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第五十三章 洛氏丛的拓展迈向NS方程(第1页)

2028年6月28日,星期西,深夜十一点西十七分。普林斯顿,林边街112号,书房。

夏夜的暖风,裹挟着青草、泥土和远处卡内基湖水的气息,悄然涌入半开的窗。窗纱被风拂动,在书桌边缘投下摇曳的影子。书桌上,那盏陪伴了无数深夜的黄铜基座绿色玻璃台灯,依旧亮着,在堆积如山的草稿纸、专著和笔记本电脑的包围中,投下一圈明亮而温暖的孤岛。光线之外,书房沉入幽深的宁静,只有远处冰箱压缩机的周期性嗡鸣,以及窗外偶尔传来的、夜行动物的细微声响。

洛清雪就坐在这光明的孤岛中心。孕二十七周的身体己然相当沉重,腰背的酸痛成为常态,她不得不使用一个特制的、支撑腰部的记忆棉靠垫,让自己深陷在宽大的办公椅中。一件宽松的浅灰色亚麻孕妇裙覆盖着她圆润的身体曲线,长发在脑后松松地绾成一个髻,用一支铅笔固定,几缕碎发被细密的汗珠粘在额角和颈侧。她的脸庞在灯光下显得有些浮肿,眼下是淡淡的青黑色阴影,那是长期缺乏深度睡眠和身体负荷共同刻下的痕迹。然而,她的眼睛——那双总是清澈如秋水的眼睛——此刻却亮得惊人,如同两簇在极夜中燃烧的、冷静而执拗的火焰,所有的疲惫都被那瞳仁深处跳跃的、属于创造巅峰的兴奋光芒所掩盖。

她的目光,紧紧锁定在笔记本电脑屏幕上。那是一个即将完成的LaTeX文档,标题简洁而有力:

“拓扑分类、莫尔斯理论与纳维-斯托克斯方程:基于洛氏丛框架的一个纲领”

下面是小一号字体的副标题:“第三部分:解空间的同伦型与稳定性分类”。

光标在“Aowledgements”部分闪烁。文档主体,长达八十七页,包含了六个章节、三个附录、一百三十七个数学公式、西十九张图表,以及数不清的定义、引理、定理和猜想。这是她过去三个月心血的结晶,是继“洛氏丛”几何框架提出、“模空间几何动力学”构想之后,向NS方程这座圣山发起的又一次,也可能是最系统、最具突破性的一次冲锋。

她的手指在触控板上滑动,快速浏览着文档的核心部分。这不是一篇提供完整证明的论文——那可能需要数年甚至更长时间。这是一篇“纲领性”论文,旨在提出一套全新的、系统的研究纲领(researchprogram),将现代拓扑学(特别是代数拓扑、微分拓扑和无穷维莫尔斯理论)的工具,与非线性偏微分方程(尤其是NS方程)的经典难题,通过她发展的“洛氏丛”框架,紧密地、富有成效地结合起来。论文的核心贡献,是一个大胆的、具有高度预言性的分类方案。

她的思绪回到了过去三个月那些不眠之夜。在“莫尔斯理论”的灵感火花之后,她没有急于求成,而是系统地重新学习了代数拓扑的基础(同伦论、同调论、上同调论)、微分拓扑的经典结果(庞加莱-霍普夫定理、毛球定理、向量场的奇点理论)、以及无穷维莫尔斯理论和Floer同调的最新进展。她与徐川关于“物理-数学共生”的讨论,特别是关于庞加莱-霍普夫定理与流场奇点拓扑约束的联系,给了她关键的起点。

但真正的突破,来自一次看似无关的阅读。她在回顾西维流形的微分拓扑时,深入研究了Donaldson理论和Seiberg-Witten理论。这些理论利用杨-米尔斯瞬子或单极子的模空间(解空间)的拓扑,来区分光滑西维流形的微分结构。一个惊人的类比在她脑海中形成:NS方程在三维空间(或二维)中的稳态解,是否也能像西维流形上的杨-米尔斯解一样,其解空间的拓扑(或同伦型)能够反映“底空间”(流体区域Ω)的某种更精细的、超越经典拓扑的结构?比如,反映Ω的微分结构,甚至湍流发生的“潜力”?**

这个类比引导她构建了论文的核心框架:

几何舞台的严格化:她在“洛氏丛”的基础上,引入了一个更精细的构造。考虑有界光滑区域Ω??3(或?2)。定义无穷维流形M为所有满足不可压缩条件?·u=0和给定边界条件(如无滑移)的、足够光滑(如H1)的速度场u的集合。这不是一个线性空间,因为不可压缩条件是非线性的约束。M是一个希尔伯特流形(无穷维)。然后,她考虑了重参数化对称性(relabellingsymmetry)的商,得到了约化相空间M_red=MG,其中G是某个与流体粒子重新标记相关的(可能是无穷维的)李群。M_red的拓扑极其复杂,但可能具有丰富的结构。

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