雷诺数的哲学意义


在流体力学中,雷诺数的基本定义是:R=MLUM 为运动学黏性的倒数,L 为特征尺度,U 为流动速度。实验研究给出的结论是:雷诺数相同的流动具有相同的流动结构。它具有抽象的流动参数的哲学意义—无量纲的尺度。

区别于物性参数为物质内在属性的概念,雷诺参数是流动的内在属性。在抽象意义上,它把流体的质量密度和黏性 (M),运动的几何距离尺度 (L),宏观的流动速度(距离/时间尺度)(U) 联系起来。抽象上看,它把时间尺度、空间尺度、物性参数的等价关系确定了下来。与广义相对论把时间尺度、空间尺度、光速定义的世界线几何不变量类比,在抽象意义上,雷诺数也是一种几何不变量。

由几何不变量概念建立一般的几何体系(坐标系),从而在这个几何体系下描述物理运动规律是现代物理理论的基本特点。因此,一个逻辑性的推论就是:能否由雷诺不变量概念建立宏观介质流动的一般几何体系(坐标系),从而在这个几何体系下描述连续介质的一般运动规律?如果实现了这种描述,则湍流运动的描述就具有了最为一般的几何结构。

在这个哲学理念下,在一个时期,把分形几何结构作为基本坐标系特征,人们乐观的认为,湍流现象的本质快被揭示了。但是,后来的发展是否定性的。

到目前为止的研究所揭示的是:雷诺数决定了流动的几何结构,但是我们并不清楚它是如何决定的。就流体力学理论而言,这个决定性的机制是流体运动方程(N-S方程)。虽然数值计算表明:总是能用经适当修订后的N-S方程来得到某个雷诺数下的湍流特征,但是要说明其它特征,则需要另行修订N-S方程。此外,修订项的引入具有显著的主观性。这样,实际使用的运动方程是非唯一性的(缺乏统一的一般性方程)。

由这个例子我们看到的是:是否科学难题,要看它的基本解决方法和概念定义以及它的逻辑结构(理论体系)是能否纳入已经建立的科学哲学体系之下。如果不能,就认为它没有得到解决。哲学上的判决是无情的:目前的科学哲学体系的实证依据的权重远远大于局部科学难题的判据权重。

同样是由于这个原因,科学难题的解决标志是:在目前的科学哲学体系能够接纳所建立的解决这个科学难题的理论体系。

科学理论创新的检验标准是:与现有科学体系的协调性。这个检验是用抽象数学推演来完成的。如果协调,就认为是等待实验检验的理论创新(更为一般的是称为假说性理论)。

在20世纪提出了很多的假说性理论,而19世纪的少数假说性理论被20世纪的实验证实,从而成为科学理论的组成部分。

如果我们否定科学理论创新历程的这个基本特征,不是使用抽象数学推演来检验假说性理论的正确性,而是直接的使用实验判据来判断,则在思想上就无法容忍假说性理论,从而也就无从实现科学理论创新。

就个体而言,判决一个假说性理论是否值得深入研究的思想依据是个人的科学理论推演结果,如果在理性上不能由推演来否定,则认可它是可能的理论创新,从而值得深入研究或是进入实验性研究。

在网络化以前,我国学者面对的实际困难是:几乎接触不到此类假说性科学理论。在网络化以后,我国学者面对的实际困难是:难于使用抽象数学推演来判决,从而是盲目的徘徊。论文发表的导向则是:拒绝接受此类假说性理论(论文发表困难),尽量回避使用抽象数学推演。这样,我国在科学理论上要取得实质性的进展就要比发达国家困难的多。

在另一层意义上看,我国的科研在经验性理论研究上已经接近于国际水平,但是在抽象性理论研究上还是明显的处于跟进阶段。

可以展望的是:随着国家鼓励0-1的研究,对于抽象理论研究的热情会慢慢的产生。而对于目前科学理论的哲学检验原则也会慢慢的产生感觉,科学研究必须接受科学哲学原则的指导和检验。

(0)

相关推荐

  • 合集推荐|1221

    合集推荐|1221

  • 一种新的科学观:复杂性带来的真正挑战是什么? | 展卷

    荣膺2021年诺贝尔物理学奖的"复杂性"有多复杂?复杂性问题很早被提出,但却远未达到解决的地步.背后深刻的原因是复杂性所需要的数学语言是一种新的语言,其所蕴含的科学观是一种新的科学 ...

  • 张国治——欣赏数学中的不变量与不变性质

    [作者简介]张国治,新疆生产建设兵团第二中学数学教师.科研室主任,从事基础教育工作21年.中小学高级教师.自治区特级教师.曾获"全国模范教师""全国中小学优秀班主任&qu ...

  • 征文 | Navier-Stokes方程与湍流

    本文参与遇见数学#数学蒲公英#第一次征文活动,作者无言, 准大四,对世界充满好奇.★ 提示: 如果文中数字/公式显示较大, 请点击右上角中"刷新"即可恢复正常.  当我见到上帝后, ...

  • 流体流动:动量、质量和能量守恒公式详解

    流体流动描述 如今,我们可以使用各种数学模型来描述流体运动,不仅如此,还可以使用许多工程相关模型来分析一些特殊情况.然而,最完整.最准确的描述方法当属偏微分方程(PDE).举例来说,流场可以通过质量. ...

  • 哥德尔不完备定理及其哲学意义

    作为20世纪数学理论最重要的成果之一,哥德尔不完备性定理被誉为数学和逻辑发展史中的里程碑.哥德尔定理的提出不仅具有数学意义,而且蕴含了深刻的哲学意义.历史上从来没有哪一个数学定理能够如它一样,对人类文 ...

  • 王莉:疼痛的哲学意义

    尘世一朵莲微刊第244期 劫后重生 一个错念就劫掠了我的葱茏 鸟儿找寻栖息的巢 我哭寻林间那一缕潮润的风 已经修行千年的月牙儿 轻轻对我耳语 看吧  失心的烈焰 将被净瓶里流淌的幽兰甘露 一点点泯灭 ...

  • 常明:哪吒故事的哲学意义(封神演义源流考之十)

    <封神演义>关于哪吒出身的部分只有三回,但并没有失掉其哲学思考的内涵.陈兆南先生认为,哪吒的故事体现了三个母题:卵生英雄母题.复活母题和"避险神箭"故事类型[1]. 谢 ...

  • 纪大海:关系存在的哲学意义(一)

    哲学是一门源于人们对自身和世界的追问的学科,而"关系"则贯穿了人的一生.优促会特邀四川优质教育促进会专家顾问.四川省学术与技术带头人.中国教育学会学术委员纪大海先生带来他的作品&l ...

  • 在哲学意义上,思想和理论区别在哪里?

    思想就是指导人行动的语言.思维.意识,理论是思想家用于讨论一个人的思想正确与否的文字.概括.总结,思想存在的媒体是大脑,理论存在的媒体是书籍,而哲学则是更高一级如何正确认识世界.改造世界.顺应世界的学 ...

  • 老子天道观念的哲学意义与《道德经》一书的宗旨

    老子以前的天道观念,都把天看作一个有意志.能喜怒.能赏善罚恶的主宰.而老子则反对有人格的上帝,主张按照自然界本来的面目去认识它,说明它.老子以道,而不是上帝或神明来作为最高的哲学概念,冲破了宗教神秘主 ...

  • 爱因斯坦:我不相信人类有哲学意义上的自由

    爱因斯坦的世界观 我们这些总有一死的人的命运是多么奇特呀!我们每个人在这个世界上都只作一个短暂的逗留:目的何在,却无所知,尽管有时自以为对此若有所感.但是,不必深思,只要从日常生活就可以明白:人是为别 ...

  • 【哲学意义】离开哲学,人生就是盲目的

    小 播 读 书 /// 05/02  2021 学习哲学的三个意义,为什么说"离开哲学,人生就是盲目的"? 与书相伴 美好触手可及 傅佩荣老师说,哲学可以用三句话来描述: 第一:哲 ...

  • 【哲学意义】柏拉图说:哲学就是练习死亡?

    小 播 读 书 /// 05/02  2021 学习哲学有什么意义?为什么柏拉图说:哲学就是练习死亡? 与书相伴 美好触手可及 佩荣老师应该很多人都比较熟悉,他是美国耶鲁大学哲学博士,台湾大学哲学系主 ...