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楼主: p36288

[讨论]量子力学和流体力学有多大联系?

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发表于 2012-2-25 15:01:59 | 显示全部楼层
通流的思想是不是太死板了。
我讲句话可能有些人不爱听:我们读了很多书,但不要被束缚了思想。不过思想有条条框框也有好处,就是可以按照科学方法一步一步来,小心求证,以免出错。

在我看来,量子力学和流体力学联系是非常紧密的,因为流体就是量子构成的。理论物理的方程完全可以互相联系,如果不能联系,肯定有问题。

“至于流体力学的守恒方程组与量子力学的关系,建议参阅西交大李开泰教授在2006年交大学报发表的文章,他为原子能方面应用,从量子力学方程组推出了流体力学方程组,当然现阶段还是不可压方程组,还没有考虑状态方程和压缩性影响,所以相对论效应不在其中”
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我觉得从量子力学是可以推导出流体力学方程组的。如果推导不出来,那应该是量子理论或推导过程存在BUG,需要修改。而且量子理论明显比流体力学理论先进,就是它更微观,它一定更精确,它肯定描述了流体力学方程组的结果。这就好比欧美人比中国人先进一样,因为欧美人总是把细节都研究清楚了,因而规律就清楚了,而中国人总是宏观下手,当然只能眉毛胡子一把抓,怎么也搞不明白到底哪里出了问题。

现在有个软件Material Studio据说就是用分子或量子理论计算物质性质的,熔点、沸点都可以计算出来。
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因水平所限,我的观点不一定正确。而且观点会随着时间和空间的变化而不断改变。

[ 本帖最后由 uesoft 于 2012-2-25 15:16 编辑 ]
发表于 2012-2-25 23:28:43 | 显示全部楼层
用量子力学的理论来判断材料特性,并不是新鲜事。计算量子物理大概已经有20-30年了吧。最早好像是芝加哥大学的一个教授搞起来的。
现在,用量子力学的理论,也就是薛定谔方程,能够完全计算分子的特性。如果知道了分子的行为,就能够推导出NS方程。也就是说,量子力学跟流体力学本质上不矛盾。由于关心的对象不同,在推导中,必然使用了一些统计物理的方法。当然结果是,那些量子效应都不见了。现在,有人在一般的流体力学的范畴中,讲什么量子力学,基本属于对量子力学只是一些道听途说的了解。还是先好好学学量子力学再说吧。我还可以推荐费曼的物理学讲义。费曼还有在康内尔大学(不是记得很清楚了)的物理学讲座,有录像的。基本不需要很多数学(但要懂英语)就可以懂。
发表于 2012-2-25 23:39:25 | 显示全部楼层
原帖由 coolboy 于 2012-2-25 07:49 发表
量子力学同流体力学的关联除了上面15楼提到的之外很难想象还有什么其它的可联系。量子力学研究微观个体粒子的行为而流体力学则是研究宏观流体的演变。此外,形容量子力学中不确定性的概率与流体力学湍流研究中由系综 ...

统计力学就不是研究“个体粒子的行为”而是研究大量粒子的平均状态下的行为。其中有一个方程叫Vlasov方程。流体力学中的欧拉方程就可从Vlasov方程通过各种近似简化而推出。从Vlasov方程推出欧拉方程的近似简化程度几乎类似等价于从欧拉方程推出伯努里方程的近似简化。当然,N-S方程则也可从推广了的Vlasov方程通过各种近似简化而推出。
还没看到有人从数学物理的角度(而非哲学论的角度)研究如何从量子力学原理来推导出Vlasov方程。
发表于 2012-2-26 00:06:18 | 显示全部楼层
如果有时间的话,建议coolboy写点(或者找点)科普性的东西。
我只懂点皮毛,要仔细讨论这样的题目,显然是超出了我的能力。
发表于 2012-2-26 10:24:20 | 显示全部楼层
没看到有人从理论推导出Vlasov方程,也许并不是因为推导很难,而是缺乏实用价值。这就好比用Fluent计算城市自来水管网当然比Flowmaster精确得多,但也要等上几年才算得出来,这个精确就失去价值了。Flowmaster用一维算管网,误差是大一点,可几分钟就可以搞定,也能满足工程要求,当然就用它了。
所以流体力学方程是由量子力学方程决定的,这虽然是哲学,却是毫无疑问的,只是这个结论并不能解决流体力学的快速求解问题,我们仍然要借助于NS和Fluent而不会利用Material Studio,我们所要做的,只是要依靠量子力学来解决流体力学目前尚存在很多难度误差很大的地方,如紊流、多相流等。
发表于 2012-2-26 14:52:08 | 显示全部楼层
原帖由 uesoft 于 2012-2-26 10:24 发表
没看到有人从理论推导出Vlasov方程,也许并不是因为推导很难,而是缺乏实用价值。这就好比用Fluent计算城市自来水管网当然比Flowmaster精确得多,但也要等上几年才算得出来,这个精确就失去价值了。Flowmaster用一维 ...

我上面引进Vlasov方程的主要目的是想通过比喻说明流体力学的欧拉方程或NS方程并非象不少人想象的那样是很基本或很基础的方程:“从Vlasov方程推出欧拉方程的近似简化程度几乎类似等价于从欧拉方程推出伯努里方程的近似简化。”

比如说,有人除了知道一点伯努里方程及其应用之外,从没听说过欧拉方程或NS方程却信心十足地老想着如何研究量子力学同伯努里方程的关系。这在知道欧拉方程及知道如何从欧拉方程推出伯努里方程的人的眼里就显得有点浮夸。类似地,我刚好知道Vlasov方程及知道如何从Vlasov方程推出欧拉方程。我当然同样会感到那些不知Vlasov方程为何物的人信心十足地奢谈量子力学同流体力学关系也同样显得浮夸了。
发表于 2012-2-26 15:09:05 | 显示全部楼层
原帖由 uesoft 于 2012-2-25 15:01 发表
通流的思想是不是太死板了。
我讲句话可能有些人不爱听:我们读了很多书,但不要被束缚了思想。不过思想有条条框框也有好处,就是可以按照科学方法一步一步来,小心求证,以免出错。

在我看来,量子力学和流体力学联系是非常紧密的,因为流体就是量子构成的。理论物理的方程完全可以互相联系,如果不能联系,肯定有问题。...

“流体就是量子构成的。”那量子又究竟是什么东西呢?

就上面那段话所体现出来的“关公战秦琼”的“民科”特征,应该与下一段话类同: “在我看来,陈景润关于1+1的世界数学难题同阴阳哲学的联系是非常紧密的,因为第一个“1”和第2个“1”是具有阴阳属性的。两个不同阴阳的数字完全可以互相转换,如果不能转换,肯定有问题。”
发表于 2012-2-26 15:27:48 | 显示全部楼层
大家也是开开玩笑而已。希望uesoft不要太在意我上面的一些(也许过激的)比喻性评论。我的目的是想把问题说清楚。现实中类似的浮夸学风普遍存在。例如,下一个帖子揭露了至少十几个院士(绝大多数是华人力学界的院士)参与到一个论文造假的传销活动中去的丑闻。在讨论的[22]到[25]楼也说到了类似于“流体就是量子构成的”的例子:

[公告]关于“关于Torrence和Compo小波分析论文及...”一帖的重要说明
http://bbs.lasg.ac.cn/bbs/thread-1502-3-1.html

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4月份知識饗宴「從量子到電子,光子和生命的交響曲:異質科技的整合以福澤廣被於人生」   (中華民國97年03月27日)
主講人:張俊彥院士  (教育部國家講座教授及美國國家工程院外籍院士)
+++++++++++

我也来说说自己的看法,不妥之处还请各位行家高手指正。量子物理(或量子力学)中的“量子”一词是指研究微观世界的一种不同于经典物理的方法。这世界上并没有类似于电子或光子等这样的叫“量子”的基本粒子。Photon是光子但也可叫作光量子,故Photon一词已经包含了“量子”的意思了。所以,上面更简洁的翻译应该是把Quantum一词也略去:

From Electron and Photon to System Integration of Hetero Technology: Ubiquitous Improvements of Our Living Environment

突发奇问,張俊彥院士是不是工科专业毕业拿的是工学博士学位啊?查了一下发现果真如此,哈哈。并不是我funnyDD看不起工学博士。張俊彥院士要是讲讲“光电器件的故事”什么的就非常好。但偏偏讲什么HHT“改寫了數學和物理所提出的數據分析”的话,就闹出误人子弟的乌笼笑话来了。说張俊彥院士是“乌笼院士”及“被人利用了”应该不算过分吧!

張俊彥:
國立成功大學電機系 1961
國立交通大學電子研究所碩士 1962
國立交通大學工學博士 1970
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[ 本帖最后由 coolboy 于 2013-3-7 02:02 编辑 ]
发表于 2012-2-27 17:12:48 | 显示全部楼层
我是大陆的典型民科,但你别笑话台湾啊!我是很看好台湾滴哦!(我认为台湾是会独立的,独立了对大陆台湾都有好处,对政府、人民都有好处。大陆政府和人民都应支持台湾独立。)
解放后大陆没出诺贝尔奖吧,但台湾就出了李远哲!杨振宁博士可是解放前国民党培养出来的啊。
这就证明国民党的思想统治比共产党自由,所以大家可以海阔天空的自由想象,因此就可能出诺贝尔奖。看看论坛里这些学富五车的自认为学的很深很透的名牌一流大学博士们的言论,思维被束缚得死死的,我知道中国不可能出诺贝尔奖。当然这也不能全怪博士们,自由的思想环境对科学研究是非常重要的,为什么欧美出那么多顶尖科学奖励?一方面自由市场经济需要大量的高精尖研究,另外一方面思想也是自由竞争的,不是把类似三叶锤的人枪毙了事。我们这里一级压一级,压得人不能动弹,不听话就杀了你。论坛里的人也依样画葫芦,没枪毙人的权力,找个民科三叶锤顶缸。

不过,这些年大陆发展很快,总之我现在对大陆前景还是很看好的。只要把自由竞争市场经济进一步发展,减少垄断,逐步改革政治体制,大陆的科技会越来越发达,生活水平会越来越高,人们会更加自由舒畅。
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再回到流体就是量子组成的,这有什么错啊:
流体研究宏观力学,量子研究微观力学,越微观越精确,这有什么错啊。现在有限元、有限体积法在ANSYS、Fluent广泛运用,不就是因为划分成了微元而使得精度大幅提高了。量子力学深入了亚原子结构,不比你哪个有限元包含至少数十个数量级的原子分子精确得多吗?精确是精确,算几年也蛮头痛的,倒不如搞个Fluent几分钟就出结果,精度也能满足,不就够了?
发表于 2012-2-28 10:39:50 | 显示全部楼层
原帖由 uesoft 于 2012-2-27 17:12 发表
我是大陆的典型民科,但你别笑话台湾啊!我是很看好台湾滴哦!(我认为台湾是会独立的,独立了对大陆台湾都有好处,对政府、人民都有好处。大陆政府和人民都应支持台湾独立。)
解放后大陆没出诺贝尔奖吧,但台湾就出 ...

我并没有笑话台湾啊!那参与到同一个论文造假的传销行骗活动中去的华人院士除了台湾的院士之外,也有大陆、香港、美国的华人院士。張俊彥院士在下面那些从事那一传销行骗活动的院士的列表中排名第十,没感到有什么特别或故意笑话台湾:

[公告]关于“关于Torrence和Compo小波分析论文及...”一帖的重要说明
http://bbs.lasg.ac.cn/bbs/thread-1502-3-1.html

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(01) Norden E. Huang (黄锷)
  Member of National Academy of Engineering of USA
  Member of Academia Sinica of Republic of China (Taiwan)
  Member of Chinese Academy of Engineering[1]
  Chair professor of National Central University
  Formally Chief Scientist at NASA Goddard Space Flight Center, USA

(02) Theodore Yaotsu Wu (吴耀祖)
  Member of National Academy of Engineering of USA
  Member of Chinese Academy of Sciences
  Member of Academia Sinica of Republic of China (Taiwan)
  Professor Emeritus at California Institute of Technology

(03) Yuen Cheng Fung (冯元帧)
  Member of National Academy of Sciences of USA
  Member of National Academy of Engineering of USA
  Member of Institute of Medicine of USA
  Member of Chinese Academy of Sciences
  Member of Academia Sinica of Republic of China (Taiwan)
  Professor Emeritus at University of California at San Diego

(04) Yuxian Hu (胡聿贤)
  Member of Chinese Academy of Sciences
  Professor at Institute of Geophysics of China Earthquake Administration

(05) Jilan Su (苏纪兰)
  Member of Chinese Academy of Sciences
  Professor at Second Institute of Oceanography of China State Oceanic Administration

(06) Yeli Yuan (袁业立)
  Member of Chinese Academy of Engineering
  Professor at First Institute of Oceanography of China State Oceanic Administration

(07) Jin Wu (吴京)[2]
  Member of National Academy of Engineering of USA
  Member of Academia Sinica of Republic of China (Taiwan)
  Formerly President of National Cheng Kung University (Taiwan)

(08) Lou-Chuang Lee (李罗权)
  Member of Academia Sinica of Republic of China (Taiwan)
  Member of The Third World Academy of Sciences
  President of National Central University (Taiwan)

(09) Chao-Han Liu (刘兆汉)
  Member of Academia Sinica of Republic of China (Taiwan)
  Member of The Third World Academy of Sciences
  Vice-President of Academia Sinica of Republic of China (Taiwan)
  Formerly President of National Central University (Taiwan)

(10) Chun-Yen Chang (张俊彦)
  Member of National Academy of Engineering of USA
  Member of Academia Sinica of Republic of China (Taiwan)
  Formerly President of National Chiao Tung University (Taiwan)

(11) Allen T. Chwang (章梓雄)[3]
  Member of Chinese Academy of Sciences
  Formerly Professor at University of Hong Kong

(12) Ingrid Daubechies
  Member of National Academy of Sciences of USA
  Member of American Academy of Arts and Sciences
  Member of Acad´emie des Sciences, Paris, France
  Professor at Princeton University

(13) Mike Yu Kweng Lin (林幼堃)
  Member of National Academy of Engineering of USA
  Professor at Florida Atlantic University, USA

(14) Zhong-li Ding (丁仲礼)

(15) Jiping Cao (巢纪平)

(16) Qingcun Zeng (曾庆存)

(17) John Michael Wallace

(18) Sheng-Cheng Hu (胡勝正)

(19) Harry Eugene Stanley

(20) Shing-Tung Yau (丘成桐)

++++++++++++++
Notes:
[1] Dr. Norden E. Huang was only recently (December 2007) elected to be the Member of Chinese Academy of Engineering.
[2] Deceased on January 14, 2008
[3] Deceased on June 12, 2007

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[ 本帖最后由 coolboy 于 2013-6-3 19:43 编辑 ]
发表于 2012-2-28 10:50:12 | 显示全部楼层
原帖由 uesoft 于 2012-2-27 17:12 发表
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再回到流体就是量子组成的,这有什么错啊:
流体研究宏观力学,量子研究微观力学,越微观越精确,这有什么错啊。现在有限元、有限体积法在ANSYS、Fluent广泛运用,不就是因为划分成了微元 而使得精度大幅提高了。量子力学深入了亚原子结构,不比你哪个有限元包含至少数十个数量级的原子分子精确得多吗?精确是精确,算几年也蛮头痛的,倒不如搞 个Fluent几分钟就出结果,精度也能满足,不就够了?

我上面不是已经说过了吗?引进Vlasov方程的主要目的是想通过比喻说明流体力学的欧拉方程或NS方程并非象不少人想象的那样是很基本或很基础的方程:“从Vlasov方程推出欧拉方程的近似简化程度几乎类似等价于从欧拉方程推出伯努里方程的近似简化。”

你用流体力学方程解问题,你再怎么把微元划分得如何细致,到一定的时候,流体力学方程本身就已经是很差的近似了。这时要用Vlasov方程或其类似的方程来解决问题。但这时离深入到亚原子结构子的量子力学还差着十万八千里呢!还是用伯努里方程来作比喻。有人除了知道一点伯努里方程及其应用之外,从没听说过欧拉方程或NS方程却信心十足地老想着如何研究量子力学同伯努里方程的关系。这时,他用测量到的流体压力、密度、速度场等去拟合伯努里方程的解。有的时候拟合得很好,但不少情况下拟合不出来,很差。这位老兄就坚持说这是量子力学的“测不准原理”,需要研究量子力学来解决。人家同他说,你要求解欧拉方程或NS才会得出更好的拟合,这同量子不量子的没关系。但他就楞楞地坚持着:“伯努里方程研究宏观力学,量子研究微观力学,越微观越精确,这有什么错啊?那一闪一闪的像蛇一样前进的火焰波长都隐含着普朗克常数呢,我这测量的压力和速度当然也同量子力学的测不准原理有关啦!”
发表于 2012-2-28 17:41:07 | 显示全部楼层
跟你还真说不通,算了,反正我也不懂量子力学和NS方程。你虽然刚好知道Vlasov方程及知道如何从Vlasov方程推出欧拉方程,但看来是不能从量子力学推导出Vlasov方程。这没什么,我们都照样过的好好的。
发表于 2012-2-29 12:28:38 | 显示全部楼层

回复 55# coolboy 的帖子

学者也是人,有时候总有点信念。把这么多人都列为“传销”,不公平。解决工程问题的时候总有点模糊或者说不严谨的东西。这并不就是那些人不严谨,而是为了满足工程应用的需求。
这里说的传销似乎是说那些人比较会宣传自己的东西。其实,这已经是目前搞研究的人的很重要的一种技能。
发表于 2012-2-29 19:52:10 | 显示全部楼层

回复 58# 通流 的帖子

我没看出这些研究量子力学和流体力学关系的人是在搞传销,因为没看出他们有什么造假的现象。可以说钱学森那“耳朵认字”等的研究是传销行骗是因为出现大量明显的造假

我认为是否传销只与是否造假有关,与是否会宣传无关。类似地,韩寒的成名是否传销也只与是否严重造假有关,与包装宣传过程无关。

[ 本帖最后由 coolboy 于 2012-2-29 19:57 编辑 ]
发表于 2012-3-1 05:15:23 | 显示全部楼层

回复 59# coolboy 的帖子

我不是特别明白你的意思。我回的是你的那个传销名单,以及那个小波分析和HHT的讨论。有人从理论上认为HHT是错的,也有人认为小波分析不如FT。我很同意从理论上,可能那些都有道理(因为,我并不搞信号分析),但是,我上面说的实际应用中,很多方法可能并不需要很严谨的数学基础。为了解决实际问题,大部分的时候,我们没有办法等待数学的发展。我甚至进一步认为,那些直观的不严谨的方法以及实际应用的需求,真是数学发展的动力。我大致翻翻HHT,我觉得这个HHT基本就是一个以直观猜测而发展出来的方法。这样的方法的特点是对某些问题很好用,而对某些问题又不好用。这跟小波分析与FT有点类似。小波分析本身就跟选择的基很有关系。但从本质上来看,小波分析并没有比FT能够找到跟多的现象。

同时,我认为,工科教育与理科教育的本质上也没有区别。我甚至跟不客气的说,那些认为理科学生比工科学生更严谨,或者工科学生认为理科学生不懂如何解决实际问题的看法,是基于不完全的观察,或者说,这样的看法本身就犯了不严谨的错误。

传销本来是一种销售模式,没有对错之分。现在我们把传销当成宣传误导信息的方法,这个做法,我也不赞成。如果把传销作为传播误导信息这样的含义,那么所有的宗教可能都可以称为传销。
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