一个常见物理现象，困扰科学家100多年，直到今天还是未解之谜

物理学，是人类对宇宙中物质运动规律的总结，也是众多科学分支的理论基础，在几百年的时间内，众多科学家不断地完善，抛开相对论和量子物理不谈，如今的人类经典力学已经趋于完美。

可是，经典力学其实并没有十全十美，仍然存在一个困扰科学家数百年的难题——“湍流”，这是一个日常生活中十分常见的物理现象，但是这个现象已经困扰了科学家数百年，直到今天都没有解决。

“湍流”被称为经典力学最后一个未解之谜。

湍流究竟是什么？为什么科学家对这个现象感到一筹莫展？

早在15世纪，达芬奇就注意到了河流中汹涌的湍流中可能隐藏着某种秘密，在他的书籍中写到了水流和气流的问题，这是人类第一次认识到了“流体力学”的相关问题，随着时间的推移，流体力学的相关知识逐渐被完善，但是“湍流”的相关问题仍然让科学家感到疑惑。

简单来说，“湍流”是一种流动状态，在自然界中普遍存在，水流，烟雾，甚至是云彩，这些流体在高速流动的状态下就会产生湍流。

流体的流动速度较低时的流动状态是“层流”，流体之间会分层流动相互不会打扰，随着流速的加快这种平衡就会被打破，流场中出现漩涡，并且不同的流层之间会相互混合形成“湍流”，形成复杂美丽的状态。

层流和湍流的区别

虽然经典力学已经发展得十分完善，但是也不能说百分百完美，对于一些常见的物理现象并不能完美的解释，比如“自行车为什么不会摔倒？”“飞机为什么能飞起来？”这两个问题，其实都没有完美的理论可以解释，看似可以用简单的“惯性”或者是“升力”来解释，但是深入研究就可以发现，人类的解释其实并不完美。

经典力学的宇宙观就是把整个宇宙视为一个巨大的“钟表”，科学家可以利用数据推断出下一秒物体的运动轨迹，但是对于湍流来说，不论是气体的湍流还是液体的湍流，都没有一个明确的数学或者是物理上的定义。

人类没有办法去计算出任何一个湍流的速度，也无法推断出湍流的形状，或许你会认为，湍流的产生就是随机的，是不可预测的，但是现实并不是如此，19世纪科学家找到了“纳维-斯托克斯方程”，用这个方程可以计算出任何一个流体的运动方式，如果可以解开这个方程式，那么湍流难题就会迎刃而解。

可是在进行计算后科学家发现，人类已知的任何一种数学工具都无法计算出这个方程，因此无法用数学方法去得到这个问题的答案，明明答案就在眼前，人类却怎么也算不出来。

目前，人类的几个关于湍流的理论模型并不是基于计算，而是基于经验推导而来，湍流的特点是“混沌”，每一次湍流的出现都是随机且混沌的，这是因为流体系统本身不稳定产生的必然结果。

湍流最大的未解之谜就是，虽然湍流呈现出一个混沌的系统，但是关于湍流的实验证明，人类应该可以得到一个稳定的统计答案，如果得到这个统计答案，人类就可以预测湍流的产生和变化，可是不管科学家用什么方法，都找不到这个答案解不开这个方程，这个问题已经困扰了人类一百多年。

在日常生活中，湍流几乎无处不在，从河流到天空，物质的运动，会造成不同程度的流体运动，而湍流的出现对于流体的运动有好也有坏，湍流对比层流来说，会增强传递和反应的过程，但是也会加大阻力和摩擦力，导致能量消耗的加剧。

如果人类可以明确湍流的特性，并且得到统计学上答案，那么就可以预测湍流的运动，从而避免不必要的消耗，减少交通工具的能量消耗，毫无疑问，减少湍流的阻力甚至是主动的控制湍流的运动会在多个领域提供大量的贡献。

可惜的是，目前科学家仍然没有任何办法解决湍流难题，明明答案就放在人类面前，但是我们却没有办法计算出答案，目前这个问题已经困扰了科学家数百年，但是还是未解之谜。

湍流是经典力学最后一个难题，如果可以解决这个问题，不仅仅代表着人类可以减少很多不必要的阻力，同时也代表人类的经典力学趋于完美，物理学对于宇宙中物质运动的本质又进了一步。

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