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第226章 解开NS方程的钥匙(1 / 4)

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办公室中,陈辉两人激烈的讨论着,虽然不断有新的灵感迸,但两个关键问题却一直无法解决。

一阵激烈的讨论之后,办公室中再次陷入沉寂,两人都看着白板,陷入了沉思。

两人已经困在这个问题上有一段时间了,想要短时间内解决的可能性已经不大了。

丹尼斯遗憾的指着白板上的涡度方程旁边画的纠缠涡管示意图:“看,涡管像橡皮筋,拉伸、扭转、甚至断裂重联,拓扑的辫群、同调类能描述状态,但怎么刻画这种‘形变’过程本身?直接对应到方程右边这些项……”

陈辉看着涡管图,又看看自己笔记本上画的纤维丛联络示意图,忽然脑中闪过一道灵光,“形变?纤维丛的联络定义了平行移动,本质上描述了纤维如何随底流形变化,如果我们把涡线看作纤维丛的纤维……”

丹尼斯眼睛一亮,立刻在白板上画了一个扭曲的圆柱体(平凡丛的变形),“就像这样!

底空间是流体域,纤维是涡线方向,但ns方程驱动的形变太剧烈,普通的联络……”

陈辉断他,语加快:“普通的联络可能不够!

但如果我们考虑带‘挠率’的联络,在广义相对论里,挠率可以描述微观结构的畸变,在这里,挠率也许能刻画涡管拉伸、扭转导致的局部旋转效应,这直接对应(91·)u项!”

丹尼斯猛地拍了下桌子,出一声巨响,咖啡杯晃了晃:“挠率!

对!

(91·)u就是涡度被度梯度‘拖着走’,产生旋转和变形,这本质上是非完整位移,正是挠率描述的对象!

把涡旋丛的联络定义成带特定挠率的形式……天啊,这可能是个框架!”

两人都沉默了十几秒,快在各自的笔记本上写着关键公式和草图,空气中只有笔尖摩擦纸张的沙沙声。

一阵推演之后,两人几乎同时抬起头,都从对方眼中看到了璀璨的光芒。

他们很可能无意间推开了一扇崭新的大门,一扇通往ns方程奥秘的终极之门。

定义涡旋纤维丛e,底空间流体域,纤维≈v0rtex1edire,联络包含挠率张量t,设计t以匹配涡度输运方程中的形变项(91·)u……

丹尼斯补充,“关键在于如何将物理的涡度场91和度场u映射到这个几何结构上,91应该关联到纤维的方向,截面?,u定义了底空间的移动,形变(91·)u被编码到联络的挠率部分t。”

各自推演之后,两人再次进行激烈的讨论,很多时候就是如此,他们或许会因为一个瓶颈困住好几年,可一旦捅破这层纸,接下来便能水到渠成,势如破竹。

“我们需要一个映射,将物理的u提升为丛上的一个‘水平提升,这个提升定义的平行移动,其产生的挠率效应,要能精确对应(91·)u对涡线方向的改变。”

陈辉在白板上做出自己的补充。

丹尼斯点头,擦掉部分白板,开始画一个更复杂的示意图,底空间、纤维、一个代表u的向量场、以及它在丛上引起的“流动”

路径,“这个提升映射需要满足相容性条件,也许可以从涡度守恒或亥姆霍兹定理出来定义它?”

陈辉眼前一亮,“对!

亥姆霍兹定理说涡管随流体运动,这正是纤维丛中‘联络’定义平行移动的核心思想——保持纤维‘不变’,对应此处的涡管物质性,我们可以利用这个来构造那个提升映射!”

接下来的几小时,两人在白板前激烈讨论,不断定义、否定、修正数学对象,丛的结构群、联络形式91、曲率Ω、挠率t的显式表达。

草稿纸堆满了桌面。

核心任务是将91t+(u·)91-νΔ91=(91·)u这个物理方程,转化为他们定

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