“对于黏性流体,当温度不均匀时,比如流体的上层温度低,下层温度高,它该怎么样运动呢?”
哗!
众人无不惊呼!
钱五师对着众人点点头,确定了此事。
大家心中感慨,钱大佬果然是真心研究力学的,这个问题绝对算是流体力学中艰难晦涩的那一类。
因为涉及到了非线性条件,一般来说,过程和结果都会非常复杂。
同时,众人又很羡慕钱五师,背后站着布鲁斯教授这样一尊大神,有什么问题都能得到答案。
这时,李奇维拿出纸笔,竟然开始直接演算起来。
“大家请看。”
“对于这个问题,我做了一点简化。”
“我把方程中的速度与温度函数展开为级数,并且只取前三项。”
“于是,就能得到一组方程。”
“如图所示。”
“这个方程组的常数R是个变量,不同的R值,代表不同的稳定解。”
“当R=30的时候,流体恰好发生不稳定的对流现象。”
“这时,我要求解这个方程组。”
众大佬都凑过来看布鲁斯教授的讲解,有人甚至直接站起来。
大家越看心中越震惊。
布鲁斯教授要是也研究力学,在座的各位都可以回家造火箭了,别搞什么学术了。
力学有布鲁斯足矣!
普朗特作为流体力学权威,他笑着说道:
“布鲁斯教授,你的想法太精妙了。”
不过,他很好奇。
这个问题虽然难,但还不至于让大家觉得奇怪或者说颠覆。
普朗特自信,给他一点时间,他肯定也能做出来。
“难道有什么玄机?”
李奇维笑着说道:
“接下来,就是见证奇迹的时刻!”
“诸位看好了。”
“当R取30时,这个方程组的解是一个动态解。”
“我虽然不了解力学,但也知道,这个领域中有一个很重要的概念:【周期解】。”
“对于一个动力系统而言,它在演化过程中的解是呈现有规则的周期性的。”
“比如系统运行一个月以后,可能又回到了起点。”
“或者是系统一直运行下去,但是它存在某种规律。”
“这就是周期解。”
“我在想,对于内部不均匀的黏性流体而言,它会不会也有周期解呢。”
“不过,计算这种方程的解,可能需要计算成千上万步,非常耗时。”
“所以我把这个工作丢给了研究所里的小伙子们。”
“他们一直计算到了3500步。”
“现在,我把结果直接写出来。”
唰唰唰!
众人脸上憋着笑容。
“原来手下人是这么用的。”
“又学会一招压榨学生的手段。”
很快,李奇维写完了方程的解。
他轻呼一口气,说道:
“现在,我可以告诉大家我到底发现什么奇怪的现象了。”
“当计算到1500步时,可以很明显看到,该方程组的解呈现周期性变化。”
“这意味着,黏性流体的运动是有规律的。”
“这一点可能没什么稀奇的。”
“毕竟有很多现象都是呈现周期性变化的。”
“按照正常的发展过程,方程组会保持着周期解,一直循环往复下去。”
“然而。”
“从1500步之后,情况突然发生了变化。”
“方程组的解竟然变的毫无规律!”
“周期解消失了!”
“这就有点匪夷所思了。”
“如果之前是周期解,在没有外力影响的情况下,怎么就会变成非周期性解呢?”
“这不可能啊。”
“一开始,我还认为是学生们计算时粗心大意,把结果算错了。”
“所以,我还特意让狄拉克又重新算了一遍。”
“经过他的核定,结果没有问题。”
“所以,确实是系统的周期解因为某种原因变成非周期解了。”
“用学术的语言描述就是:一个确定性的动力学系统,它的解在一定条件下会转化成随机的无规则行为。”
“其行为表现为不可重复、不可预测、不可确定。”
“我给这种无规则的现象,起了一个名字:混沌。”
“我认为混沌现象是非线性力学系统所独有的特性,在线性系统中不会发生。”
“混沌理论颠覆了经典力学在宏观领域保持决定性的共识。”
“换句话说,经典力学中也能出现随机现象!”
“我觉得这个猜想,应该能给各位一点小小的启示吧。”
“以上就是我在力学领域的新发现。”
嘶!
静!
死一般的寂静!
所有人骇然无比!
他们的内心犹如掀起滔天巨浪!
混沌理论!
宏观世界力学随机现象!
这些内容简直在颠覆众人的三观!
“布鲁斯教授太可怕了!”
第578章 牛顿之后,纯力学领域最伟大的突破!蝴蝶效应!世界是混沌的!
在后世,某些科幻电影中经常会借用一个概念:蝴蝶效应。
蝴蝶效应的描述也非常有诗意:
“一只南美洲的蝴蝶煽动翅膀,结果可能引起美国得克萨斯州的一场龙卷风。”
蝴蝶效应就是一种混沌现象。
它说明了任何事物的发展都存在一个变数。
尤其是当系统的解对初始条件非常敏感时,任何一丝轻微的变化都能造成巨大的变化。
真实历史上,蝴蝶效应由美国气象学家洛伦兹提出(不是那个洛伦兹)。
他本人也被誉为“混沌理论之父”。
洛伦兹在年幼时,最感兴趣的事情就是研究天气的变化。
长大后,他学习气象学和数学,最终成为麻省理工学院一名气象学教授。
洛伦兹的那个时代,计算机技术已经成熟,虽然体积依然很庞大,但至少可用性大大提高。
1961年的某天,他使用计算机进行关于天气预报的计算。
天气预报转换成学术问题,就是非常复杂的动力学系统。
其中不仅涉及流体力学,还有磁场等各种影响因素。
想对天气预报的越准确,所需列出的方程就越多。
因此,必须使用计算机进行求解,靠人力那就太慢了。
可惜,当时的计算机性能远没有后世强大,计算速度很慢。
当然,计算机再慢也比人快。
洛伦兹的天气预报模型需要计算机分几段进行计算。
比如,先计算出第一部分的解,然后把这个解再输入到第二部分里,以此类推。
所有步骤全部由计算机完成。
洛伦兹在今天之前,已经跑过一遍流程,并且算出了一个结果x。
不仅如此,计算机还分别保留了各部分的解。
他今天主要是想再验证几遍。
然而,计算机算的有点慢,他不想在这里干等,而是想下楼喝杯咖啡放松放松。
所以,他就偷了个懒。