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(庆祝双菲,以及催更数首次破三千,加更一章。应该还只欠一更了。)
(但是第六卷大纲至今没有写好,第五卷结束很可能要休息一段时间(′o?????o????`))
看到这个公式出现,报告厅中终于响起了一阵压抑不住的低声骚动。
一名青年学者确认自己没有看错之后,他转过头,小声问身旁的同事:
「我们今天参加的……不是数学会年会吗?」
旁边那位同事瞥了他一眼,用东北话回道:「我也知不道啊~」。
这场报告开始后的前四十分钟,徐辰还在使用函数空间丶微局部分析和奇异剖面,对三维NS方程进行拆解。虽然现场绝大部分人都听不懂,但那好歹是不折不扣的纯数学。
可短短二十分钟之后,他已经越过连续介质力学,开始熟练调用克努森数丶玻尔兹曼方程丶分子碰撞项和非平衡态统计力学。
最让人感到荒谬的是,他在这两个领域里都没有表现出任何的生疏感。
后排有人压低声音,近乎自言自语地问道:
「他到底是数学家,还是物理学家?」
另一个人沉默片刻,苦笑着摇了摇头。
「现在看,学科的分类可能是我们的问题,不是他的问题。」
……
徐辰没有理会台下的躁动,继续说道。
「玻尔兹曼H定理说的是,一个孤立系统的信息熵,永远不会减少。只会增加,或者保持不变。这是热力学第二定律在微观层面的最严格表述。」
「它不依赖于任何特定的方程形式。无论是经典力学还是量子力学,无论是理想气体还是实际气体,只要系统是孤立的,熵就永远不会自发地减少。这是宇宙最底层的法则。」
「它保证玻尔兹曼层中的能量不会继续按照NS奇异剖面的方式无限集中,而是被转移到分子速度分布的热化过程中。」
「换句话说,那些疯狂增长的宏观涡量,在穿过Kn≈1的边界后,会被玻尔兹曼方程的碰撞项强制转化为微观的分子热运动。这是一个不可逆的过程。」
「也就是说,数学上即将冲向无穷大的那一束涡量,在物理上被拆解成了分子热运动。」
……
讲到这里,徐辰的语速不自觉地放缓了。看着白板上那行玻尔兹曼方程,他的内心深处,突然泛起了一丝悸动。
这是独属于理科生的浪漫。
十九世纪末,物理学正站在新旧时代的交界处。
当时,以恩斯特·马赫和奥斯特瓦尔德为首的「唯能论」和「连续统学派」如日中天,他们坚信物质是连续的,能量才是本质。而路德维希·玻尔兹曼则坚守着当时还无法被直接观测的「原子论」,试图用微观离散分子的统计热运动,来解释宏观的物理现象。
在那个年代,玻尔兹曼的H定理遭到了连续统学派长达十几年的猛烈围攻。
1906年夏天,长期受到健康问题与严重抑郁症困扰的玻尔兹曼,在义大利的杜伊诺结束了自己的生命。学术争论并不能被简单地视为这场悲剧的唯一原因,但那些漫长的质疑丶反覆的挫折与精神上的孤独,始终构成了他生命最后阶段无法忽视的背景。
令人无比惋惜的是,就在他离世前一年,爱因斯坦关于布朗运动的论文为原子存在提供了强有力的理论支持。随后在玻尔兹曼死后五年,让·佩兰的实验给出了决定性的证据。
原子是真实存在的。
玻尔兹曼是对的。
遗憾的是,他没能亲眼看到那场迟来的胜利。
但真理的接力棒,从未真正落地。
哪怕在物理上已经确认了原子的存在,但在纯数学界,「如何从无数个遵循牛顿力学的微观硬球粒子,严格推导出代表介观统计的玻尔兹曼方程」,在随后的一百多年里,始终是悬在人类头顶的乌云。这也是1900年大数学家大卫·希尔伯特提出的23个世纪难题中,第六问题的核心。
直到2024年,另一位同样出身于燕园的年轻华人数学家邓煜,与合作者哈尼丶马骁一起,完成了从牛顿力学到玻尔兹曼方程的长时间严格推导。
而今天,徐辰所做的,恰好让这段历史完成了一次跨越百年的接力。
一百多年前,玻尔兹曼用离散的原子,击穿了连续统学派的傲慢。
一百多年后,徐辰又藉助被邓煜夯实后的玻尔兹曼的理论,击穿了NS方程在连续介质假设下走向无穷奇点的幻象。
时隔一个多世纪,徐辰用百年前玻尔兹曼的工具,解决了千禧年难题,也算是对玻尔兹曼迟来的告慰。
……
徐辰将笔尖重重地点在公式的末尾,发出「哒」的一声敲击声。
这声音将他从跨越百年的浩瀚思绪中拉回了现实。他深吸了一口气,平复下胸腔里翻涌的情绪,退后半步,目光扫过这写得密密麻麻的第三块白板。
至此,整个证明的逻辑闭环,已经毫无破绽地呈现在了所有人面前。
实事求是地说,这最后一部分的数学推导,并没有前半场微局部几何流那样令人绝望的门槛。但真正令人拍案叫绝的,是徐辰基于物理现实的底层思考,以及那一手堪称神来之笔的变换。
前排贵宾席上,像爱德华·威腾丶孔采维奇这样常年游走在数学与物理边界的顶级巨佬,此刻已经彻底看透了整个证明的骨架。威腾甚至激动得攥紧了双拳,眼底满是窥见真理的狂热;而孔采维奇则终于恢复了那看似悠闲的神情。
至于台下的绝大多数学者,虽然中途在天书般的推导中已经完全跟丢了进度,但当听到徐辰最后那句「爆破被拆解成了分子热运动」时,所有人都有种拨云见日丶茅塞顿开的痛快感。
……
讲台上,徐辰将白板笔轻轻丢进笔槽。
压在心头大半个月的巨石终于落地,他的心情在此刻出奇的好。在给这场足以载入史册的报告会画上句号前,他甚至颇有闲心地抬起头,目光看似随意地扫过台下的媒体区。
在确认那位年轻摄影师的长焦镜头正死死锁定着自己之后,徐辰微微倾身,靠近了讲台上的麦克风。
全场两千多人仿佛心有灵犀,瞬间安静到了极致。
所有人都屏住呼吸,等待着这位年轻人,进行最后的宣判。
徐辰开口了。
「纳维-斯托克斯方程,在这个世界的教科书里,已经静静地躺了将近两百年。」
「在这两个世纪里,人类用它造出了突破音障的超音速战机,造出了潜入马里亚纳海沟的深海潜水器,甚至用它精准预测了木星表面那场持续了数百年的大红斑风暴。」
「可是,面对这杯再普通不过的白开水,面对这阵微不足道的微风,我们却始终无法在严谨的数学上证明,它究竟会不会在下一秒发生崩溃。」
徐辰扫视观众,继续讲道。
「量子力学创始人海森堡,生前曾留下一句着名的玩笑。」
「他说:『当我见到上帝时,我会问他两个问题:什么是相对论?什么是湍流?我相信,上帝也只能回答出第一个。」
「海森堡或许是对的,这个问题难到连上帝都可能沉默。」
「但是今天……」
「我们可以自豪地向全世界宣布——」
「关于三维流体的秘密,那个连上帝都无法回答的问题……」
「此刻的人类,亲手摸到了他的边界!」
……