当然了,去证明完整的、全局的经典n-s方程,齐物还办不到。
    但是,面对老妈的煎饼糊糊,他的脑中生出了一个选题:
    n-s方程的一个子项:
    【在非牛顿流体(剪切增稠)边界条件下,三维广义n-s方程的局部正则性与爆破准则。】
    广义n-s+非牛顿边界的局部正则性。
    用来衝击丘奖完全可以!
    明確了靶点,
    齐物立刻回想起了目前学术界对於这个子项的一些困惑。
    传统的分析数学家(如陶哲轩)在处理n-s方程时,通常使用傅立叶分析、能量不等式和调和分析。
    但是他们都卡在了一个瓶颈:
    能量不等式∫|▽u|2无法有效控制方程中那个极度狂暴的非线性对流项(u·▽)u。
    一旦流体发生剪切增稠,传统的分析方法就会失效,奇点就会幽灵般出现。
    “谁规定的流体力学只能用分析的方法去解?”
    齐物思维发散,忽然觉得【代数几何】未尝不可!
    在偏微分方程中,解趋於无穷大被称为“爆破”(blow-up)。
    在代数几何中,也存在一个词叫做“拉伸变换”(blowing-up),它是广中平佑获得菲尔兹奖时,提出的奇点消除定理中的核心手段:
    即通过在几何奇点处插入一个高维的“例外除子”,
    將纠结在一起的奇点在更高维度的空间里吹大、拉平,从而变得光滑。
    “把偏微分方程里发生的分析奇点,同胚映射到一个高维的代数簇上,把它变成一个几何奇点!
    然后用代数几何里的blowing-up,去磨平pde里的blow-up!”
    逻辑完美闭环……
    从pde跨越到代数几何,这绝对可以剖开n-s方程的局部正则性……
    只是短短的两分钟,齐物的脑海中宛如经歷了一场风暴。
    “小物,干啥呢?”
    魏淑华见儿子拿著他的勺子,时而快时而慢地搅动糊糊,自己鏊子都烧的冒烟了,必须得上糊糊了。
    “哦,爱你老妈!”
    齐物开心地跳起来,把勺子递给魏淑华,“我要去研究数学了,晚饭你和爸先吃!”
    说完,齐物风一样衝进了自己的臥室。
    在一旁掰蒜种的齐峰和魏淑华对视一眼,儿子现在是真爱学习啊。
    房间內。
    齐物將六十多张卷子直接扔在地上,然后掏出一叠从老周那里顺来的空白a4纸,拿出签字笔,在第一页的正上方,郑重其事地写下了参加丘奖的数学论文题目:
    《基於代数几何奇点消除的广义navier-stokes方程局部正则性初探——以非牛顿流体边界条件为例》
    然后他开始了没日没夜的研究。
    第一天。
    构建广义n-s方程与拓扑映射。
    齐物在纸上写下经典的三维不可压缩n-s方程,隨后,他果断將其中那个带边常数动力黏度的μ划掉,引入了非牛顿流体的本构方程,將其替换成一个依赖於应变率张量第二不变量的非线性函数μ(|γ|)。
    这好比一辆原本平稳行驶的汽车,
    安装上了一个隨时会暴走的火箭推进器。
    方程的非线性耦合程度会瞬间呈指数级飆升。
    然后,他並没有使用传统的傅立叶变换,而是构造了一个从流体所在的欧几里得空间r3x[0,t)到高维復射影空间p^n的平滑流形映射。
    这是將流体的速度场u(x,t)势函数,大胆地定义为一个代数簇上的截面。
    第二天、第三天。
    追踪爆破点。
    经过一天的运算,草稿纸已经铺满了整个书桌,地板上也撒得到处都是。
    齐物双眼布满血丝,头髮凌乱,神情亢奋。
    “爆破点……blowing-up……在哪里……”
    他喃喃自语著,通过极其复杂的张量验算,他已经发现,在极高的剪切率下,偏微分方程的解在有限时间內逼近无穷大的那个瞬间(即动能爆破点),在代数几何的映射域中,恰好完美地对应著一个非既约的理想层所生成的代数奇点!
    “找到了,就是你!”
    齐物看著纸上单边奇点的符號,发出癲狂的大笑。
    第四天。
    双重爆破,奇点消除。
    这是整篇论文的核心创新点所在。
    用的是纯粹的几何进行暴力拆解。
    面对这个导致流体力学崩溃的奇点,齐物发散思维,对那个包含了奇点的奇异子簇进行了一系列的拉回操作(pull-back)。
    他精妙地构造了一个拉伸变换映射(blow-up):
    π:x~→x
    他就像一个几何世界的外科医生,在奇点处强行插入了一个“例外除子”。
    原本在三维空间纠缠成一团、导致能量密度无限大、即將引发湍流崩溃的几何结构,被他强行在高维空间里撑开了。
    在新的平滑流形x~上,非线性黏度带来的奇异性,被例外除子的几何代数性质完美吸收並抵消。
    第五天。
    收网与正则性证明。
    有了光滑的高维流形作支撑,齐物顺水推舟,利用索伯列夫空间的嵌入定理,严密地证明了:在特定的剪切增稠边界条件下,经过几何拉伸后的速度场,依然保持著勒贝格空间l^p中的局部平滑。
    也就是说,在局部范围內,n-s方程的解是存在的,且不会爆破!
    ……
    五天內,齐物除了吃喝拉撒,没有踏出过臥室一步。
    他切断了与外界的联繫,极致专注全力运转,进入了绝对的心流状態。
    有时候甚至忘了吃饭。
    魏淑华每天按时送饭进去,却发现儿子一口都没吃。
    儿子一直在纸上写写画画,像是一个——
    额,像疯子。
    魏淑华和齐峰也不敢打扰儿子,他们觉得儿子似乎在干某件大事。
    第五天深夜,凌晨三点半。
    “呼!”
    原本崭新的签字笔已经耗尽了所有的墨水,齐物重重靠在椅背上,长长吐出一口浊气。
    他的面前,是几十张写满了符號的a4纸。
    推导结束了。
    他揉了揉酸痛的脖颈和布满红血丝的眼睛,抽出几张空白a4纸,將论文整理了一下。
    丘奖的论文必须用latex编辑。
    他还不太会用。
    先把初稿手写下来,然后让鹏叔给初审一下。
    《基於代数几何奇点消除的广义navier-stokes方程局部正则性初探——以非牛顿流体边界条件为例》
    兰苍二中齐物
    abstract (摘要)
    1. introduction (引言)
    2. cross-disciplinary framework (跨学科数学框架的几何重构)
    3. identification of the blow-up ideal sheaf (爆破理想层的几何判定)
    4. resolution of singularities via blow-up (基於拉伸变换的奇点消除——核心创新)
    5. proof of local regularity (局部正则性的严格证明与 sobolev嵌入)
    6. conclusion & physical significance (结论与物理学意义展望)
    “搞定了。”
    齐物拍了几张照片,用微信发给了鹏叔。
    然后就一头栽进了柔软的床上,呼呼大睡。