徐辰的声音提高,继续讲解。
「刚才我们在黑板上推导的爆破过程,揭示了一个残酷的数学事实:在奇点形成的那个瞬间,流体的涡量需要在一个无限小的空间尺度内,集中无限大的能量!」
「在纯数学的数轴上,这完全没问题。点可以无限稠密,无穷小可以存在。」
「但真实的水和空气,不是无限稠密的数轴!」
「它们是由一个个离散的分子组成的!」
徐辰在白板上画了一根数轴,然后在上面画了几个离散的圆点,代表分子。
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「当涡量级联将流体的特徵尺度压缩到纳米甚至皮米级别时,我们进入了分子的平均自由程尺度。」
「在这个尺度下,流体不再是一个连续体!」
「连续介质这个假设本身,崩溃了。」
……
这部分内容没有复杂的数学推导,算是一种思想实验。所以台下绝大多数学者,在这一刻都听懂了徐辰的逻辑。
甚至连直播间里许多非数学专业的观众,也隐约明白了。
……
「我给大家举个更通俗的例子。」
徐辰在白板上快速画了一个简图。一个杯子,里面装着水,水面上浮着一艘巨大的船。
他对自己的抽象派画功毫无心理负担,主打一个能看懂就行。
「很多人可能听过一个思想实验:一杯水能不能托起一艘航空母舰?」
「如果只看阿基米德浮力定律 F = ρgV,答案是可以。因为浮力只取决于排开液体的体积,而不取决于容器里剩余液体的总量。只要你把容器做得和船体完全贴合,中间只留极细的缝隙,理论上,你倒进去一杯水,就能产生几万吨的浮力。」
「这是纯数学和经典力学给出的答案。公式没有错,逻辑没有错。」
「但现实中,你能用一杯水托起航母吗?」
徐辰摇了摇头。
「不能。」
「因为当你把一杯水摊成包裹整个航母底部的水膜时,这层水膜的厚度,将远远只有几十个分子的厚度,要是你的杯子小一点或者航母再大一点,那么这层膜就会比分子还要薄。」
「当厚度缩小到这个尺度上的时候,连续介质近似会逐渐变差,分子排列丶热涨落丶表面粗糙度丶界面作用力都会开始影响结果。」
「这时候,我们不能再只写密度 ρ丶压力 p 和速度场 u,然后假设它们在空间中处处连续。我们必须开始追踪分子丶碰撞和统计分布。」
「因此,在这个尺度上,水分子被彻底撕裂,『水』这种物质的宏观概念已经不复存在了。」
「浮力定律的适用前提——也就是存在一种被称为『液体』的连续介质——被彻底击穿了。」
「所以,不是浮力公式错了,而是物理的现实底线,阻止了数学公式在极端条件下的荒谬推演。」
「NS方程的爆破,也是同样的道理。」
……
说到这里,前排已经有物理学家轻轻点头。
「连续介质假设会在分子尺度失效」这个判断本身,对很多物理学家来说并不算全新。
真正难的是下一步:
你如何证明,NS方程里所有可能导致爆破的奇异路径,都必然在抵达数学奇点之前,先撞上这层物理失效边界?
换句话说,不能只停留在思想实验,而要把「物理截断」写成可检验丶可估计丶可闭环的数学命题。
这需要极为强大的数学能力,和对物理世界同样深刻的洞察力。
……