PDF《幽遐诡伏,靡所不入》

orld of Mathematics 数学烟云 W 数学文化/第1卷第3期55 从墨西哥湾的漏油事件谈起

2010 年4月20 日晚,在距美国路易斯安娜州

61 公里 的墨西哥湾海面上,由BP(英国石油公司)租用的"深海 地平线"(Deepwater Horizon) 钻井平台在从事 Macondo 油 田开发作业时发生爆炸,并引发火灾,11 名工作人员遇难.

经过约

36 个小时的剧烈燃烧,"深海地平线"于22 日沉入 海底.两天后,在事故地点出现了严重的石油泄漏,破裂的 油井管道每天向墨西哥湾海域倾倒 5-10 万桶原油(约8000-

16000 立方米) , 历时近三个月, 造成了极为严重的环境污染. 直至

7 月15 日,油井才被成功封堵.这是美国历史上迄今 最严重的海上石油泄漏事件,也是本年度的重要焦点新闻. 这次事件将对美国以至世界的能源开发、环境保护和生产安 全管理政策产生深远的影响. 当关注的焦点聚集到英国石油公司时,我们发现这个 公司在墨西哥湾地区寻找油气藏方面取得了巨大的成功.按 照公布的数据,出事的 Macondo 油田约有可供开发的原油

5 千万桶(约8百万立方米).它的名字"Macondo"来自 名著《百年孤独》中那个不幸的小镇,中文译为"马孔多". 实际上,在英国石油公司的开发版图上,"马孔多"只是一 个小油田.2009 年9月2日,英国石油公司宣布在墨西哥 湾距休斯顿市东南

400 公里处发现了巨型油田 Tiber.外界 估计其总储量可达 40-60 亿桶, 相当于约

100 个 "马孔多" ! 英国石油公司的官方网站上例举了他们近几年在墨西哥湾 深海地区开发的重要油田,预测产量都在 1.5 亿桶至

6 亿桶 之间,包括 Horn Moutain(2002 年),Na Kika(2003 年) , Holstein(2004 年) ,Mad Dog(2005 年) ,Atlantis(2007 年) , Thunder Horse(2008 年) ,等等,可谓硕果累累! 人们不禁会问:石油巨头们是怎样在墨西哥湾找到这 些大油田的?以Tiber 油田为例,此处的水深达到

1200 米, 幽遐诡伏,靡所不入 ――反问题在石油勘探中的应用 张宇 英国石油公司租用的"深海地平线"钻井平台发生爆炸并引发火灾.左图:灭火及营救现场.右图:泄漏的浮油污染了墨西哥湾海面. orld of Mathematics 数学烟云 W 数学文化/第1卷第3期56 λ1 ≤ λ2 ≤… 来确定,它们对应着物体的固有频率."盲人 听鼓"即是要求通过已知的谱来确定一个鼓面的形状. 劳伦兹在他的讲演中猜测鼓的面积可以由下面的公式 确定 鼓面积 = 2π lim 小于 λ 的谱的数目 λ→∞ λ 据说,当初大数学家希尔伯特认为在他的有生之年不可能看 到这个公式的严格证明.但是一代宗师希尔伯特这次作出了 错误的预测.不到两年时间,鼓面积的公式就被他的得意门 生外尔 (Weyl) 证明了.而且证明方法采用的正是希尔伯特 此前不久修炼出的独门绝技――积分理论.1954 年, Pleijel 证明了从鼓声中可以"听"出鼓的周长.1967 年,McKean 和Singer 证明了从鼓声中可以"听"出鼓的内部是否有洞、 有几个洞.直到

1992 年,Gordon 等人构造出了两面奇怪的 "同声鼓" (图1) :它们的形状不同,却有着相同的音色, 单凭耳朵无法鉴别! 所以严格说来, "盲人听鼓" 问题的答案是否定的. 但是, 对这个问题的研究启发了我们.当不能用眼睛直接观测时, 以耳代目也能够获得关于物体形状的很多有用信息.举一个 生活中的例子,夏天人们挑西瓜,总是把瓜放在耳边,用手 拍一拍,有经验的人就知道瓜瓤熟不熟.深海区的石油探测 油藏深埋在