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。
与杨-米尔斯问题不同,那里有清晰的规范对称性和量子场论的物理图像作为引导。
而在n-s方程这里,非线性是赤裸裸的、无处不在的,它直接作用于度场的导数上,导致即使是在“层积”
的框架下,描述演化规律的方程也变得极其丑陋和难以处理。
那种在杨-米尔斯问题中,通过引入“层积”
概念剥离冗余自由度后显现出的结构美,在这里似乎失效了。
湍流的本质,仿佛就是一种极致的复杂和不可分割性。
连续数日,书房里的白板写了又擦,擦了又写,堆满了尝试不同切入点的草稿,但始终无法找到一个能同时兼顾数学严格性和物理深刻性的、令人满意的核心构造。
那种熟悉的、面对真正坚硬壁垒时的滞涩感,再次弥漫在空气中。
张诚并没有流露出丝毫的焦躁。
他深知,这才是攀登这类巅峰难题的常态。
灵光乍现是可遇不可求的礼物,绝大多数时候,需要的是如同矿工般持续不懈的挖掘,是如同雕刻家般对每一处细节的反复打磨。
他改变了策略,不再急于构建宏大的理论框架,而是沉下心来,更加细致地分析n-s方程本身那些最令人困惑的特性。
他重点关注那些已知的、最有可能导致奇点产生的潜在机制,比如涡度(流体旋转程度的度量)的剧烈拉伸和放大过程。
他有时会长时间地凝视着cfd模拟中展示的、湍流中那复杂到令人眩晕的涡结构演化动画,试图用直觉去捕捉那隐藏在混沌背后的、可能的深层秩序。
他意识到,或许问题的关键,不在于强行“驯服”
非线性,而在于真正理解非线性在多重尺度上是如何传递能量、并最终可能导致灾难性聚焦的。
春寒料峭,书房里的灯光依旧常常亮至深夜。
张诚如同一位最有耐心的猎手,在n-s方程这片浩瀚而危险的数学丛林边缘,静静地潜伏着,观察着,分析着,等待着那稍纵即逝的、能够一击致命的契机。
他知道,通往真理的道路从来都不是坦途,尤其是在面对湍流这样集秩序与混乱于一身的宇宙基本现象时。
上一次攻克杨-米尔斯用
