重生2013:超級科技帝國

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。”

此話一出,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。

不僅是物理與工程領域能迎來革命性突破。

在氣候與環境領域,具備更精確的海洋環流、大氣運動模擬,提升對全球變暖、極端天氣的預測能力。

在生物醫學領域,精準模擬血液在血管中的流動,氣流在肺部的運動,推動疾病醫療與醫療器械設計。

在能源領域,最佳化風力發電機葉片形狀,如利用湍流能量,改進核反應堆冷卻系統,避免區域性高溫等。

總而言之,納維-斯托克斯方程是連線純粹數學與應用科學的橋樑。

解決這個問題將重塑人類對流體運動的掌控能力,從理論到實踐深刻改變航空航天、能源、氣候、生物等諸多領域,甚至可能催生全新的技術革命。

不只是納維-斯托克斯方程的解已經在陸安心中,千禧年的另外五個難題他都知道怎麼解決。

因為,真理就在他的大腦裡。

這都是陸安前世遭遇那場宇宙級災難真空衰變的緣故,他的意識奇蹟般的在真空衰變後,以某種未知狀態倖存了下來,並且在那個奇異狀態期間洞悉了真理,一系列困擾他數百年的問題都已豁然開朗。

“你要是解決了納維-斯托克斯方程問題,很可能會同時拿下菲爾茲獎和諾貝爾物理學獎。”

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