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Navier-Stokes 方程的解?

已有 11339 次阅读 2012-5-13 11:03 |个人分类:生活点滴|系统分类:科研笔记

 

       Navier-Stokes 方程解问题的标准提法是:1)它的解存在吗?如果存在(含存在性、唯一性、稳定性三层论述),证明之。2)它的解不存在吗?如果是,证明之。3)它根本上就是错误的吗?如果是,证明它是错误的。

       为何把它上升为一个世纪问题,并以百万元证集答案?

       从数学理论上看,这是一个数学问题,也是非常基本的问题。在理论上价值很大。1+2)的提法主要是从数学上考察。

       由于百年来,只不过是在二维情形,以逼近意义上给出了解的存在性证明。如果1+2)解决不了,就说明目前对微分方程解的数学理论(方法)有致命缺陷。出路何在?

       它已经造成数学上的危机。但是,多数数学家坚信,能解决它。

       从力学上看,这是一个最简单的流体力学方程,大学本科教科书的常规内容。我们有数不清的案例“证明”它是对的。各种理论证明比比皆是。

       从物理学上看,动量守恒+质量守恒+应力应变方程+其它可有可无的条件方程,总能在各自的论题内“证明”它是“正确的”。

       从唯象上看,一种信念是:几乎所有的湍流现象都应该在NS方程下得到合理的理论解答。无非是对NS方程变变形式而已。

       由于以上原因,如果它根本上就是错误的,那么物理学、力学就面临基本理论上的危机,而且一定会有连锁反应。我国对物理学、力学原理正确性的信念就会动摇。

       它已经造成物理、力学上的危机。但是,多数物理、力学家坚信,它是正确的。

       这样,就分裂为三条路:1)信。坚持不懈的走下去。2)不信。寻求新的理论(顺带的也就在不同程度上否定了原有理论)。3)避而不谈。坐等其成。

       在这个论题上,总是传来“令人鼓舞”的最新成果,一批批的新人带着新成果“登峰造极”,随后,也就如此而已的草草收场。

       你方唱罢我登场。各种理论纷纷扬扬。

       从理性力学上看,对NS的研究工作有重大理论价值的是:

       1Lodge 提出的在同一个物质微元上建立变形方程的概念(随体张量描述);隐蔽的对方程的正确性在数学表达方式上的否定;

       2Reynolds 应力概念,隐蔽的对导出NS方程的应力应变方程的隐蔽的否定;

       3Truesdell 应力应变概念,隐蔽的对NS理论基础的否定;

       4Stokes 的对偶方程概念,认为必须是两组方程,对NS理论基础的公开否定;

       5)其它各式各样的否定。

       事实上,目前在PR上对NS的研究工作集中在否定性倾向上,主要是从物理上。

       概括下来,否定的着眼点为:1)要求一个流体微元满足质量守恒是一个弱点;流体内的物质交换是必然的(国内对此比较热衷);2)动量守恒包含线动量守恒和角动量守恒,二者是等价的吗?Truesdell(隐蔽的否定),Stokes(公开否定)的深层考察也是在此。3)加速度如何计算?这个提法显得很没有水平,但却是目前抽象数学应用于解决NS问题的最新提法(隐蔽的否定NS基础概念)。主要是对Stokes 路线的扩充。4)引入新的物理量,本质上是对Reynolds路线的扩充。

       只有可怜的Lodge,在Truesdell高度赞许以后,只在高分子流体力学中有继承者。

       所有这类研究工作对NS的研究都是重要的进展。

       因而,对Navier-Stokes 方程解问题是一个高水平的研究工作。一旦突破,其革命性是非常深远的。

       但是,一个不把握上述1-4)进展的人最好不要去研究NS问题。否则,必定是笑料。而如果物理、数学、力学只不过是懂点教科书(含研究生教科书)的人最好不要去研究1-4)的进展。而只不过是拿了一个博士学位的人,最好不要碰NS问题。那么最后,连博士学位都没有的人,最好不要去问什么是NS问题。

      



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