第278章 再投PRL,下一步:三維非線性磁流體力學方程解耦難題
接下來的幾天時間裡,隨著第一階段實體實驗的暫時結束,林葉的生活重新回歸了平靜,開始在宿舍和圖書館之間兩點一線,專心致志地撰寫起這篇嚴格來說更偏向物理的論文,而不像是他之前寫出來的那些大多都是數學物理的論文。
論文的前半部分,對他來說自然是輕車熟路。
這部分便是將他在系統修煉空間推導了五十五天的純數學論證。
從建立辛幾何映射,到引入高頻振盪算子,再到算出那個完美的極值頻率31.4kHz,整個推導過程一氣呵成,宛如一件毫無瑕疵的藝術品。
但真正核心,也是這篇論文最精髓的地方,在於後半部分的【實驗數據分析】。
用一場從結果來看屬於徹底失敗的實驗數據,去反向佐證自己理論的正確性。
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這聽起來簡直像是學術造假或者是天方夜譚,但是在林葉那恐怖的數學能力面前,卻就完全能夠成為現實。
普通物理學家要是看到那份PV雷射測速儀錄下的流場崩潰數據,只能看到一團亂麻般的混沌湍流和毫無規律的熱能損耗。
這個世界上99%以上搞物理的人,大概都不會想到能夠用這玩意兒推導出另外的結果出來。
但在林葉眼裡,這些混沌的數據就是一堆可以被拆解的偏微分方程。
他在論文的後半段,強行構建了一個極其變態的非線性伴隨反演算子,然後用純粹的數學工具,將那團爆炸的混沌流場在時間軸和三維空間上進行了逆向回溯。
就像是把打碎的玻璃杯倒放還原一樣。
林葉通過一層層剝離湍流的干擾項,硬生生地從宏觀的混沌中,反推出了微觀層面上的那個異點——也就是沈鳴加工的那塊極板上,一處僅有不到5納米的微小凸起。
在這些數學推導的最後,林葉極其自信地給出了他的結論——
【實驗流場的崩潰,並非H偏微分方程的局部層流化條件失效;恰恰相反,逆向測算數據表明,正是因為物理極板在坐標(,y)處存在4.7納米的拓撲畸變,破壞了方程假設中的絕對平滑邊界,才導致了唯一的極值解坍縮。】
【若在數學框架內剔除該納米級瑕疵的干擾項,其餘99.9%的流場數據,與本論文推導出的理論模型完全擬合。】
這種極其霸道,完全不講物理道理的純數學逆推,簡直就是把實驗數據按在地上摩擦。
不過林葉對此完全沒有想那麼多。
因為他在做這個實驗之前,就已經計劃好了要這麼做,現在成功地分析出這個結果,在他看來大概就像是水到渠成一樣那麼自然。
而就在林葉沉浸在論文撰寫中的時候,另一邊的沈鳴,日子可就沒那麼好過了。
之前為了看原型機的通電測試,沈鳴隨便找了個拉肚子的藉口跟導師請了半天假。
結果他的那位導師不僅沒體諒,反而覺他既然病好了,就把落下的進度補回來,反手就甩給了他近兩百組極其繁瑣的晶體衍射數據讓他去清洗比對。
這幾天,沈鳴每天早上六點多就頂著雞窩頭出門,晚上十一二點才拖著喪屍一樣的步伐遊蕩回來。
看著沈鳴那副被榨乾了的模樣,林葉好幾次都忍不住想問他:你天天被導師這麼當牛做馬地使喚,平時真的還有時間搞自己的博士畢業課題嗎?
直博的壓力本來就大,要是還一直沒時間搞自己的課題,那延畢幾乎已經成了板上釘釘的事情了。
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更何況沈鳴還同時修了電子工程碩士的學位,雖然以他本身的能力,修一個碩士學位應該也不怎麼難,但至少也是要工作量的。
對此,林葉也就只能為自己的這位舍友默默祈禱了。
就這樣,時間一晃過去了五天。
這天晚上十一點。
林葉敲下鍵盤上的最後一個回車鍵,看著屏幕上自動排版生成的PF文檔,滿意地伸了個長長的懶腰。
雖然這是他第一次親手撰寫這種需要加入大量實驗圖表和數據分析的物理工程類論文,但整個過程無比絲滑,完全沒有遇到什麼卡殼的地方。
現在的他,已經不再是當年那個剛寫第一篇論文時,連格式和專業詞彙的潤色都需要周文淵教授指導的科研菜鳥了。
至於論文的作者欄……
第一作者兼通訊作者,自然是林葉自己。
而在第二作者的位置上,林葉沒有絲毫猶豫,直接敲上了沈鳴的名字。
雖然沈鳴之前拍著胸脯表示,只要能參與這種劃時代的黑科技,打白工甚至倒貼錢都願意,但林葉顯然不是那種喜歡白嫖勞動力的黑心資本家。
沈鳴熬了幾個通宵焊出來的驅動板,以及冒著被導師罵的風險去車出來的微米級電極,絕對配上這篇頂刊的二作身份。
就在林葉剛剛把論文保存,準備打包投遞的時候。
宿舍大門的方向傳來了一陣鑰匙轉動的聲音。
「咔噠」一聲,門開了。
林葉推開椅子走出房間,正準備跟回來的室友打個招呼:「沈鳴,回來了?」
只見沈鳴背著那個破舊的雙肩包,整個人像是一灘爛泥一樣靠在牆上。
他連鞋都沒換,雙眼無神,眼底的黑眼圈濃像是畫了煙燻妝,只是憑著本能朝林葉「吱」了兩聲,算作回應,然後就搖搖晃晃地朝著自己的房間走去。
「我那篇論文剛寫完,準備今晚就投出去了。」
林葉看著他這副快要猝死的樣子,有些好笑地補充了一句:「署名那邊,二作給你了。」
聽到「二作」兩個字,換做平時,沈鳴估計早就激動跳起來抱大腿了。
但此刻,這位累昏了頭的打工人只是遲鈍地停了一下腳步,連頭都沒回,背對著林葉極其虛弱地擺了擺手,含糊不清地嘟囔了一句:「哦……知道了林神……謝謝啊……」
說完,他推開自己的房門走了進去。
也不知道究竟聽沒聽清林葉說的啥。
林葉站在客廳里,連開燈的「啪嗒」聲都沒聽見,就聽到黑暗的房間裡傳來「撲通」一聲悶響——那是人連衣服都沒脫,直接呈大字型砸在床墊上的聲音。
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緊接著,不到三秒鐘,一陣極其沉重且均勻的呼嚕聲便響了起來。
林葉站在原地,看著沈鳴那扇虛掩的房門,聽著裡面傳來的呼嚕聲,不由感慨地搖了搖頭。
「這就是網上說的那種被導師瘋狂壓榨的科研牛馬嗎……真是可怕。」
林葉搖了搖頭,隨後便重新回到了自己的房間。
坐回書桌前,他將視線重新投向電腦屏幕上那份剛剛生成的PF文檔,開始思考起這篇論文該投給哪個期刊。
關於這方面,林葉其實並沒有糾結太久,腦子裡很快就鎖定了物理學界的頂級刊物——《物理評論快報》,PL。
選它倒不是因為別的,主要還是因為林葉對這個期刊比較熟悉。
畢竟他曾經就給PL投過那篇解決高超聲速流場剛性問題的論文——《高超聲速流動中的激波誘導李代數退化與保結構積分》。
那次投稿不僅審核極快,還直接拿到了PL的編輯推薦,甚至登上了美國物理學會官網《Phy》的F專欄。
這足以說明,PL的那幫審稿編輯不僅眼光極其毒辣,而且對真正具有顛覆性的純理論推導有著極高的接受度。
以PL在物理學界的超然地位,也完全匹配上他這項徹底消除H微觀湍流的重量級成果。
至於這篇論文能不能達到PL的過稿門檻?
對林葉來說,這就完全屬於沒必要去擔心的事情。
實際上,光憑前半部分在純數學領域對H邊界層方程的完美證明,他就有著百分之百過稿的自信。
而現在,他還在後半部分加入了極其暴力的實驗數據逆向分析,硬生生用數學算子從一片混沌的失敗數據中,精準反推到了極板上那4.7納米的物理瑕疵。
就憑這種把那些實驗物理學家能按在地上摩擦的數據分析能力,林葉甚至覺,這次不僅能再拿一次編輯推薦,就算衝擊一下比F含金量更高,專門由頂級物理學家撰寫長篇評論的Vpnt專欄,也都不是不可能的事情。
想到這裡,林葉便直接在電腦上打開了美國物理學會AP的投稿系統,填好信息,將帶有沈鳴二作署名的PF文件直接上傳。
點擊,發送。
看著網頁上彈出的【bmn fl】提示框,林葉靠在椅背上,心裡莫名閃過一絲感慨。
回想一年多前,自己第一次往PL投稿的時候,點擊發送的那一刻,心情多少還是有些激動和忐忑的。
畢竟那是無數物理學者做夢都想登上的學術聖殿。
而現在,看著同樣的投稿成功界面,他的內心卻格外淡定,就像是隨手發了一封普通的電子郵件一樣。
實力的蛻變,讓他在面對這些曾經高不可攀的頂級學術殿堂時,已經有了絕對平視,甚至俯視的底氣。
完成投稿工作後,林葉便把這篇論文徹底拋到了腦後。
他完全沒有去擔心這篇論文接下來能不能通過審核的問題,而是直接拿過一張嶄新的草稿紙,開始思考起自己下一步該完成的工作。
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電流體動力學方面的問題,他已經在理論和實驗層面基本摸透了。
接下來要研究的,也是真正橫亘在那個統一電、磁、流體力學的大一統理論面前的最大攔路虎——MH,磁流體動力學。
其實對於很多外行人來說,可能會有一個疑問:早在一百多年前,麥克斯韋不就已經用極其優美的麥克斯韋方程組,將電和磁在微觀層面徹底統一了嗎?那為什麼在宏觀的流體力學裡,還會硬生生拆分出電流體動力學和磁流體力學這兩個截然不同的學科?
原因其實很簡單:微觀上的統一,並不代表宏觀流體表現的統一。
在流體力學中,H研究的是電場力對帶有微弱電荷的流體,如電離空氣的作用,主角是庫侖力;而MH研究的則是磁場對高導電流體,如高溫等離子體的作用,主角是洛倫茲力。
一旦試圖將這兩者強行融合,在數學上就會遭遇滅頂之災。
因為電場的散度和磁場的旋度,會在流體的納維-斯托克斯方程中引發極其恐怖的非線性指數級暴增!
想要將它們融合,直接實現兩者的統一,顯然是一件難以做到的事情。
林葉很清楚飯要一口一口吃。
所以在實現統一之前,他必須先徹底搞明白磁流體動力學,弄明白洛倫茲力在流體中的演化規律,才有可能找到將它們縫合的契機。
而林葉也很清楚,自己當前在MH領域要解決的核心問題究竟是什麼。
那就是——【三維非線性磁流體力學方程解耦難題】。
他必須解決這個問題。
因為只有在三維空間中完美解開磁場和流體的耦合,他才能通過洛倫茲力,在極板表面構建出一層完美的【磁護甲】,從而徹底隔絕納米級物理凸起對等離子體的干擾,讓固態推進器真正在現實中飛起來。
但是,這個問題毫無疑問,極其困難。
比起他剛剛搞定的那個H問題,MH的非線性解耦,難度完全還要再拔高一個甚至幾個層次!
在當今的物理學界,這個問題有著一個令人絕望的地位——它是可控核聚變中,托卡馬克、仿星器這類磁約束裝置遲遲無法實現商業化的終極難題。
無數頂尖的等離子體物理學家,都被困死在三維磁場約束流體時產生的拓撲磁結和磁重聯的問題上面。
而只要解決了這個問題,將能夠極大地幫助可控核聚變的實現。
毫不誇張地說,誰能在數學上完美解耦三維MH方程,誰就能立刻拿走下一個諾貝爾物理學獎。
但即使是這個問題,也只不過是林葉要完成的那個終極目標過程中的一個問題罷了。
林葉拿起了筆,在草稿紙上嘗試著寫下了MH最基礎的動量方程。
【ρ(?v/?t v·?v)=-?p μ?2v J×B】
緊接著,他又在下方寫下了磁感應方程。
【?B/?t =?×(v×B)η?2B】
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看著紙面上這兩組公式,林葉試圖在腦海中構建三維拓撲,將流體的對流項【v·?v】與磁場的洛倫茲力項【J×B】進行強制耦合。
然而,僅僅推演了不到三步。
以林葉那頂尖的數學能力,以及方程-物理視界的幫助,他很直接地就看到有無數條代表著磁感線的幾何流形就像是受到了驚嚇一樣,瞬間瘋狂扭曲、纏繞,最終死死地打成了一個個根本無法用常規微積分拆解的死結!
方程的解,在瞬間走向了無窮大。
「嘶……」
林葉猛地停下筆,扔掉手裡的筆,伸手用力揉了揉兩邊的太陽穴。
真是肉眼可見的難啊。
難到他都感到頭疼的那種程度。
難怪全世界那麼多搞MH的物理大牛都被卡了幾十年,這種三維空間裡的拓撲死鎖問題簡直就像是一個不可名狀的克蘇魯古神一樣,看一眼都讓人精神衰弱。
林葉抬頭看了一眼桌面上亮起屏幕的手機。
時間已經悄然划過了凌晨十二點半。
「算了,硬剛不是個辦法。」
林葉長長地吐出一口濁氣,果斷地合上面前的草稿本。
今天大腦的算力已經嚴重超載,再死磕下去也是做無用功。
他站起身,伸了個懶腰,索性直接選擇了洗漱睡覺。
車到山前必有路,至於這團解不開的三維亂麻……
還是留到明天再想吧。
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