流体力学：奇怪而复杂

流体力学是很奇怪的。

相对于其他的力学，他很难理解。

质点模型如此深入人心，看见一个物体就想简化为质点，这样计算起来十分方便。

可是，质点虽然力量强大，却也奈何不了水，空气，液体。

当我们想要把一杯水看做是整体，忽视他的内部运动时，却不得不接受，水是靠着局部的运动带动整体的，一个个水滴，一个个水分子团，都在运动，忽视了他们，就很难得到有用的结论。

于是，质点模型就不好用了，如果把所有的那些水滴都视为一个个质点，那就有及其惊人的数目，他们每一个都有一个运动方程，互相之间还有耦合。这样庞大的系统是很难求解的，即便有计算机的辅助。

那么，该怎么办呢？

一个方法，忽视这些不重要的细节，只考虑宏观量的变化，最后得到的是各种奇怪的公式，虽然有理论的推导，但是，总有些莫名奇妙的修正系数会在最后引入。这样微调过的公式才是勉强可用的。这样在一般的工程建设中也算合用。不过，这些公式毕竟是很奇怪的，即符合理论又不符合理论。也就在这时人们可能才能明白理论的无力，才明白物理是近似的艺术这句话的含义。

另一个方法，用万能的纳维-斯托克斯方程，他完全描述了流动，可是，没人能求解出来，就连解的存在性和唯一性都难以确定。之前，我是不相信的，不过，在稍作了解后就肯定了这个事实。它是偏微分方程，这种方程没有通用解法，并且此方程非代数方程，除了知道方程还要知道边界条件，条件不同，求解过程可能完全不一样。虽然不能直接求解偏微分方程。不过，可以牺牲一些精度，转化为代数方程，使用计算机去计算。这就是数值模拟的方法。这里面充满了各种奇怪的技巧，也就这时才明白人们为了理解未知的东西竟可以如此富有想象力。

总之，流体力学是如此奇怪而复杂，在其他的力学上单体，二体问题基本都有了答案，往往在多体耦合方面比较困难。流体力学却是直接面对多体耦合问题，天然的就要难上许多。不过，自然界中流体运动本身就是极其复杂的，随着理论的发展，奇怪可能会变少，复杂可能不会。