一個常見物理現象，困擾科學家100多年，直到今天還是未解之謎

物理學，是人類對宇宙中物質運動規律的總結，也是眾多科學分支的理論基礎，在幾百年的時間內，眾多科學家不斷地完善，拋開相對論和量子物理不談，如今的人類經典力學已經趨於完美。

可是，經典力學其實並沒有十全十美，仍然存在一個困擾科學家數百年的難題——「湍流」，這是一個日常生活中十分常見的物理現象，但是這個現象已經困擾了科學家數百年，直到今天都沒有解決。

「湍流」被稱為經典力學最後一個未解之謎。

湍流究竟是什麼？為什麼科學家對這個現象感到一籌莫展？

早在15世紀，達文西就注意到了河流中洶湧的湍流中可能隱藏著某種秘密，在他的書籍中寫到了水流和氣流的問題，這是人類第一次認識到了「流體力學」的相關問題，隨著時間的推移，流體力學的相關知識逐漸被完善，但是「湍流」的相關問題仍然讓科學家感到疑惑。

簡單來說，「湍流」是一種流動狀態，在自然界中普遍存在，水流，煙霧，甚至是雲彩，這些流體在高速流動的狀態下就會產生湍流。

流體的流動速度較低時的流動狀態是「層流」，流體之間會分層流動相互不會打擾，隨著流速的加快這種平衡就會被打破，流場中出現漩渦，並且不同的流層之間會相互混合形成「湍流」，形成複雜美麗的狀態。

層流和湍流的區別

雖然經典力學已經發展得十分完善，但是也不能說百分百完美，對於一些常見的物理現象並不能完美的解釋，比如「自行車為什麼不會摔倒？」「飛機為什麼能飛起來？」這兩個問題，其實都沒有完美的理論可以解釋，看似可以用簡單的「慣性」或者是「升力」來解釋，但是深入研究就可以發現，人類的解釋其實並不完美。

經典力學的宇宙觀就是把整個宇宙視為一個巨大的「鐘錶」，科學家可以利用數據推斷出下一秒物體的運動軌跡，但是對於湍流來說，不論是氣體的湍流還是液體的湍流，都沒有一個明確的數學或者是物理上的定義。

人類沒有辦法去計算出任何一個湍流的速度，也無法推斷出湍流的形狀，或許你會認為，湍流的產生就是隨機的，是不可預測的，但是現實並不是如此，19世紀科學家找到了「納維-斯託克斯方程」，用這個方程可以計算出任何一個流體的運動方式，如果可以解開這個方程式，那麼湍流難題就會迎刃而解。

可是在進行計算後科學家發現，人類已知的任何一種數學工具都無法計算出這個方程，因此無法用數學方法去得到這個問題的答案，明明答案就在眼前，人類卻怎麼也算不出來。

目前，人類的幾個關於湍流的理論模型並不是基於計算，而是基於經驗推導而來，湍流的特點是「混沌」，每一次湍流的出現都是隨機且混沌的，這是因為流體系統本身不穩定產生的必然結果。

湍流最大的未解之謎就是，雖然湍流呈現出一個混沌的系統，但是關於湍流的實驗證明，人類應該可以得到一個穩定的統計答案，如果得到這個統計答案，人類就可以預測湍流的產生和變化，可是不管科學家用什麼方法，都找不到這個答案解不開這個方程，這個問題已經困擾了人類一百多年。

在日常生活中，湍流幾乎無處不在，從河流到天空，物質的運動，會造成不同程度的流體運動，而湍流的出現對於流體的運動有好也有壞，湍流對比層流來說，會增強傳遞和反應的過程，但是也會加大阻力和摩擦力，導致能量消耗的加劇。

如果人類可以明確湍流的特性，並且得到統計學上答案，那麼就可以預測湍流的運動，從而避免不必要的消耗，減少交通工具的能量消耗，毫無疑問，減少湍流的阻力甚至是主動的控制湍流的運動會在多個領域提供大量的貢獻。

可惜的是，目前科學家仍然沒有任何辦法解決湍流難題，明明答案就放在人類面前，但是我們卻沒有辦法計算出答案，目前這個問題已經困擾了科學家數百年，但是還是未解之謎。

湍流是經典力學最後一個難題，如果可以解決這個問題，不僅僅代表著人類可以減少很多不必要的阻力，同時也代表人類的經典力學趨於完美，物理學對於宇宙中物質運動的本質又進了一步。

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