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,在模型诞生之初,就已经把刀架在了自己的脖子上。
他清楚地知道,那四条华丽的激波,那个名叫反常电阻的微观机制,是创建在一个没有被证明的沙盒之上的。
后来的几十年物理史,简直就象是针对Petschek这句预言的精准打击。
超级计算机发展起来后,无数的数值仿真反复表明。
在简单的均匀电阻MHD条件下,Petschek的X型结构根本站不住脚。
只要稍微跑长一点时间,那个漂亮的X就会坍缩,退化回Sweet-Parker那条又长又无聊的面条。
如果不人为地在代码中心局域塞进去一个局域的反常电阻项,Petschek的快速重联几何就象是用纸牌搭的城堡,一阵微风就能让它垮塌。
而教材把这段惨烈的历史轻描淡写地写成了,Petschek模型在后来的高精度数值仿真中遇到了一些挑战。
挑战?
那更象是物理条件在拒绝这种几何的无条件成立。
Petschek本人,在一九六四年就已经预见到了这一切。
他在原稿里明明白白地把自己的软肋暴露给了世界。
江临第三次起身,在东墙的空白处画了一个巨大的X。
在X的左边,写【几何成立】。
在X的右边,写【微观机制未证】。
在X的下方,写【Petschek知道,Petschek写了,教材没写。】
写完,他热血难凉,走出石屋。
风机二号的尾舵在低风中轻轻摆动。
看上去就象是风机在追着风转。
如果有人现在问他,风机为什么能追着风转?
如果用最简单的教材语言来回答,那就是一句话。
【风机的尾舵面积产生了空气动力学力矩,使得机舱迎风。】
这句话对吗?
对。
它完美地描述了宏观现象。
但这句话有什么用吗?
没用。
因为真正决定风机能不能追风,追得快不快,会不会在湍流中被撕裂的,根本不是那个宏观的尾舵面积。
而是底下那些极其繁琐复杂,毫不起眼的参数的耦合:阻尼弹簧的刚度,偏航轴承的摩擦系数,叶轮旋转时的陀螺推力偏置,控制系统的阵风频率响应……
只要其中一个微观参数崩溃,那个宏观上看起来天经地义的追风动作,立刻就会变成一场灾难。
江临坐在沙地上,脑子里突然闪过Petschek论文里的那个X型几何。
下一刻,他冲回石屋。
站在那个大大的X的下方,添上了一句话。
【漂亮的宏观几何背后,永远站着一个没被证明的微观机制。】
读完Sweet、Parker、Petschek的原稿之后,江临意识到一个严重的问题。
自己一直在纸面上做评判,从来没有真正弄脏过自己的手。
理论物理的尽头,如果不能用实验去验证,就只能靠数值仿真去逼近。
教材上说Petschek模型在简单的均匀电阻MHD仿真中退化成了Sweet-Parker,这只是一个结论。
江临决定摸一遍这背后的泥。
他要亲手柄Petschek的模型放进代码里,看着它崩溃。
他选了数值仿真历史上非常经典的一篇论文。
Biska,D.(1986).Maic reconnection via current sheets.
这篇论文的内核工作,就是用直接数值仿真研究二维电阻MHD中电流片的演化,并给出了Petschek结构无法长期维持的实锤。
江临在工作站里新建了一个项目。
二维笛卡尔网格,均匀电阻假设,反并行磁场初始条件,空间离散采用中心差分,时间推进采用半隐式的预测-校正法。
他试图严格按照论文里的描述去设置Lundquist数、初始扰动幅度、边界条件和网格尺度。
但真正开始写代码时,他立刻发现,老论文里的文本描述,根本不足以完整复现一个数值实验。
论文里写,我们在边界上采用了自由流出条件。
但自由流出是一阶外推还是二阶外推?
有没有做特征波分解处理无反射边界?
如果是简单的零梯度外推,在非线性演化后期绝对会产生数值反射回波,污染中心扩散区。
论文里写,我们引入了一个小幅度的磁通量扰动。
但扰动函数是什么?
是高斯型还是正弦型?
截断范围怎么选?
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