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第154章 完成(1 / 3)

翌日,阳光明媚,惠风和畅。

但这大好的天气,却无法驱散张文飞办公室里那股凝重如实质的气氛。

周淮和张文飞并肩站在办公室中一块巨大白板面前。

大概每个数学教授的办公室里,都少不了一个这样的白板,或者是黑板。

而白板上,密密麻麻地写满了推导公式,从无限维哈密顿系统的抽象定义,到算子谱的具体分析,再到那个刚好被窗外照射进来的阳光所覆盖着的,标志着胜利曙光的离散特征值。

这块白板,浓缩了他们过去那么一段时间的心血。

现在,他们已然站在这条跑道的末尾,准备完成最后的冲刺一一将这个纯粹的数学结果,翻译回流体力学的语言,并最终推导出那个决定一切的结论:Re(入)〉0。

“好了,我们开始吧。”张文飞深吸一口气,拿起白板笔,声音沉稳。

“根据我们的谱分析结果,”他一边说,一边在白板上写着,“这个离散特征值入,是与一个特定的特征函数_入相关联的……这个o_入,在物理上,就代表了那个“最不稳定’的涡量扰动模式……我们的任务,就是将这个入与物理参数联系起来。”

周淮的目光专注地盯着白板,大脑高速运转。

张文飞继续推导:“我们将这个特征函数w_入代回到我们最初的、由涡量方程导出的Euler-Lagrange方程中。经过化简,我们可以得到一个关于入的恒等式。”

他在黑板上书写的速度很快,不多时,一个复杂的积分恒等式出现在白板上。

这个恒等式的一边是特征值入乘以某个正定的能量范数,而另一边,则是一个包含了涡旋拉伸项和背景流几何参数的复杂积分。

“到了最关键的一步了。”张文飞说道,“我们对这个恒等式两边同时取实部……左边很简单,就是Re(入)乘以一个正数。而右边……”

他顿住了,眉头紧锁。

右边那个复杂的积分,在取了实部之后,并没有像他们预想的那样,直接显示出明显的正负号,它包含了许多项,有些项显然是正的,但另一些项的符号却依赖于特征函数o_入的具体形态,非常模糊。“奇怪……”张文飞喃喃自语,“按照物理直觉,涡旋拉伸项在共振时,应该总是做正功,放大能量……这一项的积分,应该是正的才对。”

他拿起板擦,擦掉了一部分,尝试用不同的积分技巧去处理那个积分,但每一次,最终的结果都卡在了同样的地方一一总有一些“交叉项”,其符号无法被确定。

办公室里的气氛开始变得压抑。

时间一分一秒地过去,白板上的公式被擦了又写,写了又擦。

即使现在仍旧是2月份,外面的天气也依旧寒冷,但张文飞的额头上渗出了细密的汗珠。

他们离成功只有一步之遥,仿佛隔着一层薄薄的窗户纸,能清晰地看到外面的光明,但无论如何,就是捅不破这最后一层。

周淮一直没有说话,他只是静静地看着白板上那一次次的尝试与失败。他的大脑,并没有陷入具体的计算细节,而是在以一种更高维度的视角,审视着整个问题。

倒不是他不出力,而是在他们这段时间的合作,他一直都负责着这样的工作。

为什么?

为什么在数学上已经证明了存在不稳定的特征值,但在最后一步的物理解释上,却会遇到符号不定的问题?

这不符合逻辑。

问题一定出在某个被他们忽略了的、根本性的地方。

他的目光缓缓地扫过白板上所有的公式,从起点到终点,再从终点回到起点。

突然,他的视线定格在了推导初期的一个假设上。

那是在他们进行谱分析时,为了简化计算,做出的一个“技术性假设”一一他们假设算子作用的函数空间是复值函数空间,因为这在处理傅里叶变换和谱理论时,会方便得多。

在纯数学分析中,这是一个常规操作。

但是……在物理上呢?

涡量场w,是一个真实的物理量,它应该是实值的!

一个念头像闪电般击中了他!

“张老师!”周淮的声音打破了办公室的沉寂。

张文飞停下笔,茫然地抬起头。

“张老师,我们……选错了开头的路。”周淮走到白板前,拿起另一支不同颜色的笔。

“什么意思?”

“我们一直在复空间里分析问题,”周淮说道,“所以我们得到的特征函数u_入,自然也是一个复值函数,但是,物理世界里的扰动,必须是实值的。一个复值函数,它本身并没有直接的物理意义,真正有物理意义的,是它的实部,Re(w_入)。”

他顿了顿,一字一句地说道:“我们不应该把整个复值的w_入代回方程。我们应该只把它的实部,也就是那个物理上真实存在的扰动,代回去!”

张文飞顿时就愣住了!

对啊!

他们一直沉浸在复变函数理论中,竟然忘了这个最基本、最根本的物理约束!

他们一直在分析一个数学的行为,而不是那个真实存在的物理实体!

这个错误太隐蔽,也太基础了,以至于像他这样经验丰富的学者,都完全忽略了!

“快!快算!”张文飞的声音因为激动而颤抖。

他仿佛已经看到了胜利的方程式。

而不需要他多说,周淮已经动了起来。

他拿起笔,将Re(u_A)代入到那个关键的积分恒等式中。

奇迹发生了!

当只考虑实部时,那些原本符号模糊的、由虚部产生的“交叉项”,全部因为乘以i2=-1或者在取实部时被消掉而改变了性质!

经过一番化简,那个复杂的积分,在扣除了所有虚部的影响后,其内部的被积函数,赫然变成了一个平方和的形式!

一个恒正

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