第140章 求解成功能讓人類文明上一個新高度
千禧年時期,阿鎂立卡的克雷數學研究所釋出了七個千禧年數學難題懸賞令,只要有人解決其中任何一個難題就能獲得100萬美元賞金。
這七個難題分別是:NPC完全問題。霍奇猜想。龐加萊猜想。黎曼猜想。楊-米爾斯存在性與質量間隙。納維-斯托克斯方程。貝赫-斯維訥通-戴爾猜想。
值得一提的是,這七大難題現在只剩下六大了。
其中的龐加萊猜想已經在2002-2003年由鵝國數學家格里戈裡。佩雷爾曼解決。
孟秋顏站在旁邊觀看著若有所思地說:「流體最難量化的就是微觀上的不可控,如果要從微觀層面分析每個微觀粒子的運動簡直是天方夜譚。」
「流體力學巧妙的設計就是繞過微觀,直接從宏觀尺度量化這些微觀粒子組成的整體,要從無數個不可控的變數中找到整體系統的不變數,而這些不變數總是遵守某些守恆定律。」
「不管流體中有多少微觀粒子,總能用壓強。溫度。速度和密度四個物理量描述。」
「在不變中求變,變中求不變,遇事不決先找不變數,這個不變數就是守恆量,任何事物都存在守恆量,流體也是同理。」
嚴格的來講,不變數和守恆量不是一個東西,這是兩個不同的物理概念。
末了,孟秋顏長長的吐了吐一縷氣,她再次看向白板上的內容,疑惑地說道:「這些我看著也不像是要解納維-斯托克斯方程啊,難道是我太笨了嘛……」
陸安回頭瞄了眼女友,說道:「的確不是解納維-斯托克斯方程的,但也是,要解這個方程,現有的數學體系搞不定,所以要創造新的理論工具來解決它。」
此話一齣,孟秋顏當場一愣,這種話也就只有他敢說得出來了。
陸安收回目光繼續自己的事情。
良久,她反應過來,頓時搖了搖頭自顧自地說:「算了算了,懵比又傷腦,我還是負責崇拜吧,懵比但不傷腦。」
但過了片刻,孟秋顏又忍不住道:「話說,你真能解決納維-斯托克斯方程?」
陸安頭也不回地說:「能。」
聽到他這話,孟秋顏眨了眨大眼睛說:「真能找到納維-斯托克斯方程解析解,人類文明怕是能上一個新高度。」
孟秋顏雖然看不懂,但她也知道如果解決納維-斯托克斯方程的「存在性與光滑性」問題,將是數學和應用科學領域的一場革命性突破,其影響遠超流體力學本身。
在數學領域能推動非線性偏微分方程理論的飛躍,納維-斯托克斯方程是典型的非線性耦合偏微分方程,其解的性質是現代分析學的核心難題。
解決這一問題需要創造全新的數學工具,而這些工具被推廣到其它非線性方程,比如愛因斯坦場方程。量子力學方程等研究中,能極大的改變人類對複雜系統數學描述的理解。
而在物理與工程領域,能從「經驗科學」走向「理論精確」,這也是陸安要花時間解納維-斯托克斯方程的最大原因,他要解決切切實實的實在問題。
目前,工程中對流體流動的預測依賴數值模擬,如飛行器氣動設計。天氣預報。油氣管道輸送等。
但是數值方法的可靠性基於兩個隱含假設:解在模擬時間內是光滑的,否則數值結果會失真;其次即便存在湍流,其複雜但有限的尺度仍可被網格捕捉。
若是證明三維納維-斯托克斯方程存在全域性光滑解,將從理論上驗證數值模擬的可靠性,只要網格足夠精細,就能準確描述流動,無需擔心奇點導致的不可預測性。
這一突破能讓航空航天。能源。船舶領域的設計從「經驗試錯」轉向「理論驅動」。
說人話就是效率大幅提高,成本大幅下降。
例如,精確預測阻力與升力,設計更節能的飛行器;精確模擬湍流混合,最佳化發動機燃燒效率;更可靠的模擬大氣渦旋演化,提升天氣預報精度。
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