湍流是个物理问题吗?(基础物理学湍流解决了吗)


湍流被认为是经典物理学中最后一个未解决的问题。然而湍流的概念及其应用早已经超出了经典物理的框架,并延伸到了现代物理学研究的各个分支中。由于这是一篇概要性质、而非科普性质的回答,以下我仅仅是极为简要地介绍了各领域中与湍流相关的一些物理研究课题,供题主参考:

1. 天体物理

湍流(尤其是磁流体湍流)涉及到天体物理中各个尺度的研究对象。在较大的星系团、星系的尺度上,湍流能量是反馈机制的重要来源(关于反馈机制的科普介绍,详见天文学家是怎么研究宇宙演化的? - 季索清的回答 - 知乎);在较小的尺度上,星际介质的湍流在很大程度上决定了恒星的形成,在密度的峰值上物质会由于引力不稳定性坍缩成恒星;在更小的尺度上,吸积盘机制的关键就是湍流的生成,湍流也充斥着恒星的内部。

(吸积盘中的湍流。图片来源:yanfei-homepage)

2. 凝聚态物理

2016 年的诺贝尔物理学奖颁给了拓扑相变方面的研究,而这一研究与超流(superfluid)问题相关(具体内容详见问题2016 年诺贝尔物理学奖「拓扑量子相变」具体是在研究什么?目前在国内外的应用进展如何?)。所谓超流,是黏度(visocsity)为零的流体,因此也极易形成量子湍流。下图显示了 3 维超流中的涡旋结构;有意思的是这种结构与宇宙弦(cosmic string)具有相同的数学性质,于是这又与引力物理、宇宙学关联起来了。

(图片来源:Quantum turbulence)

3. 高能物理

Reggeon field theory 中通过有向渗透(Directed percolation)这一概念,将湍流与粒子散射联系在一起。我对这方面了解有限,有兴趣的同学可以移步Directed percolation and Reggeon field theory继续阅读。

4. 生物物理

在生物物理中,湍流也是一个重要概念。除了关于生物体的研究涉及到湍流(譬如血液的黏度和湍流的关系及其对生物体的影响),生态系统中的种群行为也会表现出湍流的特征。在下面的两幅图中,第一幅图出自一篇流体力学论文,反映的是 一段湍流的持续时间/两段湍流的间隔时间 和雷诺数的关系;第二幅图出自一篇生物物理论文,反映的是一个被捕食种群的 生存时间/两次爆发增长的间隔时间 和该种群繁殖率的关系。可以看出,两者惊人地相似。

(图片来源:The Onset of Turbulence in Pipe Flow)

(图片来源:nature.com/nphys/journa

回到题主的疑问:如果我们放眼物理学研究的前沿,我们会发现湍流问题已经渗入到物理的诸多领域,物理学家们对湍流其实是非常感兴趣的。

海獭吃海胆为什么不痛风?(原神海獭成就)
上一篇
没有了
下一篇
本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容,一经查实,本站将立刻删除。

相关推荐

  • 苹果手机各个功能介绍,iphone必须关闭的十个功能

    1、关闭蓝牙。现在已经很少有人用蓝牙传输文件了,而且iPhone与安卓的蓝牙并不兼容,所以,可以在设置中,关闭蓝牙功能。2、关闭通知功能。关于APP推送,无非也就是一些更新提醒,关了也不会有什么影响,还能多省点电。3、关闭自动调节亮度功能。一般来说,可以将屏幕亮度在15%-30%之间,在强光环境中,在进行手动调整就可以了。4、禁止后台刷新。在设置—通用中,关闭后台自动刷新功能,也可以对省电起到一点...

  • 高德打车怎么设置途经地,高德如何添加途经路线

    1、点击高德地图APP界面底部的“导航”按钮,进入导航模式。2、点击右下角的“路线”,进入路线设定页面,根据要求输入起点、终点进行路线规划。3、点击“添加途经点”,弹出添加途经点页面,点击右上角,可以添加或者删除途经点,乘客可以手动输入要添加的途经点。4、当添加完途经点时,点击“确定”按钮,即可添加途经路线。此时地图会显示出这条路线上所有的途经点,以及当前途经点的地点信息。怎么设计高德地图设置要经...

  • 高中必修二物理知识点总结,高一物理必修2重点知识点归纳

    您好,1.运动学-位移、速度、加速度的概念及计算方法-相关运动的分析方法,如相对运动和抛体运动-牛顿运动定律及其应用2.力学-力的概念及种类,如重力、弹力、摩擦力等-牛顿第一、二、三定律及其应用-力的合成与分解-能量、功、动能定理、功率的概念及计算方法-动量、冲量定理及其应用3.热学-温度、热量、热能的概念及计量单位-热传递的方式及其特点,如传导、对流、辐射-热力学第一、二定律及其应用,如热机效率...

  • 湍流是个物理问题吗?(基础物理学湍流解决了吗)

    湍流被认为是经典物理学中最后一个未解决的问题。然而湍流的概念及其应用早已经超出了经典物理的框架,并延伸到了现代物理学研究的各个分支中。由于这是一篇概要性质、而非科普性质的回答,以下我仅仅是极为简要地介...

  • 海獭吃海胆为什么不痛风?(原神海獭成就)

    对于海獭(还有其他哺乳动物)来说,尿酸不是最终的代谢产物。海獭喜欢吃的食物之一就是海胆。有多喜欢?把胸脯当餐桌,也不会嫌刺挠的那种喜欢。它们可以轻松破壳,吃到里面的肉。因为海獭喜欢吃海胆,它们甚至可以...