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我只想當(dāng)一個(gè)安靜的學(xué)霸 正文 461章 納維-斯托克斯方程的一點(diǎn)看法

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    用一句話概括納維-斯托克斯方程,即這個(gè)方程用來(lái)解釋流體運(yùn)動(dòng)。

    從飛機(jī)、船舶的運(yùn)動(dòng),到血液在靜脈和動(dòng)脈中的流動(dòng)方式,流體運(yùn)動(dòng)無(wú)處不在。

    納維和斯托克斯兩位科學(xué)家去世后,人們對(duì)N-S方程繼續(xù)研究,并取得了重要進(jìn)展。

    目前只剩下一個(gè)問(wèn)題,也是最根本的問(wèn)題:沒(méi)有人可以找到一個(gè)求解N-S方程的公式。

    確切的說(shuō),沒(méi)有人可以在原則上證明N-S方程是否有解。

    科學(xué)家的固執(zhí)在于探求真相,人類(lèi)用一個(gè)未知是否有解的方程,一兩百年以來(lái)發(fā)展出諸多理論,制造出各種工具,并應(yīng)用到各種工程場(chǎng)景。

    科學(xué)家們的心里總覺(jué)得有點(diǎn)慌,特別是沈奇和威騰這種考慮問(wèn)題比較深遠(yuǎn)的科學(xué)家。

    中心的一間會(huì)議室。

    周雨安高談闊論:“流體運(yùn)動(dòng)滿足質(zhì)量守恒、線動(dòng)量守恒、角動(dòng)量守恒,結(jié)果是必須引入6個(gè)附加的運(yùn)動(dòng)表征量,它們是三個(gè)獨(dú)立分量的雷諾應(yīng)力、兩個(gè)動(dòng)態(tài)粘性和一個(gè)獨(dú)立分量的動(dòng)態(tài)壓力。”

    “但是,我覺(jué)得這里面就有問(wèn)題了,滿足這三個(gè)守恒律滿的同時(shí),卻否定了N-S方程,而且有何種雷諾應(yīng)力選擇就有何種動(dòng)態(tài)粘性和動(dòng)態(tài)壓力,這意味著有6個(gè)自由量可以選擇!從而導(dǎo)致速度場(chǎng)是這6個(gè)自由度的函數(shù)。”周雨安有他的想法,他陳述了他的想法。

    蕭俊龍接著說(shuō)到:“老周,這個(gè)問(wèn)題是流體力學(xué)的致命內(nèi)傷,N-S方程的原始推導(dǎo)只需要線動(dòng)量守恒和角動(dòng)量守恒,而把質(zhì)量守恒加上去的根本原因是無(wú)法表征角動(dòng)量守恒。你和我讀博時(shí)肯定都了解過(guò)N-S方程的兩個(gè)力學(xué)觀點(diǎn),第一,質(zhì)量守恒+線動(dòng)量守恒。第二,線動(dòng)量守恒+角動(dòng)量守恒。”

    “第一個(gè)觀點(diǎn)引出物質(zhì)速度和歐拉速度的概念,從而維持3個(gè)方程求3個(gè)速度場(chǎng)分量的基本格局,這是目前流行的流體力學(xué)理論。然而,我很遺憾的發(fā)現(xiàn),基于第一個(gè)主流理論體系,N-S方程是無(wú)解的。”周雨安搖搖頭,表情無(wú)解。

    “你說(shuō)的太對(duì)了,老周,英雄所見(jiàn)略同!”思想火花的碰撞產(chǎn)生穩(wěn)中有進(jìn)的友誼,蕭俊龍也很無(wú)解:“第二個(gè)觀點(diǎn)也有問(wèn)題,它引入渦度矢量,但還是維持3個(gè)方程求3個(gè)速度場(chǎng)分量,所以這很矛盾啊,這個(gè)時(shí)候速度對(duì)空間坐標(biāo)的求導(dǎo)不具有可交換性!雖然有人引入了李代數(shù)形式,但是工程價(jià)值不大,因?yàn)槔碚摶A(chǔ)概念混亂。”

    “所以,N-S方程是無(wú)解的?”周雨安和蕭俊龍一合計(jì),推導(dǎo)出這么一個(gè)結(jié)論。

    一直聆聽(tīng)的沈奇、威騰笑笑不說(shuō)話。

    為了能讓威騰聽(tīng)明白,周雨安和蕭俊龍剛才的對(duì)話是全英語(yǔ)。

    通過(guò)激烈而嚴(yán)密的推論、交流、切磋,周、蕭兩位副組長(zhǎng)均認(rèn)為N-S方程無(wú)解。

    實(shí)際上這也是學(xué)術(shù)界的現(xiàn)狀。

    工程人員總是能夠針對(duì)具體問(wèn)題引入方程附加條件,從而使N-S方程有解。

    然而,所得結(jié)果對(duì)他們的特定問(wèn)題是正確的,卻不具備普遍意義。

    這也是為什么絕大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為N-S方程不存在通解,

    通解就是具有普適性規(guī)律的金鑰匙,找到這把金鑰匙,或者給出具備信服力的證據(jù),徹底證明這把金鑰匙壓根不存在,都是有科學(xué)價(jià)值的操作。

    周雨安、蕭俊龍對(duì)視一眼,搖搖頭笑了。

    還是太幼稚,一千萬(wàn)美元的項(xiàng)目就這么交差,肯定會(huì)被打。

    周雨安、蕭俊龍望向沈奇、威騰兩位大佬。

    按照常規(guī)的劇本設(shè)計(jì),滿面通紅的配角值得商榷的臺(tái)詞說(shuō)完后,接下來(lái)應(yīng)該由淡定沉穩(wěn)的主角出面,給出一錘定音的正確回答,帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)走向一條康莊大道。

    “愛(ài)德華,你先說(shuō)。”沈奇對(duì)威騰說(shuō)到。

    “這不是體系問(wèn)題,而是算法問(wèn)題。”威騰淡定沉穩(wěn)的說(shuō)到。

    沈奇、周雨安、蕭俊龍:“嗯哼。”

    威騰走到飲水機(jī)旁,隨手取一個(gè)紙杯,他將紙杯放在出水口下面,按動(dòng)出水開(kāi)關(guān)。

    水柱以固定流速下泄,流入紙杯。

    紙杯接滿純凈水之后,水滿則溢,嘩啦啦。

    “這是第一個(gè)實(shí)驗(yàn)。”威騰將盛滿水的紙杯遞給周雨安,說(shuō)到:“周,喝了它。”

    咕咚咕咚。

    周雨安一飲而盡杯中水,這杯水并沒(méi)有甜味或者咸味,就是普通桶裝純凈水的原味。

    威騰拿過(guò)周雨安手中的空杯,再次來(lái)到飲水機(jī)前。

    這次威騰將紙杯捏癟,但也不是全癟,而是半癟不癟的樣子。

    嘩啦啦。

    在威騰的操作下,飲水機(jī)出水口以較小的水流速度流出水柱,泄入半癟不癟的紙杯中。

    因?yàn)橥v對(duì)紙杯施加了外力,所以紙杯在不斷充水的情況下并未膨脹到原狀。

    威騰保持著對(duì)紙杯的外力施加,維持紙杯不規(guī)則的盛水形狀。

    “這是第二個(gè)實(shí)驗(yàn)。”威騰走到蕭俊龍面前,做出喂水狀,說(shuō)到:“蕭,喝了它。”

    “可是……周剛才就是用的這個(gè)紙杯!”蕭俊龍雖然長(zhǎng)的不俊,但他是個(gè)愛(ài)干凈講衛(wèi)生的男人。

    “不要在意這些細(xì)節(jié)。”威騰說(shuō)到。

    “好吧,愛(ài)德華,我喝。”蕭俊龍瞟了周雨安一眼,用中國(guó)話問(wèn)到:“老周,你應(yīng)該沒(méi)有肝炎吧?”

    “瞧你這出息,做什么科研?”周雨安強(qiáng)行忍住不笑。

    蕭俊龍眼一閉,心一橫,在威騰的服侍下喝完杯中水。

    威騰說(shuō)到:“通過(guò)先后兩次實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn),在同一個(gè)飲水機(jī)體系下,同一個(gè)紙杯因?yàn)楦郊訔l件的不同,第二次的裝水量小于第一次。”

    周雨安、蕭俊龍:“嗯哼。”

    沈奇笑了,沒(méi)有嗯哼。

    威騰這人喜歡用隨手可得的簡(jiǎn)單道具,去演示、闡述一些深刻的科學(xué)原理:“之前你們提到,工程人員總是能夠針對(duì)具體問(wèn)題引入方程附加條件,從而使N-S方程有解。但是,這些附加條件是刻意而為的,即使求解出N-S方程的解,也只能滿足他們自己原先設(shè)定的特定情況,并不具備普適性。”

    “同一紙杯的兩次裝水,因附加條件不同導(dǎo)致裝水量有明顯差異。但不可否認(rèn),它們均起到了工程效果,它們解決了周和蕭的口渴問(wèn)題。所以我認(rèn)為,N-S方程的根本問(wèn)題不是體系問(wèn)題,而是算法問(wèn)題。”

    威騰來(lái)到飲水機(jī)旁邊,將手中紙杯恢復(fù)原狀:“接下來(lái)誰(shuí)能設(shè)計(jì)出第三個(gè)實(shí)驗(yàn),同樣是基于這套飲水機(jī)體系,得到一個(gè)普適性的通解?”

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