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461章 納維-斯托克斯方程的一點看法
更新時間:2018-08-27 作者:術小城
我只想當一個安靜的學霸 461章 納維-斯托克斯方程的一點看法
用一句話概括納維斯托克斯方程，即這個方程用來解釋流體運動。 從飛機、船舶的運動，到血液在靜脈和動脈中的流動方式，流體運動無處不在。 納維和斯托克斯兩位科學家去世后，人們對NS方程繼續研究，并取得了重要進展。 目前只剩下一個問題，也是最根本的問題：沒有人可以找到一個求解NS方程的公式。 確切的說，沒有人可以在原則上證明NS方程是否有解。 科學家的固執在于探求真相，人類用一個未知是否有解的方程，一兩百年以來發展出諸多理論，制造出各種工具，并應用到各種工程場景。 科學家們的心里總覺得有點慌，特別是沈奇和威騰這種考慮問題比較深遠的科學家。 中心的一間會議室。 周雨安高談闊論：“流體運動滿足質量守恒、線動量守恒、角動量守恒，結果是必須引入6個附加的運動表征量，它們是三個獨立分量的雷諾應力、兩個動態粘性和一個獨立分量的動態壓力。” “但是，我覺得這里面就有問題了，滿足這三個守恒律滿的同時，卻否定了NS方程，而且有何種雷諾應力選擇就有何種動態粘性和動態壓力，這意味著有6個自由量可以選擇！從而導致速度場是這6個自由度的函數。”周雨安有他的想法，他陳述了他的想法。 蕭俊龍接著說到：“老周，這個問題是流體力學的致命內傷，NS方程的原始推導只需要線動量守恒和角動量守恒，而把質量守恒加上去的根本原因是無法表征角動量守恒。你和我讀博時肯定都了解過NS方程的兩個力學觀點，第一，質量守恒線動量守恒。第二，線動量守恒角動量守恒。” “第一個觀點引出物質速度和歐拉速度的概念，從而維持3個方程求3個速度場分量的基本格局，這是目前流行的流體力學理論。然而，我很遺憾的發現，基于第一個主流理論體系，NS方程是無解的。”周雨安搖搖頭，表情無解。 “你說的太對了，老周，英雄所見略同！”思想火花的碰撞產生穩中有進的友誼，蕭俊龍也很無解：“第二個觀點也有問題，它引入渦度矢量，但還是維持3個方程求3個速度場分量，所以這很矛盾啊，這個時候速度對空間坐標的求導不具有可交換性！雖然有人引入了李代數形式，但是工程價值不大，因為理論基礎概念混亂。” “所以，NS方程是無解的？”周雨安和蕭俊龍一合計，推導出這么一個結論。 一直聆聽的沈奇、威騰笑笑不說話。 為了能讓威騰聽明白，周雨安和蕭俊龍剛才的對話是全英語。 通過激烈而嚴密的推論、交流、切磋，周、蕭兩位副組長均認為NS方程無解。 實際上這也是學術界的現狀。 工程人員總是能夠針對具體問題引入方程附加條件，從而使NS方程有解。 然而，所得結果對他們的特定問題是正確的，卻不具備普遍意義。 這也是為什么絕大多數學者認為NS方程不存在通解， 通解就是具有普適性規律的金鑰匙，找到這把金鑰匙，或者給出具備信服力的證據，徹底證明這把金鑰匙壓根不存在，都是有科學價值的操作。 周雨安、蕭俊龍對視一眼，搖搖頭笑了。 還是太幼稚，一千萬美元的項目就這么交差，肯定會被打。 周雨安、蕭俊龍望向沈奇、威騰兩位大佬。 按照常規的劇本設計，滿面通紅的配角值得商榷的臺詞說完后，接下來應該由淡定沉穩的主角出面，給出一錘定音的正確回答，帶領團隊走向一條康莊大道。 “愛德華，你先說。”沈奇對威騰說到。 “這不是體系問題，而是算法問題。”威騰淡定沉穩的說到。 沈奇、周雨安、蕭俊龍：“嗯哼。” 威騰走到飲水機旁，隨手取一個紙杯，他將紙杯放在出水口下面，按動出水開關。 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。 “這是第一個實驗。”威騰將盛滿水的紙杯遞給周雨安，說到：“周，喝了它。” 咕咚咕咚。 周雨安一飲而盡杯中水，這杯水并沒有甜味或者咸味，就是普通桶裝純凈水的原味。 威騰拿過周雨安手中的空杯，再次來到飲水機前。 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。 因為威騰對紙杯施加了外力，所以紙杯在不斷充水的情況下并未膨脹到原狀。 威騰保持著對紙杯的外力施加，維持紙杯不規則的盛水形狀。 “這是第二個實驗。”威騰走到蕭俊龍面前，做出喂水狀，說到：“蕭，喝了它。” “可是……周剛才就是用的這個紙杯！”蕭俊龍雖然長的不俊，但他是個愛干凈講衛生的男人。 “不要在意這些細節。”威騰說到。 “好吧，愛德華，我喝。”蕭俊龍瞟了周雨安一眼，用中國話問到：“老周，你應該沒有肝炎吧？” “瞧你這出息，做什么科研？”周雨安強行忍住不笑。 蕭俊龍眼一閉，心一橫，在威騰的服侍下喝完杯中水。 威騰說到：“通過先后兩次實驗我們發現，在同一個飲水機體系下，同一個紙杯因為附加條件的不同，第二次的裝水量小于第一次。” 周雨安、蕭俊龍：“嗯哼。” 沈奇笑了，沒有嗯哼。 威騰這人喜歡用隨手可得的簡單道具，去演示、闡述一些深刻的科學原理：“之前你們提到，工程人員總是能夠針對具體問題引入方程附加條件，從而使NS方程有解。但是，這些附加條件是刻意而為的，即使求解出NS方程的解，也只能滿足他們自己原先設定的特定情況，并不具備普適性。” “同一紙杯的兩次裝水，因附加條件不同導致裝水量有明顯差異。但不可否認，它們均起到了工程效果，它們解決了周和蕭的口渴問題。所以我認為，NS方程的根本問題不是體系問題，而是算法問題。” 威騰來到飲水機旁邊，將手中紙杯恢復原狀：“接下來誰能設計出第三個實驗，同樣是基于這套飲水機體系，得到一個普適性的通解？” 我只想當一個安靜的學霸 461章 納維-斯托克斯方程的一點看法
用一句話概括納維斯托克斯方程，即這個方程用來解釋流體運動。 從飛機、船舶的運動，到血液在靜脈和動脈中的流動方式，流體運動無處不在。 納維和斯托克斯兩位科學家去世后，人們對NS方程繼續研究，并取得了重要進展。 目前只剩下一個問題，也是最根本的問題：沒有人可以找到一個求解NS方程的公式。 確切的說，沒有人可以在原則上證明NS方程是否有解。 科學家的固執在于探求真相，人類用一個未知是否有解的方程，一兩百年以來發展出諸多理論，制造出各種工具，并應用到各種工程場景。 科學家們的心里總覺得有點慌，特別是沈奇和威騰這種考慮問題比較深遠的科學家。 中心的一間會議室。 周雨安高談闊論：“流體運動滿足質量守恒、線動量守恒、角動量守恒，結果是必須引入6個附加的運動表征量，它們是三個獨立分量的雷諾應力、兩個動態粘性和一個獨立分量的動態壓力。” “但是，我覺得這里面就有問題了，滿足這三個守恒律滿的同時，卻否定了NS方程，而且有何種雷諾應力選擇就有何種動態粘性和動態壓力，這意味著有6個自由量可以選擇！從而導致速度場是這6個自由度的函數。”周雨安有他的想法，他陳述了他的想法。 蕭俊龍接著說到：“老周，這個問題是流體力學的致命內傷，NS方程的原始推導只需要線動量守恒和角動量守恒，而把質量守恒加上去的根本原因是無法表征角動量守恒。你和我讀博時肯定都了解過NS方程的兩個力學觀點，第一，質量守恒線動量守恒。第二，線動量守恒角動量守恒。” “第一個觀點引出物質速度和歐拉速度的概念，從而維持3個方程求3個速度場分量的基本格局，這是目前流行的流體力學理論。然而，我很遺憾的發現，基于第一個主流理論體系，NS方程是無解的。”周雨安搖搖頭，表情無解。 “你說的太對了，老周，英雄所見略同！”思想火花的碰撞產生穩中有進的友誼，蕭俊龍也很無解：“第二個觀點也有問題，它引入渦度矢量，但還是維持3個方程求3個速度場分量，所以這很矛盾啊，這個時候速度對空間坐標的求導不具有可交換性！雖然有人引入了李代數形式，但是工程價值不大，因為理論基礎概念混亂。” “所以，NS方程是無解的？”周雨安和蕭俊龍一合計，推導出這么一個結論。 一直聆聽的沈奇、威騰笑笑不說話。 為了能讓威騰聽明白，周雨安和蕭俊龍剛才的對話是全英語。 通過激烈而嚴密的推論、交流、切磋，周、蕭兩位副組長均認為NS方程無解。 實際上這也是學術界的現狀。 工程人員總是能夠針對具體問題引入方程附加條件，從而使NS方程有解。 然而，所得結果對他們的特定問題是正確的，卻不具備普遍意義。 這也是為什么絕大多數學者認為NS方程不存在通解， 通解就是具有普適性規律的金鑰匙，找到這把金鑰匙，或者給出具備信服力的證據，徹底證明這把金鑰匙壓根不存在，都是有科學價值的操作。 周雨安、蕭俊龍對視一眼，搖搖頭笑了。 還是太幼稚，一千萬美元的項目就這么交差，肯定會被打。 周雨安、蕭俊龍望向沈奇、威騰兩位大佬。 按照常規的劇本設計，滿面通紅的配角值得商榷的臺詞說完后，接下來應該由淡定沉穩的主角出面，給出一錘定音的正確回答，帶領團隊走向一條康莊大道。 “愛德華，你先說。”沈奇對威騰說到。 “這不是體系問題，而是算法問題。”威騰淡定沉穩的說到。 沈奇、周雨安、蕭俊龍：“嗯哼。” 威騰走到飲水機旁，隨手取一個紙杯，他將紙杯放在出水口下面，按動出水開關。 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。 “這是第一個實驗。”威騰將盛滿水的紙杯遞給周雨安，說到：“周，喝了它。” 咕咚咕咚。 周雨安一飲而盡杯中水，這杯水并沒有甜味或者咸味，就是普通桶裝純凈水的原味。 威騰拿過周雨安手中的空杯，再次來到飲水機前。 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。 因為威騰對紙杯施加了外力，所以紙杯在不斷充水的情況下并未膨脹到原狀。 威騰保持著對紙杯的外力施加，維持紙杯不規則的盛水形狀。 “這是第二個實驗。”威騰走到蕭俊龍面前，做出喂水狀，說到：“蕭，喝了它。” “可是……周剛才就是用的這個紙杯！”蕭俊龍雖然長的不俊，但他是個愛干凈講衛生的男人。 “不要在意這些細節。”威騰說到。 “好吧，愛德華，我喝。”蕭俊龍瞟了周雨安一眼，用中國話問到：“老周，你應該沒有肝炎吧？” “瞧你這出息，做什么科研？”周雨安強行忍住不笑。 蕭俊龍眼一閉，心一橫，在威騰的服侍下喝完杯中水。 威騰說到：“通過先后兩次實驗我們發現，在同一個飲水機體系下，同一個紙杯因為附加條件的不同，第二次的裝水量小于第一次。” 周雨安、蕭俊龍：“嗯哼。” 沈奇笑了，沒有嗯哼。 威騰這人喜歡用隨手可得的簡單道具，去演示、闡述一些深刻的科學原理：“之前你們提到，工程人員總是能夠針對具體問題引入方程附加條件，從而使NS方程有解。但是，這些附加條件是刻意而為的，即使求解出NS方程的解，也只能滿足他們自己原先設定的特定情況，并不具備普適性。” “同一紙杯的兩次裝水，因附加條件不同導致裝水量有明顯差異。但不可否認，它們均起到了工程效果，它們解決了周和蕭的口渴問題。所以我認為，NS方程的根本問題不是體系問題，而是算法問題。” 威騰來到飲水機旁邊，將手中紙杯恢復原狀：“接下來誰能設計出第三個實驗，同樣是基于這套飲水機體系，得到一個普適性的通解？” 我只想當一個安靜的學霸 461章 納維-斯托克斯方程的一點看法
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