第591章 CMS年会十二【NS报告会7-其他方向的研究】

    聊到这，威腾决定亲自问问徐辰这方面的计划，于是举手提问。
    「徐教授。」威腾开口，声音平稳，「你刚才给出的框架，已经解释了为什么经典NS方程的数学爆破不会在真实流体中发生。」
    「那么，我想问的是——」
    「你有没有沿着这个方向继续推演下去，找到湍流真正的秘密？」
    这个问题落下的瞬间，整座报告厅再次陷入寂静。
    从学术礼仪上说，这甚至算得上一个略显刁钻的问题。
    如果把它抛给普通学者，几乎和公开挑刺没有任何区别。
    毕竟，对方刚刚解决了一个千禧年难题，已经是莫大的成果。然后你却转头追问：既然都做到这里了，那为什么不顺便把流体力学里另一个更恐怖的问题也解决掉？
    这种问法，颇有一种对刚刚游泳拿了奥运金牌的人说，既然你游泳这么好，怎么不乾脆游过太平洋？
    但提问的人是威腾。而被提问的人，是徐辰。
    所以，没有人认为这是刁难。
    威腾是真的想知道，徐辰究竟已经走到了哪里。
    ……
    讲台上，徐辰听得眼皮忍不住微微一跳。
    好家夥，这老头还真是不拿自己当外人啊。
    我这费了九牛二虎之力，刚把流体力学那扇漏风的大门给焊死，保证它不会爆破，你就指望我顺手把堪比相对论的难题顺便解决了？真当我是许愿池里的王八呢？
    不过吐槽归吐槽，徐辰也明白威腾为什么这么问。因为湍流问题，真的是太让人绝望了。
    ……
    流体力学有两个分支：一个是平稳柔和的层流，另一个，就是混乱的湍流。
    生活中最直观的例子，就是你打开家里的水龙头。当你把阀门开得很小时，流下来的水柱清澈透明，丝般顺滑，宛如一根静止的玻璃柱。这就是「层流」。
    在风洞实验中也是一样，层流状态下的烟雾线，就像千层饼一样，一层一层互不干扰地平滑流过机翼。在数学上，这时候的NS方程乖巧得像个三好学生，非线性项甚至可以被巧妙地简化或抵消，得到优美的精确解。
    然而，当你把水龙头突然拧到最大的时候，水柱瞬间变得白花花一片，狂暴丶无序丶水花四溅。这就是「湍流」。
    从层流到湍流的转变，物理学上用一个叫「雷诺数」的无量纲量来衡量。一旦流速增加丶黏性降低，或者遇到一点点微小的扰动，雷诺数突破临界值，整个流体系统就会瞬间滑入混沌的深渊。
    在这个深渊里，大涡旋会破裂成小涡旋，小涡旋又会碎裂成微涡旋，能量在无数个不同尺度的旋涡中疯狂传递，直到最后在分子尺度化为热能耗散。
    这就是物理学和工程学挥之不去的终极梦魇。
    一旦流体进入湍流状态，目前的数学几乎束手无策，只能依靠超级计算机进行暴力模拟。
    这种模拟被称为DNS（直接数值模拟）。为了捕捉那些微小的涡旋，网格需要划分得极其精细，时间步长要切得无限小。工程界有一个绝望的公式：湍流的计算量，是随着雷诺数的三次方呈爆炸式增长的！
    如果要用现有的DNS方法，去完全精确地模拟一架波音777客机在巡航速度下机翼周围的湍流，把目前地球上所有的超级计算机绑在一起，算到太阳系毁灭都算不完一个周期！
    所以学术界非常希望有一种数学工具能更简洁地预测湍流。这就好比在牛顿和莱布尼茨发明微积分之前，古人想要计算一个不规则曲边图形的面积，只能用最笨的「穷竭法」，画无数个小多边形去慢慢填补，耗时耗力且极度痛苦。
    微积分的伟大，不只是把计算速度提高了几倍，而是为「连续变化」本身创造了一种全新的语言。
    而湍流领域等待的，恰恰也是这样一种语言。
    它不应只告诉人们一次模拟的结果，而应该直接揭示旋涡如何诞生丶如何相互作用丶又如何在不同尺度间传递能量。
    ……
    而现在，徐辰刚刚证明了流体不会在一瞬间炸掉，但这只是湍流的极限情况。
    如果他能基于刚才的跨尺度理论，发明出一种全新的数学工具来直接描述湍流，而不是每次都靠超算暴力穷举……
    那他就是流体力学界的牛顿！他将为这门学科带来属于它的「微积分」！
    这绝对是毫无悬念的诺贝尔物理学奖级别，甚至可能是开创一个新时代的级别。
    ……
    徐辰向威腾教授点头致意，此时的他虽然已经听懂了威腾教授的提问，但还是等待同传翻译结束后才开口。
    「这个问题确实很重要，但湍流问题比全局正则性复杂得多。至少目前，我还没有找到真正值得称为突破口的思路。」
    现场响起一片微弱的失望声。
    其实这个答案其实在所有人的预料之中。湍流问题的复杂程度，甚至可能在NS方程本身之上。徐辰能够解决全局正则性，已经足够震撼世界，没人真的认为他还能在这么短的时间内顺手把湍流也解决掉。
    但接下来，徐辰又补充了一句。
    「不过，虽然我没有继续研究湍流，但关于三维非线性流体方程体系的正则性问题，我确实沿着这套框架，做了一些其他方向的延伸。」
    ……
    全场的目光瞬间再次聚焦。
    「其他方向的延伸？」威腾微微挑眉，眼神中闪过一丝好奇。
    听徐神这话里的意思……显然不只是纳维—斯托克斯方程。
    讲台上，徐辰继续：
    「刚才我讲的这套微局部几何流结合物理截断的框架，」徐辰用笔尖点了点白板，「其实不仅对纳维—斯托克斯方程有效。」
    「准确地说，只要涉及非线性对流项和多尺度耦合的三维非线性流体方程体系，这套方法论就可以被推广。」
    听到这句话，台下不少人的呼吸猛地一滞。
    三维非线性流体方程体系！
    这意味着徐辰不是在解决一个NS方程，而是在建立一类方程的通用框架。
    ……

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第591章 CMS年会 十二【NS报告会7-其他方向的研究】

第591章 CMS年会十二【NS报告会7-其他方向的研究】