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流体力学是否是个和贾宝玉一样的风流才子,和任何一个其他学科的姑娘都能谈得来,并且能结合的很好?

已有 677 次阅读 2023-12-12 13:56 |个人分类:趣味科普|系统分类:观点评述

有人问,有流体力学,那么有流体物理学、流体化学吗?

化学反应离不开燃烧,液体的搅拌,气体的掺混和扩散,尤其是其传热又分导热和对流,这些都属于流体力学,根据不同物质的分压来计算反应,催化和物质的运动,就叫化工流体力学。所以不但有流体化学,或者叫化工流体力学。还有电子流体力学,物理流体力学,你见过电荷或者空穴在晶格里面的运动方程吗?或者王中林院士修改过的电动力学方程吗?里面多了的项都是和质量守恒,动量守恒,电量守恒和能量守恒的东西,等于是吧过去Maxwell从流体力学挖掘电动力学关系的路又深入摸了一遍。

量子流体力学看起来在微观,但是在光学材料里面发现了孤波,这个孤波又是从流体里学里面最早发现的。于是叫非线性量子力学。类似流体力学还有很多现象都和量子力学一样,搞量子力学的有一派人马,叫德布罗意学派,棋手是法国的德布罗意研究所,他们把量子力学方程组写成流体力学的样子,也怕和薛定谔方程组闹翻了,于是给大家说,我这是流体力学表象。表象就是我这不是真传,你也不要太和我较真。

      现在光线材料里面发现很多现象需要孤波或者流体力学表象一类方程来计算,美国宇航院还专门弄一批人在光纤维或者晶体里面搞光子的非线性传播,居然还在晶体里面搞出了光激波,美其名曰这都是非线性量子力学,但是现在理论量子力学的主流不认账,说非线性量子力学把薛定谔方程修改的太厉害了,不算量子力学,防止这些们不当户不对的对纯量子力学产生干扰。

     现在的宇宙学和天文学界有很多人计算暗物质和黑洞,他们的引力场方程居然也是流体力学方程,我有一次香山会议上和一个作者交流,问为啥你的方程组流体力学方程都用上了,唯独状态方程没有用?这个教授说大家都是这么做的,他也不清楚为啥?其实我分析过这个问题,如果用了状态方程,算出的结果就有压缩性和没有状态方程的结果就会差一个尺缩变换,我们流体力学这里叫普朗特变换或者格劳沃变换,这是可以推导出来的一个结论。而搞宇宙学的不用状态方程,不要这个状态方程,就只能用不可压缩流体方程组算,算完结果不一样怎么办?他们就靠假设再加一个尺缩变换,他们把这个变换叫洛伦兹变换,这下正是相对论所给出的,到底用状态方程不加那个爱因斯坦相对论直接推导出这个变换好呢,还是不用状态方程加上相对论好呢,这里就出现了矛盾,这个矛盾从数学上看不过是近似方法不一样,但是到物理上就成了时空观和世界观的问题,在流体力学和宇宙学交叉出现的这种学术边缘上,这个矛盾会闹出什么结果,其实还是很有看头的。

因为流体力学不仅是位移和流体变形,他实际原则上反映了质量守恒,动量守恒以及能量守恒三大规则,在这个基础上,他又繁衍出,稳定性,多值性,间断性,和量子性的一些特殊规律,它可以渗入科学的每一个分支。所以还有交通流体力,金融流体力学和经济流体力学以及人口流体动力学。这都不奇怪。

    还有几个浅显的例子:一个有人在汉堡公路的车流里面做过实验,当流量大到一定程度的时候,换车道的人就多了起来,流量更大,就发生了过度换车道而发生的堵塞现象,这个转捩过程和流体有相似也有不同。第二个例子是上海外滩 的踩踏事件,分析这个事故的时候,也可以用人流的走向连续性,压力和动量的关系来进行,还有信号传递低于流动速度时候的现象,这不就是激波吗?外滩的人流产生的类似人仰马翻的激波效应如何防止,那就是加阀门加防控,加快疏散信号的传播,这些都用上了。至于国家快反小组在新冠开始流行的初期紧急发布的对病毒在城市传播规律的需求,也是用流体做主要手段去进行仿真分析的。

    所以,有些看起来很不搭嘎的现象,如果用一下流体思维,说不定会有新的体会,比如新疆昆仑山上的搓板路,修路工人都知道搓板开始的时候都有一个很硬的构造,也许就是一块硬石头,后面车轮滚滚,既有规律的震动又有公路的蠕变,这就造成了喀喇昆仑大阪上的搓板路的成因,这其实就是非牛顿流体,长时间积累才能看到效果,也许把公路上的车量的底盘支撑弹簧和轮胎换一换,各种频率都有,搓板形成就会减缓,这种慢慢积累的蠕变,看看夏天的公共汽车站边上,千百次汽车刹车以后就会形成一道浪涌,马路牙子边的汽车道一起一伏,都是非牛顿流体惹的祸。这个作用就和揉面一样,要单方向运动揉搓,变形大,面才揉的好,面揉好还要醒一会儿,这就是要给他足够的弛豫时间,把变形的积累松弛掉,就“好吃了”。要是来回揉,或者醒的时间短,里面掰开就可以看见丝丝条条,美食家们说这样不好吃,我的嘴虽然分不出来,但是还是信美食家的。话题转回到公共汽车站的马路牙子边上的柏油路,如果能够两个方向交换停靠,轮胎对路面来回揉搓,也许不会对沥青道路产生那么大的破坏。可惜我们做不到,但是如果不是在公路上,而是在机床的导轨上,那么我们就可以这样防止这种特殊的蠕变。作为一个制砖工人,这种非牛顿流体的蠕变特性让我们吃透了苦头,我们的制砖机由于土粘,电压低,电机不匹配,中间的螺旋桨轴过粗,流动很慢,不但没有搅成湍流而且成为一种极慢的层流泥胚,讨厌的是它还带着蠕变特性,砖土泥浆居然完整记忆着他们被搅拌输运过来时候的苦难历程,每一层都不一样!晒干以后看起来都很光鲜,但是一烧,各层蠕变不一样,又弹跳还原回自已原来的样子,螺旋桨的纹路都显示在里面,砖头里面都各层分离的裂缝,砖都是苏的,不要铁砂掌,我轻轻一拍就断了,砖烧好了,一开窖,从湖南专门请来的烧砖师傅看到这些记忆着流体拉格朗日流动过程的砖头和里面的裂缝,都伤心的哭了.......

    说个看起来更不靠谱的,社会学家喜欢用基尼系数判断社会的危机程度,其实这是一个古老而又错误的流体力学前辈判断稳定的公式,现在流体力学里面早就不能用了,然而社会学家,经济学家还在乐此不疲的念这个经。现在判断稳定用很多其他方法,但是还没有社会学家把这些法则和王朝的兴亡和崩溃用流体力学公式分析一下,如果有人这么干一下,没准社会流体力学也应运而生。这样看来,流体力学简直是个和贾宝玉一样的风流才子,他能和任何一个其他学科的姑娘都能谈得来,并且能谈的很好,开花结果。

标签:流体力学边界在哪里,学术交叉,量子流体力学,经济流体力学和金融流体力学




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