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【原创小说】流体奇点

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虽然名字里有奇点俩字,但是这是一个开采木星的故事,与黑洞无关。
新手第一次尝试写小说,望大家多多包涵,多友善地为我提建议。
不定期更新,尽量不TJ。
写完之后可能会修改一下,然后发个修改版。


IP属地:新西兰1楼2017-07-07 15:37回复
    七天的简单太空训练也没有打消魏诚的兴奋劲。
    一个月前,魏诚解决了数学七大千禧问题中的Navier-Stokes方程存在性问题,这是他十多年来的坚持不懈回馈给他的最甜美的礼物。中国航天局邀请他临场参观即将在“天宫”空间站举行的模拟实验,对他的理论进行模拟。他还被邀请通过网络在空间站给xx中学初三(1)班的同学们讲课,向初中生介绍他的工作。课程将在全国范围内直播。
    现在魏诚正在空间站的舱室里讲课,他所在的舱室有一面透明的舱壁,舱壁另一侧有一个巨大的水箱,连接着各种复杂的设备,这些设备被用于精确控制水箱内各处水的流动方式的。
    水箱中心有一片彩色的颜料,虽然很稀但不难看清。颜料伴着水流优美地变换着身姿。
    一束白光照在三棱镜上,被三棱镜折射成七色光,这让魏诚所在的舱室变得绚丽多彩。
    “三棱镜的原理,你们以前可能已经学过了。白光是混合光,三棱镜能把组成白光的单色光分解出来,就像这样,”魏诚说,“事实上,所有颜色的光线,都是由各种频率的单色光按比例混合而成。”
    魏诚点了一下手机屏幕,发射白光的机器现在发出颜色不断变换的光线。在三棱镜的折射下,七色光带变得忽明忽暗,时而红色光最亮,时而橙色光与绿色光同时最亮,到了最后,机器发出的光线又稳定在白色。
    “大家觉得,是这束白光更亮呢,还是白光分解出来的七色光更亮?”
    “白光更亮……”同学们说。
    “是的。根据能量守恒定律,白光的能量等于白光分解出来的不同频率光线能量的总和。现在,同学们想一想,除了光,还有什么可以像光一样分解为不同频率的叠加呢?”
    同学们想了一会。一个女生怯生生地举起了手。
    “声音”,她说。
    “嗯,是的。”魏诚又向大家介绍声波的分解,任何音色的声波都可以分解为不同频率声音的叠加,而且声波所含的能量也等于它分解出的不同频率的声波的能量总和。
    “这样的例子还有很多,你们以后的学习过程中会逐步接触到。这是我们今天的第一项准备工作,下面我们来讲第二项。”
    与光线有关的设备被收了起来。在魏诚背后的幕布上,投影仪投影出了狼、羊、菜构成的卡通画面。
    “我们先讲一个故事:一群旅人经过一片广阔的草原,那里生活着野狼和野羊,野狼群时常捕食野羊,大多数野羊惶惶不可终日。旅人们出于好心,将那里的野狼通通杀死了。几年后他们再次经过那里,发现那里的草原已经开始变成沙漠,野羊也不见了。”
    “大家想一想,这种情况是怎么发生的呢?”
    同学们想了一会,一个男生举起了手。
    “狼没了以后,羊的繁殖越来越快,数量越来越多,最后把草吃光了。”
    “没错,就是这样。在这片草原构成的世界里,狼、羊、草的数量随着时间推移不断变化。羊越多,草的增长就越慢,如果羊太多,草的数量就会下降。狼的增长由羊的数量决定,如果羊多,狼增长得就快,如果羊太少,狼就会饿死。而羊的增长速度,则同时由狼的数量和草的数量两项决定。”
    魏诚播放了一段动画,用卡通的方式表示了狼、羊、草的数量,随着时间的推移,狼、羊、草的数量逐渐变化。
    经过了一些对数量变化的解释,魏诚说,今天的第二项准备工作也完成了。
    魏诚飘到透明墙壁附近,给同学们展示透明墙壁的另一侧。彩色颜料还在持续地变换形状。魏诚觉得,时间差不多了。果然,颜料毫无征兆地抖动了一下,好像有只看不见的手摇晃了一下巨型水箱。
    无线电信号通过空间站和“北斗”通讯卫星传遍全球。全世界的科学工作者都欢呼起来,虽然魏诚的论文早已由多个相关专家检查通过,很多人也已参与了美国Clay数学所发给魏诚一百万美元奖金的仪式,但这是魏诚的工作第一次以现实的方式展现在公众眼中


    IP属地:新西兰2楼2017-07-07 15:37
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      魏诚自己倒是不以为意,虽然他也觉得这一幕很有趣,但他研究数学只是为了探索那个抽象的世界,对现实在意得不多。
      其实使用激光诱导荧光技术,可以对水流有精确的描述,但这种直接观察的演示对公众而言更直观。
      “流体的运动行为与我们的生活广泛相关,如船舶在水中的阻力计算、飞机机翼的设计等等。但我们对流体的认识还很少,流体的一些行为,如湍流,在过去我们没有好的理论和工具去处理。”
      “Navier-Stokes方程的稳定性问题,也就是我的工作,说通俗点,就是流体在随时间演化的过程中是否永远不会爆炸,比如出现流速无穷大的点或者压强无穷大的点。这是流体力学的基本问题,但是它仍然十分困难,在很长一段时间内无人解决。现在我们知道答案是否。“
      接下来的时间里,魏诚向大家讲述了他解决问题的思路:在魏诚的想象中,水流也像光与声音一样,被分解为各个不同“频率”的叠加。不同的频率分别携带了水流的一部分能量。而水的流动等价于能量在各个频率之间传递,就像狼,羊,菜的数量一样。魏诚兴奋地讲述自己如何精心设计这些频率,使得能量在不同的频率之间以一种精妙的方式传递,最终导致了水流中出现了压强无穷大的点,产生了爆炸。
      “最先提出这个思路的人,是一位叫陶哲轩的美国数学家”,魏诚说,“在他设计的模型中,有三种能量传递的管道,陶哲轩称之为水泵,增幅器和旋翼。”
      “水泵被激活后,会让能量匀速地从一个频率转移到另一个频率。增幅器被激活后,能量的转移速度是指数级增长的。而旋翼被激活后,会让能量在两个频率之间来回震动。难怪陶哲轩会说,当他解决这个问题时,他感到自己就像一个电路工程师。”
      “陶哲轩处理的方程与液体的流动方程,也就是Navier-Stokes方程形式接近,但可惜并不一样,他虽然没有解决这个问题,但却为我解决这个问题带来了灵感和启发。”
      这节课最后在同学们的掌声中结束。
      (未完待续)


      IP属地:新西兰3楼2017-07-07 15:38
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        来自Android客户端4楼2017-07-07 15:52
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          期待


          IP属地:美国5楼2017-07-07 16:40
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            六十年后,人体冬眠技术逐渐变得成熟,这个技术可以把人体冷冻,在未来解冻,实现把人送到未来的目的。一个过去设想中的忧虑成为现实:基于“未来会更好”的信念,每个人都想去未来,如果人人去未来,就没有人建设当下了。因此人体冬眠技术渐渐成为被禁止的技术。尽管如此,一个计划还是得到了推行:把对人类贡献最大的一百个老年科学家送到一百年后的未来,让他们到未来的世界生活。这些科学家各个都留下了足以名垂青史的成就,他们为人类带来了这么多,有资格到未来去看看。
            魏诚在这项计划之列。在冬眠之前,他先在冬眠中心所在的海滨城市旅游了几天。海浪比几十年前猛烈得多,魏诚知道这是人为导致的——离海边十海里远的地方有一台庞然大物般的机器疯狂地吞吐着海水。那是一台海水过滤机,主要负责将海水中的氕氘氚提取出来,为聚变电站提供燃料。魏诚不知道,未来世界对能量的需求是否仍会疯狂增长,为了能量,未来世界的人类又能做出什么来呢。
            冬眠的过程是无梦的,魏诚从冬眠中醒来,感觉自己睡了很久很久,大概三天吧。在护士的照料下,魏诚一个星期里恢复了各项身体机能。通过询问护士,魏诚知道自己在小行星带轨道上的一个太空城中。魏诚笑着说,他早就知道这里不在地球上,他曾尝试快速挥手,发现手总是往一个平行于地面的方向微微偏移,这说明重力是自转模拟出来的。
            这天,魏诚接到一个电话。床位上一个控制杆伸起来,在魏诚的面前展开成薄而透明的显示屏。魏诚接电话,在屏幕上看到了一个中年人,自我介绍叫毕云风,是中国太空工业集团的总工程师,同时也是魏诚的崇拜者。毕云风说,很想见魏诚一面,并希望邀请他参观一项伟大的工程。
            经过核实毕云风所说后,魏诚同意了毕云风的邀请。毕云风迎接魏诚上自己的私人飞船,然后接他去木星基地。飞船始终保持1g加速度,中途切换了加速方向,三天后,飞船抵达木星基地。
            一路上,毕云风与魏诚一直在讨论流体力学的数学理论。魏诚解决Navier-Stokes方程问题后,将他解决问题的方法发展出一大套理论,这是他一生的主要贡献。毕云风向魏诚介绍他的理论在他冬眠的一百年里的发展和应用。魏诚的原始理论只能讨论不可压缩的流体,而现在,人类对流体的控制力已经大大增强,在应用方面,甚至对考虑进相对论效应的流体也有丰富的成果。毕云风介绍说,自己集团的很多工程项目都依赖于魏诚的理论,因此很多人把魏诚视为自己这一行的祖师爷。
            在木星基地,毕云风邀请魏诚参观一个实验室。魏诚看到了一个设备,虽然远比自己的时代更先进,魏诚还是一眼看出这是一个流体探测器。毕云风打开它,里面的液体流动起来。魏诚在墙壁上看到,眼前设备中流体的流动方式已经被探测器完全探测清楚,墙壁上显示的是一个柱状图,表示出流体按照自己的理论分解出的各个频率的能量,应该是电脑计算得到的。柱形起起伏伏,起伏规律是自己一个半世纪前就已经推理出来的。毕云风通过各种方式扰动流体,柱状图也相应地抖动。魏诚也尝试去操作,包括直接拍打水箱,结果发现探测器始终能得到正确的结果。
            “我们负责想象玩具的可能性,而你们负责把玩具设计出来。”魏诚说。虽然他不关心自己的理论如何通过现实模拟出来或者对现实世界有什么用,但当他在现实世界看到自己想象的事物时,还是感到很有趣。
            说到玩具,毕云风露出自豪的神情。
            (未完待续)


            IP属地:新西兰6楼2017-07-07 20:18
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              顶♂


              IP属地:浙江7楼2017-07-07 20:52
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                坐等新的设定......


                IP属地:加拿大来自iPhone客户端11楼2017-07-07 22:42
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                  楼主看看,求评http://m.qidian.com/book/1005976179科幻:谎眼


                  IP属地:北京来自iPhone客户端12楼2017-07-07 23:38
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                    p


                    IP属地:重庆来自iPhone客户端13楼2017-07-07 23:46
                    回复
                      写的不错


                      IP属地:四川来自Android客户端14楼2017-07-08 09:08
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                        留名Mark


                        IP属地:北京来自Android客户端15楼2017-07-08 09:23
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                          从木星海洋中提取聚变燃料,很久以前就是各国关注的焦点。但工程难度是巨大的:木星海洋有着大到恐怖的压强,复杂的洋流环境。过滤设备如果想要在里面工作,就必须有极高的强度。另一方面,为了不被木星的引力场拖入木星深处彻底毁灭,设备的密度就必须低于木星海洋,这对于强度十分不利。由于压强与密度的限制,过滤设备不得不造得很小,这又限制了开采效率。中国太空工业集团曾经尝试运行大型聚变燃料开采设备,该设备在一次洋流冲击事故中外壳破裂,立即遭到毁灭。因此直到目前木星上也只有若干小型开采设备。
                          从小学习魏诚的理论的毕云风,提出了一项惊人的计划。
                          “那次事故发生时我还在读大学,那时我就想,如果设备不能停留在木星里面,那就让它在太空中开采燃料!“
                          “基于你的理论,我提出了一个设想:通过大量氢弹轰炸木星海洋,改造木星海洋的洋流走向,使得木星洋流自行把物质送到太空中,而过滤设备则在木星同步轨道迎接木星物质。”
                          “这就是‘炸鱼工程’。”
                          透过实验室透明的墙壁,魏诚望向远处的木星海洋。白色、橙色、褐色和棕黄色的区域剧烈运动着。魏诚想象着这汹涌波涛中蕴藏的巨大能量聚集到一小片区域后被释放出来,将木星物质抛到木星同步轨道上。这个时代的科学不仅可以让流体在流动中产生奇点,还能在更加复杂的流体中产生形态各异的奇点,甚至能将这一点为我所用
                          “你们如何探测木星内部的洋流状态呢?”
                          “我们在木星内部有上千亿个洋流探测器。它们都很小,而且能自行移动。在工程实施过程中,它们会实时监测木星的洋流状态,我们会对收集的信息实时分析,并借此微调氢弹的投放位置,避免各种误差积累导致工程失败。”
                          魏诚对上千亿个洋流探测器感到惊讶,这仅仅是一个集团财产的一部分,一百年后的世界竟然有如此惊人的工业能力。他又向毕云风询问了自己的另一个疑惑。
                          “要想实现这个工程,需要极端强大的计算机对木星洋流的状态进行处理。如此巨量的计算资源又从何而来呢?”魏诚想,在一百年后的世界上,量子计算机技术一定比自己的时代强大得多,但是按照他的直觉,在这个问题上量子计算机并不能比普通计算机提供更大帮助。
                          “确实,让计算机来模拟流体是极端困难的,需要巨大的计算量。正因为如此,在你的青年时代,进行天气预报还仍然是科学上的难点,即使预测地球上一周后的天气也常常不准。那么,为什么不能反过来让流体帮助我们计算呢?”
                          于是,毕云风又带领魏诚参观木星基地的流体计算机群。流体计算机的基本原理是,为流体创造各种形态的流动环境,如果在检测好流体初始状态后计算终止状态,需要巨大计算量。但如果检测初始状态以后再检测终止状态,就相当于完成了一次规模巨大的计算。看着流体计算机内部设计的精妙结构,魏诚赞叹不已。毕云风说,正因为这些,所以说你是我们的祖师爷啊。
                          (未完待续)


                          IP属地:新西兰16楼2017-07-08 20:09
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