薇尔莉特回到宿舍,外袍往椅背上一搭,接过二号姬递来的温牛奶一口气喝完,便钻进了被窝。
“我只做一个很短的实验。”
二号姬翻开硬皮本,在“很短的实验”后面又添了一笔,替她压好被角:“本机已记录。”
“这次真的短。”
“用户此前每一次都这样认为。”
薇尔莉特闭上眼睛,决定暂时听不见。
意识沉入知识回廊,白色长廊从脚下铺向远处。她摊开手掌,那根带着弯钩的旧撬棍从雾中飞出,中段还留着被艾萨克握亮的痕迹。
她照着记忆将撬棍抛了出去。
长杆翻转着飞过头顶,两端的轨迹搅成两团乱线。薇尔莉特抹去那些干扰,只保留平衡点上的亮痕。红色光点升高,越过最高处,沿着一道弧线落向远方。
三维坐标随即将它框在中央。前后归入横轴,左右由另一条轴记录,高度则沿竖轴变化。撬棍偏向侧面的距离很小,整条轨迹几乎落在同一片竖直平面内。
薇尔莉特在弧线上截取两个时刻,分别标作A与B。数学建模工具将它们的位置坐标铺在旁边,又按她的要求标出了当前速度。
A点的速度箭头斜向上方,B点的箭头平缓了许多。她把两根箭头移到一起,尾端对齐,方向间的差别立刻显了出来。
“如果让它们靠近呢?”
薇尔莉特拖动B点,让它沿弧线退向A点。
两点间隔缩短,B点的速度方向也随之改变。她继续往回拖,两根箭头的夹角越来越小。等两个光点近得几乎挨在一起时,箭头末端也差不多重合了。
可这仍然只是“看起来差不多”。
薇尔莉特用一条直线连接A、B。两点的位置之差,是撬棍在这段时间里的位移;再除以两点之间的时间差,得到的便是这段轨迹的平均速度。
B点离得较远时,这根直线从弧线中间横穿过去,与A点的真实速度偏差很大。她再次缩短时间,连接两点的直线也跟着转动,逐渐贴向弧线在A点处延伸的方向。
时间间隔从二分之一缩到四分之一,又缩到八分之一。位移与时间一同变小,两者的比值却没有消失,反而越来越稳定。
它正朝着A点的速度靠近。
两个时刻不能真正重合。若时间差等于零,位移同样归零,这道算式也就失去了意义。可她不需要让它们重合,只要不断缩短间隔,观察结果最终奔向哪里。
薇尔莉特盯着那串逐渐稳定的数值。上辈子被她丢在高数课堂里的某个词,总算从记忆深处翻了出来。
“极限……”
她将三个坐标方向上的位移分别除以时间。向前、向侧面、向下,每一项都在间隔趋近于零时得到一个确定的结果。三项重新合在一起,恰好组成A点旁边那根速度箭头。
这一次,它不再是一段时间里的平均值,而是撬棍经过A点那一刻的变化率。
“一个量在某个瞬间变化得有多快。”她用笔杆敲了敲公式,“这就是......”
知识回廊深处传来轻震,白字落在坐标系上方。
【已收录概念:极限。】
【已收录概念:导数。】
薇尔莉特又把算式中的位置换成速度,照着相同的办法做了一遍。两根速度箭头的差除以时间,最终稳定在一根向下的箭头上。
那是她早已认识的加速度。
“原来加速度就是速度的导数。”
她以前还苦恼过,加速度继续变化该叫什么,总不能叫“加加速度”。如今看来,名字可以暂时欠着。无论位置、速度还是加速度,只要它会变化,便能用同一种办法追问下去。
她第一次真正看清了“变化率”。
呆毛在头顶越翘越高,几乎要碰到悬在上方的坐标轴。薇尔莉特正准备把撬棍再扔一次,白天的雨幕却从弧线后方钻了出来。
撬棍只沿着一条路运动,杜林的风却占据了赛场上的每一处空间。同一个时刻,左边的雨斜向内侧,右边的雨正被风托起,高处与贴近地面的风向也不相同。
只对时间求导,显然还不够。
薇尔莉特将比赛场投进知识回廊。三维坐标扩大成一片透明方格,雨滴凝固在格点之间,每一道偏折都保留着白天的样子。
她先选中一处雨线,只记录它向横轴方向偏离了多少,并将这个量记作F。它会随着位置和时间改变,因此写成了F(x,y,z,t)。
薇尔莉特锁住时间,又固定左右与高度,只把测量点沿横轴挪开一小段。两个位置的偏折量相减,再除以移动的距离。她让两点不断靠近,刚学会的办法很快给出了结果。
接着,她锁住横轴与高度,只沿左右方向移动。最后一次则固定地面上的位置,让测量点向上升高。
三次测量都从同一个点出发,得到的变化率却各不相同。
“因为我每次只放开了一个变量。”
一个结果会受到许多变量影响。把其余变量暂时固定,只研究其中一个变量带来的瞬时变化,便能将纠缠在一起的影响逐个拆开。
“偏导数。”
那个“偏”字终于有了具体的模样。
【已收录概念:偏导数。】
凝固的雨幕重新流动。薇尔莉特截取雨线刚开始倾斜的一小段,分别测量三个方向上的变化。她仍看不见杜林口中的魔力颜色,却不必再等整条轨迹彻底弯曲,才从结果中猜测风向。
只要变化保持连续,眼前这极短的一段便会透露出下一段的趋势。
薇尔莉特绕着雨幕走了一圈,最后又停在撬棍留下的弧线前。
艾萨克最初问的,其实是这条弧线有多长。
她已经能看见每个瞬间的方向,也能把曲线截成越来越短的直线。若把这些短线的长度全部相加,得到的结果理应逐渐接近真正的弧长。
薇尔莉特先分得粗些,折线与弧线之间还留着明显的空隙。她继续细分,短线逐渐贴住弧线,总长度也在向一个固定数值靠近。
麻烦随之出现。
每一段的长度正在趋近于零,需要相加的线段却越来越多。若线段的数量多到没有尽头,这个加法又该怎样完成?
薇尔莉特试着将刚才的极限套进求和,公式写到一半,后面的部分便陷进了灰雾。
【局部变化分析:建立。】
【无限细分后的求和:数学工具不足。】
她看着这行熟悉的提示,呆毛向旁边歪了歪。
“行吧,至少这次欠得不算多。”
薇尔莉特把未完成的公式与撬棍轨迹一同收进模型。她已经学会怎样将一整段运动压缩到某个瞬间,至于如何把无数个瞬间重新拼回完整的轨迹,留到比赛结束以后再挖。
第二天清晨,二号姬端着洗漱水回到床边,薇尔莉特已经坐了起来,正试图用发夹压住那根格外精神的呆毛。发夹才别好,呆毛便从旁边翘了出去。
二号姬重新检查了她的瞳孔与呼吸:“用户今日精神状态明显优于昨日。异常亢奋风险有待观察。”
“把‘异常’删掉。”
“需由用户后续行为验证。”
薇尔莉特接过牛奶,在杯壁凝出的水汽上画了一道弧线,又在弧线上添了一根小箭头。
“当然。虽然我看不见杜林眼里的魔力颜色,不过没关系。”
那根不肯服帖的呆毛在晨光里晃了晃。
“我现在能看见一些连那些天才也未必看得见的东西。”
二号姬的视线落在杯壁上:“具体指什么?”
“变化。”薇尔莉特沿着小箭头继续画出一截短线,“还有它准备往哪里变!”