重要问题”
——其混乱、不可预测而又蕴含秩序的本质,正是n-s方程在大多数情况下无法求出解析解,甚至其解的性质都难以严格把握的直观体现。
选择n-s方程作为下一个目标,张诚有着多重考量:
先是基础性与普适性,该方程是流体力学的基础,其解决将从根本上深化人类对流动,尤其是湍流的理解,对气候预测、航空航天、船舶设计、能源环境等无数领域产生深远影响。
与“历史层积动力学”
的契合度:流体运动,本身就是最典型、最直观的“历史依赖”
和“过程演化”
系统。
流体质点的轨迹、涡结构的生成与湮灭、能量的级串与耗散……无不强烈地体现了“历史”
对“现在”
的决定性作用。
这与他的框架哲学内核高度一致。
其次是承接了前期的研究工作,在沈阳解决航空动机压气机失稳问题时,他已深入接触了复杂的流动现象和cfd技术,虽然那次更侧重于工程应用和特定失稳机理,但为他理解n-s方程的复杂性和挑战性积累了宝贵的直观经验和物理直觉。
研究,在回到北京后的第二天便正式启动。
赵伟根据张诚的指示,开始了新一轮大规模的资料搜集工作。
这一次的目标,是所有关于n-s方程数学理论、正则性准则、全局适定性、湍流理论、尺度分析、以及所有已知的试图证明或证伪该问题的重大尝试的文献。
书房里,很快又被各种书籍、论文预印本和打印稿所占据。
张诚再次进入了那种极度专注的“信息吞噬”
和“思维熔炼”
状态。
他快浏览、筛选、吸收着前人的智慧结晶,从19世纪斯托克斯的原始推导,到2o世纪勒雷、霍普夫等数学大师的奠基性工作,再到近代各种关于部分正则性、小初值全局解、以及各种b1o91-up(爆破)准则的研究。
他清晰地认识到,传统的研究路径大致分为几个方向:有的试图通过寻找某些特殊的“不变量”
或“能量不等式”
来控制解的增长;有的专注于证明在某种“弱解”
意义下的存在性(勒雷-霍普夫弱解);有的则试图在更规则的函数空间中寻找“强解”
并证明其持久性;还有的,则是千方百计地试图构造出会产生有限时间奇点的反例。
这些工作浩如烟海,充满了精妙的数学技巧和深刻的洞察,但无一例外地,都未能触及问题的最终核心。
n-s方程仿佛一个拥有无穷魅惑的深渊,每当研究者以为抓住了一丝曙光,它便会以更复杂的非线性反馈和更诡异的尺度耦合,将一切简单的希望击得粉碎。
张诚尝试直接应用“历史层积动力学”
的框架。
他设想将流体的运动,视为在某种由度场、压力场构成的无限维“状态空间”
中,一条受n-s方程约束的“历史轨迹”
。
他试图定义“层积空间”
,刻画“层积动力学”
。
然而,初期的工作进展缓慢,甚至可以说是停滞不前