百年清华

李睿劬:边界纵横论——向科学终极理论狂奔!

2020-12-02 | 李睿劬(1995级力学) | 来源 公号“THU2000届”2020-11-22 |

1989-1990年,我刚上初中。第一次接触牛顿万有引力定律的时候,我震惊于万有引力定律思想方法的深邃。同时,我也立下了一个志向——寻找真正的“万有理论”。

为什么我会立下这个志向呢?在那时,我还不知道大统一理论(后来虽然知道了,但又发现了更基本的边界纵横论),但是我们中学要学习思想政治课,其中讲到了马克思主义中一条深刻的“奥义”——普遍联系理论。嗯!一个非常直接和朴素的想法在我脑中成型:既然万物普遍联系,那么这种联系是什么?显然它不是万有引力,那么它到底会是什么呢?只有找到这个“它”,才能建立真正的“万有理论”。

从现在回头看,寻找这个“万有理论”的历程是非常艰苦的。在这个历程中,挫折不断,但现在已都无所谓,关键是做到了这四件事,有幸运、有机遇、也有自己的坚持。

第一件事是考上清华。

考清华有两个原因。外在原因是我父母。其实考清华是父母对我的一个要求,因为他们也是清华的学生,很自然地觉得儿子至少要超过老子。然而,考清华并不是我自身的目标,实际上,我只是隐隐约约觉得考上清华可能会帮我找到真正的“万有理论”,当时也不确定,我仅仅是一个热血青年而已。

第二件事是选择了流体力学方向。

经过本科前三年学习,我认识到,既然任何事物都是运动的,那么,关于任何事物普遍共有的性质,也一定可以在流体力学中找到。要想建立“万有理论”,必然要问一个根本问题,万事万物普遍存在的属性是什么?这个属性只能是到运动中去寻找。固体的运动已经研究得很深入了,而且当时的清华固体力学专业强过流体力学专业太多。综合考虑,我选择流体力学方向读直博,直博仍然在力学系,04518日清华成立航院后并入航院。

第三件事是跟随一批最杰出的流体力学家进行学习、开展研究。

在研究生阶段正式展开前,朱克勤教授讲授的《涡动力学》课程直接触发了我对流体的兴趣。课程甫一开始即谈到的“涡量的物理意义”问题,成为后来我提出和建立边界纵横论的关键诱因。

结束第一年的课程学习后,进入符松教授的课题组,具体跟随李存标教授从事关于转捩与湍流的实验研究。正是在实验中对平板边界层流动过程中各种结构的长期细致观察,才使我对流体运动的细微之处一直保持着一种如有既视感的敏感性。无论是在符松教授的课题组,还是李存标教授(后来转校至北大)的课题组,我接受到了最先进的科学思想、方法论的熏陶,尤其是重现象观察和数据分析两个关键点。正是这一段长达8年的科学研究(含直博和博士后阶段)给后来正式提出和建立边界纵横论奠定了坚实的基础。

第四件事是在艰苦的试验工作中,仍然维持了一个不断追问的习惯。当然,这个追问不是向单位的领导和同事追问,而是无时无刻不在自己的头脑中向自己追问。

中国航天空气动力技术研究院被定位成一个工程单位,但其涉及的方向,比如高超声速方向仍然存在大量理论和应用基础问题。我恰好加入高超声速试验室开展工作,有机会接触这些问题。在不断地学习和追问自己的过程中,逐渐厘清了边界、纵波和横波这三个概念的重要性,于2009~2010年首先在湍流研究青年论坛上提出速度梯度张量的本质是纵波和横波组成的张量(简称纵横张量)的命题,并于2018年给出了证明;于2014年第九届全国流体力学学术会议上正式提出了边界纵横论理论;从2014年至今,相继发展了C心理论、边界分解理论以及流场结构化理论作为边界纵横论这一底层理论向应用挺进的中间理论。

这些理论采用了与中国当代整体和主流学术环境很不一样的思维和运操方式进行逻辑论述,显然不会很快得到认可,甚至可能要等到几十年后才能被人们认识到其中的伟大之处。这一点我认识得很清楚,我也不着急,毕竟急也没有什么用处,反而丢掉了作为清华人的一丝优雅。

我仅仅是一个俗人,碰巧找对了方向而已,不过是通过近30年时间的坚持探索,尤其是中间一段从1995年至2005年在清华学习、研究的过程,奠定了最终找到所谓的“万有理论”——边界纵横论的幸运的基础。

边界纵横论基于边界、纵波和横波三个最普遍、最基本的物理现象建立,首先在哲学层面它可以解释目前一切问题,这是它作为“万有理论”必然也必须具有的能力;其次,它向应用层面转化的过程需要依靠很多(代)人、很长时间来进行深化、完善和推广,不可能一蹴而就,遑论目前尚仅有我一人;第三,它是中国在科学理论甚至是哲学理论层面超越西方哲科体系,建立人类未来更高阶哲科思想的重要推手和动力源泉,值得中国人为发展之而共同努力奋斗;最后,边界纵横论是我作为一个两清人(直博未领硕士学位,憾非三清),一个普通的中国人,一名光荣的中国共产党员,献给清华、中国和中国共产党的最好礼物。

各位读者,你对边界纵横论感兴趣吗?你想知道边界的性质是多么美妙吗?你想知道这个理论能应用的各类场景吗?请期待我早已计划撰写的著作《边界纵横论》。


作者简介

李睿劬,工程力学系,951班。1995.09-1999.07清华工程力学系流体力学专业,工学学士;1999.08-2005.07 清华航院流体力学专业,工学博士;2005.09-2008.08 北大工学院,博士后;2008.10至今 中国航天空气动力技术研究院,高工,从事流体力学基础理论研究、高超声速气动力/热试验等工作。


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