数学家解决125年难题，统一流体运动三大理论

125 年难题终结：流体运动三大理论统一

数学家解决了困扰百年的难题，成功统一了流体运动的三种物理理论。研究基于希尔伯特第六问题，实现了微观到介观的长时间尺度推导，并结合介观到宏观的已知推导，为流体动力学研究带来重大突破。

• 数学家们宣称解决了一项 125 年前的难题，成功统一了三种描述流体运动的物理理论。
• 这项突破是朝着将物理学建立在数学基础上迈出的重要一步，涉及希尔伯特第六问题的一个具体子目标。
• 这项工作由芝加哥大学的 Yu Deng、密歇根大学的 Zaher Hani 和 Xiao Ma 完成，他们将论文发布在 arXiv.org 预印本网站上。
• 流体运动在不同尺度下有三种理论：微观层面由牛顿运动定律描述粒子行为；介观层面使用玻尔兹曼方程描述典型粒子的统计行为；宏观层面使用欧拉和纳维-斯托克斯方程将流体视为连续物质。
• 原则上，这些不同层面的理论应该可以从更低层面的理论逻辑推导而来，这是希尔伯特第六问题“公理化”物理学的要求。
• 这项新成果成功地将微观层面的牛顿定律经过数学推导，在粒子数量趋于无穷、粒子大小趋于零的极限情况下，得到了介观层面的玻尔兹曼方程的解。
• 关键的突破在于，这项工作克服了以往推导只能在短时间内有效性的限制，实现了在长时间尺度上的推导。
• 通过将长时间尺度上的微观到介观的推导与之前已知的介观到宏观的推导结合起来，研究人员成功统一了这三种流体动力学理论。
• 这项工作如果通过同行评审，将极大地增强我们对现有流体理论方程正确性的信心，并在希尔伯特第六问题上取得重要进展。