第五百八十六章 湍流与纳维-斯托克斯方程

    因为曾到段永恭教授的实验室实习过，也参与过胡青峰教授、何良傅教授、得国的科佩特教授的课题研究工作，秦克和宁青筠只经过两三天短暂的适应期后，就已熟悉了在“空气湍流与气候预测”课题组里的学习与生活，并开始投入其中，进入自己的跟班学习生涯。

    他们的研究生学习也与普通的研究生不一样，去不去课室听课是完全自主决定的，而现在研究生的课程大多数对两人来说已是比较显浅了的，只有少部分选修课或者专业课的内容两人有兴趣，才会去听一听，其余的白天时间，基本上都呆在“空气湍流与气候预测”课题组里。

    经过这几天的熟悉，秦克已将所有人的相貌与名字全记住了，还私下里做了简单的笔记，记录下每个人的年纪、性格、爱好，以及家庭情况。

    晚上，在两人的“小窝二号”自习室里，宁青筠看着秦克做表格，忍不住悄声问：“秦小克，你记录这些有什么用呀？”

    秦克见明明这里就只有两人，单马尾少女还有点做贼心虚，似乎要替他遮挡的样子，不由乐了，亲了亲少女那粉嫩柔滑的小脸，笑道：“这虽然不是什么值得公开宣扬的好事，但也算不得什么见不得人的坏事，你不用这么紧张。以前刚上大学时，我也做过类似的表格，你可能没留意。”

    秦克令微光打开笔记本电脑里的表格，小脸微红的宁青筠果然看到“基科班名录”的表格文件，上面同样记录着全班每个人，除了她和秦克自己外其余同学的大概信息。

    “每到一个新环境，想积极地融入其中，就要多聊天了解信息，而且要记录下每个人的要点，包括喜好、厌恶的忌讳的事、简单家庭状况，这样才能与周围的人相处得好，避免不小心‘踩雷’。比如有人离婚了，你就要判断他对这事的态度，是乐观的，还是视为奇耻大辱，如果是乐观的，你可以和他提起电视里的相亲节目来开玩笑，如果是负面忌讳他人提起这事的，那在他面前，哪怕是和别人谈话，都尽量不要涉及到相亲啊、婚姻啊、离婚之类的敏感字眼。这些在我们大一下学期学过的人际关系学选修课里，老师都有提及过的吧？”

    宁青筠有些佩服地点了点头：“确实学过，但老师没说得这么详细，更没教我们怎么做。”

    “学以致用嘛，根据理论改进人际关系，你看我这表格就比以前刚上大学时的表格更专业些。‘空气湍流与气候预测’课题组是我们要长期学习的地方，我们没必要加入所谓的内部派系，坚定地作为姜老师的嫡系就行了，但也要尽量地营造舒服的环境氛围，让学习与科研更快乐些，对不对？

    秦克是这样想的，也是这样做的，凭着他的社交能力和独特的人格魅力，加上主动请了两次客，很快就带着宁青筠与课题组里的人熟络起来，众人对他俩也少了份生疏与审视，多了几分真诚的热情。

    尤其是那些同样是实习生身份的博士们，年纪只相差七八岁，多半又都心思单纯，见明明已是世界闻名的大数学家、数学系正研究员级别的秦克、宁青筠丝毫没有架子，都很乐意与他们交往。

    比如性格外向的博士后邓兆亮就对秦克特别热情，一直主动地向他介绍各种实验设备以及课题组内几个小组的情况。

    邓兆亮也算是海归，MIT的物理专业博士，比就读过MIT数学系的陈立成晚了一届，但他与陈立成关系很好，上次秦克救了陈立成一命，邓兆亮极为感激，这时对秦克自然是份外亲近。

    当然，男生们面对漂亮动人、青春明媚、又总隐隐透着清冷气息的宁青筠还是有点拘紧，不太好意思接近，但与秦克很快就变成了勾肩搭背，可以玩些颜色笑话甚至说点心里话的亲密友人关系了。

    女生们在宁青筠的零食攻势下（秦克指点），也与宁青筠相处得很不错——课题组里以男性居多，但女生也有十个左右，多数都是博士生或者博士后。

    感觉到实验室四周的氛围明显变得温和宽松、欢快起来，宁青筠不得不从心里佩服秦克，有心思，有热情，也有技巧，这样的秦克不受人欢迎真是天理难容。

    这一天是周五，课题组每周一次的总结报告交流会议就在六层的会议室里召开。

    这样的总结报告交流会只要在实验楼里的课题组成员，都必须出席，在会议上主要分享各人近期的研究成果，以及遇到的问题。

    会议纪录一般由实习生来担任，再由一个研究员作复核，作为新人的宁青筠很自然地就担负起记录的工作来。

    她记录得很是轻车熟路，让配合她的研究员于晓庆颇为惊讶，庆姐悄声问：“小宁，以前你做过记录？”

    “嗯，以前也在其他课题组里做过类似的工作。”宁青筠点了点头。

    庆姐朝她竖起了大拇指。

    这样的会议秦克和宁青筠都听得很认真，也能学到许多书本上接触不到的细节。

    比如研究员庄会超的发言：“最近我们小组里遇到了一个问题，采用半拉格朗日方法计算平流项以及在空间离散化时，若采用二阶精度的中央差，会导致格朗日上游点的求解困境，以及上游点变量插值造成的守恒性缺失问题，如再提高精度，目前我们机房里的服务运算能力就跟不上了，需要申请神威太湖之光的超算来计算数据……”

    秦克翻了下资料，发现课题组里的数据量每年的新增量已超过30TB，而且还呈不断加速增长的趋势。

    难怪要用到超算了，这样的数据量，普通服务器群组根据处理不过来。

    秦克匆匆翻罢资料便放到了一边，继续认真听着，顺手记下一些他认为有必要继续查找资料或者值得重视的问题。

    报告交流还在继续。

    “最近我们尝试利用雷达回波数据，来进行短时降水预报测试……”

    “现在我们的实验数据越来越庞大，光靠人工编写算法来提取信息效率太低了，我建议引入人工智能，实现数据分析、信息提炼的自动化……”

    人工智能分析海洋数据？这倒是个好方向。

    秦克想起到了LV3的微光，以微光此时的数据分析筛选能力，应付这么大规模的数据还是很吃力，估计要升到LV4才有可能勉强达到目前课题组的要求，想要游刃有余、高智能地作出数据分析、数据画图和数据预测预警，怕得要到LV5了。

    秦克正想着，姜为先老院士忽然开口道：“秦克，你之前写过极端天气下气候现象的论文，你说说影响到气候的都有哪些因素，能想到多少就说多少。”

    秦克怔了怔，这怎么就忽然提问起来了？

    不过这应该也算是研究生学习的一环，凭秦克这时的物理知识储备，这样简单的问题张口就能回答，更别说当初为了写论文，他还翻阅过大量的文献。所以他几乎想也没想便直接答道：

    “影响气候的条件有很多，不同地域不同地形在不同条件下，都会对气候产生不同的影响，这些都属于自然地理因素。此外就是全球气候变暖、冰川融化、厄尔尼诺现象、海平面上升等世界性的因素，也会在一定程度上影响我国的气候。人类活动产生的物理化学因素，同样会对当地气候产生明显的影响，比如汽车尾气排放、化学污染物的排放、人类改造地形地貌等。此外大气运动在地表产生的湍流效应，也会对气候产生不可预知的影响。”

    姜为先老院士微微点头，又转向宁青筠道：“湍流是在大雷诺数下发生的，小宁你简单说说雷诺数与湍流的关系？”

    宁青筠略一思索答道：“雷诺数小的时候，为层流，因为黏滞力对流场的影响大于惯性力，使得流体流动相对稳定。若是雷诺数较大时，则相反，黏滞力对流场的影响小于惯性力，流速越过临界值后，流体流动会因流速而变得不稳定，产生各个方向的随机运动，形成混乱而无规律的湍流流场（涡旋）。”

    姜为先院士再次点头，他当然知道这两个学生能答得出来，只是想让众人亲眼见识下自己弟子扎实的基本功。他看向两人：“你们应该已熟悉这个课题组的情况了，课题组内部也分为五个小组，你俩从今天起，就专门去跟进湍流小组的研究吧。”

    周围响起了一片轻微的骚动，但很快就安静下来，只是看向秦克和宁青筠的目光都变得复杂起来，有惋惜，有同情，也有期盼和羡慕。

    会议结束，众人散去，回到座位，旁边的博士后邓兆亮便悄眯眯地对秦克道：“姜老院士看来对你们期许很高啊，居然让你们去研究湍流。”

    所谓的湍流，是指时间和空间上强烈变化、多尺度的、不规则的复杂非线性流体运动状态。

    最先发现并对流体运动中湍流现象进行研究的是鹰国物理学家雷诺，并定义了流体内部存在两种的结构完全不同的流态：层流和湍流，也就是刚才宁青筠回答的答桉。

    如果说流体力学里哪个部分最难最复杂，除了横跨数学物理方面的N-S方程外，那就要数湍流了。

    因为湍流是无规则、混沌的，如果你把一小段河流的湍流分别用函数来表示并画成图形，你会看到……什么叫一团乱麻，就像小朋友不懂事乱涂乱画的一堆线条，看得人头皮发麻。

    如果说流体力学是个坑，那湍流就是看不见底的深渊。

    当初得国着名物理学家、量子力学的创始人、诺贝尔物理学奖大老沃纳·卡尔·海森堡，就曾说过：“如果我见到上帝，我会问他两个问题：相对论是什么鬼？湍流是什么鬼？我觉得他会知道前一个问题的答桉。”

    这位量子力学的大物理学家，在研究量子力学之前就是研究湍流的，他的博士论文题目叫《论流体流动的稳定性与湍流》，然而一年后，他就英明地发现湍流是个难出成果的深渊，果断地改行研究起量子力学，并在八年后因为量子力学的研究成果获得了诺贝尔物理学奖。到他老年后，功成名就，又得志意满地尝试回归湍流研究，但依然没什么大的进展，最终再次放弃，于是才有了上面的感慨之言。

    ——上帝会知道相对论的答桉，却不知道湍流的答桉。

    邓兆亮大概是怕自己的话吓着了秦克和宁青筠，见两人面面相觑，便赶紧又补充道：“‘湍流小组’在我们课题组有‘精英组’之称，基本上只有表现很出色的团员才有资格进入，目前只有十九人，算上你们也就二十一人，小组长是姜老院士亲自担任。课题组里对N-S方程的研究，也主要在‘湍流小组’里。”

    说着他又压低声音，神秘道：“磁约束可控核聚变知道吧？湍流小组也在研究着相关的关键问题——磁流体力学因湍流现象而产生的不稳定性。”

    他叹道：“因为这个小组太高端，我们对它既敬而远之，又渴望终有一天能进入这个小组，因为那表示我们的实力被姜老院士认可了，成为了课题组里的精英。说来你们知道N-S方程与湍流的关系吧？”

    秦克微笑道：“略懂一些。通过N-S方程来描述湍流现象，换成数学语言就是：确定的非线性偏微分方程是否有长时间的不规则渐进解。层流是小雷诺数下N-S方程初边值问题的唯一解，随着流动雷诺数增加，流动由层流向湍流转变，这可以看作N-S方程初边值问题解的性质在变化。雷诺数增加到临界点，N-S方程出现分岔解，湍流现象则是N-S方程的渐进不规则解。”

    邓兆亮听得一愣一愣的，好会儿才竖起大拇指：“不愧是姜老院士的高足，佩服啊佩服，如果这叫略懂，那我想我们这些博士生可以集体自闭了。”

    从这一天起，秦克和宁青筠就进入到湍流小组。

    与别的小组不一样，湍流小组不用离开实验室，也不用到处跑去考察，因为多数研傲视群雄工作都是通过理论推导与小型实验来完成的。

    秦克二人在物理专业上暂时没出成绩，求真书院的邱老先生却已打电话来请两人开始准备授课了。

    而与此同时，实验设备全部部署完毕的青柠植物培育实验室，有关计算种子学和种子DNA的研究，也进行得如火如荼……

    当然，最吸引国际数学界目光的，还是IMU对秦克证明黎曼猜想的重点审核。墨少堤的我真的只想当一个学神啊