次所讲的课程内容以天体力学中的基本问题为主，介绍了天体力学的基本框架、“两体问题”及开普勒三大定律、限定条件下的“三体问题”以及斯特尼科夫问题（The Sitnikov problem）、天体力学的中心构型及“四体问题”和“多体问题”。这些内容都是通识导论性质的知识，相对来说比较简单，主要是希望同学们能够在天体力学中发现星空的魅力、科学的魅力、数学的魅力。

　　记者：那您为什么喜欢天体力学呢？

　　Ernesto Perez-Chavela教授：我喜欢天体力学是因为它很有趣、很好玩。像很多天体力学研究者一样，我也十分好奇宇宙运动的法则。我上大学的时候，学的是数学专业，后来取得了数学专业的硕士和博士学位。在求学的过程中，我一直很想通过数学方法探索或描述天体运动的规律，这个兴趣一直推动我走到了现在。你可以想象一下，当你不是通过望远镜，而是在一张纸上演算就可以发现一颗星星或者对星星的运动了如指掌，这是多么让人激动的事情。

　　记者：很多初学者可能会疑惑天体力学到底有什么用呢？

　　Ernesto Perez-Chavela教授：天体力学当然是十分有用的。在科学史上，通过理论计算和轨道预测而发现行星的例子是比较多的，在这些案例中，理论计算都走在了天文观测的前面，为天文观测提供了科学的指引。

　　除此之外，天体力学对人类还有更加现实的意义。例如，在探测行星的时候，我们要确保探测器准确着陆到预定的星体乃至星体的预定表面区域，这就要通过复杂的计算预测星体的轨道。同样，我们还要考虑如何让探测器准确地返回到地球，这些都离不开天体力学。

　　在人类探月的过程中，天体力学已经展现出了它的重要作用。现在，人类已经把探测器送到了火星、土卫六、彗星等天体，未来随着太空探测和航空航天事业的发展，天体力学将发挥出更大的作用。

　　记者：在这几天讲课的过程中，您觉得课堂效果怎么样？

　　Ernesto Perez-Chavela教授：我很遗憾不懂中文，因此这次来中国讲课对我来说是一大挑战。由于我的口音问题，来之前我甚至担心同学们听不懂我讲话。但可以看得出来，同学们还是比较喜欢这门课程的。

　　课堂学习的效果是因人而异的。一方面，同学们的数理基础好，就更能理解天体力学中的知识，尤其是比较复杂的“多体问题”；另一方面，如果我们的英文更好一些，没有语言交流障碍的话，或许课堂效果会更活跃。有的学生英文很好，所以理解起来很快、互动交流也很积极。

　　记者：您能给同学们一些学习建议吗？

　　Ernesto Perez-Chavela教授：我的建议有两点，其一是要学好英语，这样我们就能更好地表达自己的疑问或看法了；其二是“努力，努力，再努力！”学习其实没有捷径，同学们要认真地从做好课后的习题开始——我当初学习数学也是这样做的。

　　记者：天体力学发展到今天，您认为面临的主要难题是什么？

　　Ernesto Perez-Chavela教授：天体力学虽然历史悠久，但还有很多未开垦的处女地。目前，科学界对两个天体之间的相互作用（即“两体问题”）的研究已经比较透彻了，但“三体问题”就足以让科学界绞尽脑汁了。至于“四体问题”乃至“N体问题”，就更加复杂了。

　　记者：太阳系的天体数量远不止“三体”“四体”，以我们目前的理论水平，可以精确计算太阳系中每个天体的轨道吗？

　　Ernesto Perez-Chavela教授：太阳系实际上是一个比较复杂的“和谐的混沌系统”，混沌（Chaos）就意味着它是非线性的。但混沌并不是混乱和无序，而是有一定的规律。行星绕着太阳公转，这一圈和下一圈所经过的轨道路线并不完全重合，而是看似“随机”地分布在一个限定的空域；神奇的地方在于，这些看起来“随机”的行星却各行其道、不会相撞，而是十分和谐。也就是说，我们不能线性地精确计算行星的轨道，但却可以把握行星运行的规律。

　　记者：“太空垃圾”问题也在“天体力学”关注的范畴吗？

　　Ernesto Perez-Chavela教授：“太空垃圾”问题与天体力学之间具有紧密的关系，随着人类航天事业的发展，“太空垃圾”问题也越来越成为一个值得认真研究并解决的问题。我本人并不直接研究“太空垃圾”问题，不过我知道有很多同行在深入研究这个问题。但我知道，在计算太空垃圾的轨道方面，道理是相通的。同学们感兴趣的话也可以关注一下“太空垃圾”问题。

　　记者：谢谢您的分享！

相关链接：人物简介

　　Ernesto Perez-Chavela，现为墨西哥理工自治大学（Instituto Tecnológico Autónomo de México，ITAM）教授，曾任墨西哥大都会自治大学（Universidad Autonoma Metropolitana，UAM，墨西哥排名前三大学）数学系系主任。现任墨西哥数学会下杂志Boletin主编（Editor in Chief），曾任Miscelánea Matemática杂志主编，是国际上著名的天体力学领域的专家，在Trans. Amer. Math. Soc., Arch. Ration. Mech. Anal., J. Differential Equations, Disc. Cont. Dyn. Syst.等国际著名刊物共发表论文70余篇。他在哈密顿系统、天体力学领域做出了重要贡献，曾与其合作者解决了三体情形的Sarri猜测，同时在曲率空间的多体问题研究中也做出一系列重要工作。他曾在美国康奈尔大学、加州理工学院、西北大学、加拿大维多利亚大学、西班牙巴塞罗那大学、意大利都灵大学等世界著名大学访问、讲学，还曾组织举办International Symposium on Hamiltonian Systems and Celestial Mechanics、Hamiltonian Systems and Celestial Mechanics等重要国际学术会议，也被多次邀请出席各国际学术会议并做大会报告。