用一句话概括纳维斯托克斯方程,即这个方程用来解释流体运动。
从飞机、船舶的运动,到血液在静脉和动脉中的流动方式,流体运动无处不在。
纳维和斯托克斯两位科学家去世后,人们对ns方程继续研究,并取得了重要进展。
目前只剩下一个问题,也是最根本的问题没有人可以找到一个求解ns方程的公式。
确切的说,没有人可以在原则上证明ns方程是否有解。
科学家的固执在于探求真相,人类用一个未知是否有解的方程,一两百年以来发展出诸多理论,制造出各种工具,并应用到各种工程场景。
科学家们的心里总觉得有点慌,特别是沈奇和威腾这种考虑问题比较深远的科学家。
中心的一间会议室。
周雨安高谈阔论“流体运动满足质量守恒、线动量守恒、角动量守恒,结果是必须引入6个附加的运动表征量,它们是三个独立分量的雷诺应力、两个动态粘性和一个独立分量的动态压力。”
“但是,我觉得这里面就有问题了,满足这三个守恒律满的同时,却否定了ns方程,而且有何种雷诺应力选择就有何种动态粘性和动态压力,这意味着有6个自由量可以选择从而导致速度场是这6个自由度的函数。”周雨安有他的想法,他陈述了他的想法。
萧俊龙接着说到“老周,这个问题是流体力学的致命内伤,ns方程的原始推导只需要线动量守恒和角动量守恒,而把质量守恒加上去的根本原因是无法表征角动量守恒。你和我读博时肯定都了解过ns方程的两个力学观点,第一,质量守恒线动量守恒。第二,线动量守恒角动量守恒。”
“第一个观点引出物质速度和欧拉速度的概念,从而维持3个方程求3个速度场分量的基本格局,这是目前流行的流体力学理论。然而,我很遗憾的发现,基于第一个主流理论体系,ns方程是无解的。”周雨安摇摇头,表情无解。
“你说的太对了,老周,英雄所见略同”思想火花的碰撞产生稳中有进的友谊,萧俊龙也很无解“第二个观点也有问题,它引入涡度矢量,但还是维持3个方程求3个速度场分量,所以这很矛盾啊,这个时候速度对空间坐标的求导不具有可交换性虽然有人引入了李代数形式,但是工程价值不大,因为理论基础概念混乱。”
“所以,ns方程是无解的”周雨安和萧俊龙一合计,推导出这么一个结论。
一直聆听的沈奇、威腾笑笑不说话。
为了能让威腾听明白,周雨安和萧俊龙刚才的对话是全英语。
通过激烈而严密的推论、交流、切磋,周、萧两位副组长均认为ns方程无解。
实际上这也是学术界的现状。
工程人员总是能够针对具体问题引入方程附加条件,从而使ns方程有解。
然而,所得结果对他们的特定问题是正确的,却不具备普遍意义。
这也是为什么绝大多数学者认为ns方程不存在通解,
通解就是具有普适性规律的金钥匙,找到这把金钥匙,或者给出具备信服力的证据,彻底证明这把金钥匙压根不存在,都是有科学价值的操作。
周雨安、萧俊龙对视一眼,摇摇头笑了。
还是太幼稚,一千万美元的项目就这么交差,肯定会被打。
周雨安、萧俊龙望向沈奇、威腾两位大佬。
按照常规的剧本设计,满面通红的配角值得商榷的台词说完后,接下来应该由淡定沉稳的主角出面,给出一锤定音的正确回答,带领团队走向一条康庄大道。
“爱德华,你先说。”沈奇对威腾说到。
“这不是体系问题,而是算法问题。”威腾淡定沉稳的说到。
沈奇、周雨安、萧俊龙“嗯哼。”
威腾走到饮水机旁,随手取一个纸杯,他将纸杯放在出水口下面,按动出水开关。
水柱以固定流速下泄,流入纸杯。
纸杯接满纯净水之后,水满则溢,哗啦啦。
“这是第一个实验。”威腾将盛满水的纸杯递给周雨安,说到“周,喝了它。”
咕咚咕咚。
周雨安一饮而尽杯中水,这杯水并没有甜味或者咸味,就是普通桶装纯净水的原味。
威腾拿过周雨安手中的空杯,再次来到饮水机前。
这次威腾将纸杯捏瘪,但也不是全瘪,而是半瘪不瘪的样子。
哗啦啦。
在威腾的操作下,饮水机出水口以较小的水流速度流出水柱,泄入半瘪不瘪的纸杯中。
因为威腾对纸杯施加了外力,所以纸杯在不断充水的情况下并未膨胀到原状。
威腾保持着对纸杯的外力施加,维持纸杯不规则的盛水形状。
“这是第二个实验。”威腾走到萧俊龙面前,做出喂水状,说到“萧,喝了它。”
“可是周刚才就是用的这个纸杯”萧俊龙虽然长的不俊,但他是个爱干净讲卫生的男人。
“不要在意这些细节。”威腾说到。
“好吧,爱德华,我喝。”萧俊龙瞟了周雨安一眼,用中国话问到“老周,你应该没有肝炎吧”
“瞧你这出息,做什么科研”周雨安强行忍住不笑。
萧俊龙眼一闭,心一横,在威腾的服侍下喝完杯中水。
威腾说到“通过先后两次实验我们发现,在同一个饮水机体系下,同一个纸杯因为附加条件的不同,第二次的装水量小于第一次。”
周雨安、萧俊龙“嗯哼。”
沈奇笑了,没有嗯哼。
威腾这人喜欢用随手可得的简单道具,去演示、阐述一些深刻的科学原理“之前你们提到,工程人员总是能够针对具体问题引入方程附加条件,从而使ns方程有解。但是,这些附加条件是刻意而为的,即使求解出ns方程的解,也只能满足他们自己原先设定的特定情况,并不具备普适性。”
“同一纸杯的两次装水,因附加条件不同导致装水量有明显差异。但不可否认,它们均起到了工程效果,它们解决了周和萧的口渴问题。所以我认为,ns方程的根本问题不是体系问题,而是算法问题。”
威腾来到饮水机旁边,将手中纸杯恢复原状“接下来谁能设计出第三个实验,同样是基于这套饮水机体系,得到一个普适性的通解”