《控制天氣有多難?1個方程讓人絕望,2級文明做不到》 華箋流香百家榜創作者,優質科學領域創作者 本文參加百家號 #科學了不起# 系列征文賽。地球歷史上經曆了5次生物大滅絕:4.4億年前奧陶紀大滅絕, 85%物種消失;3.6億年前泥盆紀大滅絕, 78%海洋生物消失;2.5億年前二疊紀大滅絕,90%物種消失;2億年前三疊紀大滅絕,70%的物種滅絕;1.37億年前白堊紀大滅絕,恐龍被滅絕。 每一次滅絕最直接的原因,就是氣候的變化引起的生物圈的外環境變化。而且,人類可能正在經曆第6次大滅絕。根據科學家們的統計,從1990年以來,地球上種類最多的動物~昆蟲的數量,以雪崩般的速度下降,目前總數量已經下降了40%。由此,引起了很多以昆蟲為食的鳥類數量的大幅度下降乃至滅絕消失。也許,站在這個過程中,並不是每一個人都能夠感覺到危險。只是因為每一個人的壽命都很短,比人類歷史短。然而,人類的歷史跟地球的歷史相比,也只是一瞬間。也許人類就處在氣候巨變的懸崖邊,但是我們卻茫然不知。 這種變化到底是由什麼引起的呢?科學目前給出的大概、可能理由,是溫度變化。溫度改變了大氣的熱對流,引起了天氣和氣候的變化。天氣和氣候變化,是對人類切身利益最相關的知識,但是人類對於天氣和氣候變化的認識,到現在還是一團迷茫。因為天氣、氣候的變化是人類物理學裏最難的領域,這涉及到流體最艱深部分,湍流。》湍流,自然與創造之母!地球總體環境溫度升高的速度,站在個人的角度,感覺非常緩慢,但是對整個地球環境影響巨大。 前一段時間南通下起了冰雹,武漢刮起了龍卷風,都造成了傷亡。極端天氣頻發,只是地球整體氣溫升高了1℃而已。大自然的某個參數只要微調一下,就會引起整個地球氣候的巨大改變。這是大自然讓人類深感畏懼的一面。大自然中最常見的物理現象:流體以及流體的變化,給人類的物理學出了一個大大的難題。大氣的運動、海洋的運動,絕大部分都是湍流。我們看到的所有自然現象,幾乎都是湍流的傑作:海浪、天上的雲彩,山巒與地形的起伏,河流的曲折與蜿蜒。 》湍流,突破人類智商上限的難題。所謂的湍流,它和層流是相對的,層流是指流態很平穩的一種流體,湍流可以認為是一種亂流。但是這種亂流也不是完全的無序亂,它在混亂中卻有某種非常清晰和明確的結構。土星、木星的大氣運動都是湍流,但是卻有很多非常穩定的結構,比如說木星有個大紅斑,土星的極地有一個六角形的風暴漩渦。 這是怎麼形成的,沒有科學家知道 ,這是物理和數學工具無法描述的部分。愛因斯坦說過:相對論不會,上帝會告訴我。湍流不會,上帝都不會告訴我。錢學森的老師是馮卡門說:我死了以後見上帝,一定要問問上帝湍流到底是怎麼回事。但是,人類的天氣預測預報系統,又必須建立在對湍流的分析上。由於理論的缺陷,中長期天氣預報是一個難題,甚至有些短時的突發性天氣也是無法預測的。 在天氣和氣候的演變上,大自然向人類展示了最深不可測的知識。前蘇聯著名天文學家卡爾達肖夫,根據人類對於能源的利用程度把文明分成不同的等級,如果達到可控核聚變,人類就會進入一級文明,而這個目標可能會在幾十年之內實現。一級文明之上是二級文明。根據二級文明的定義,需要最大限度的利用母恒星~太陽的能量。美國天體物理學家弗裏曼戴森曾經提出過建造半徑2億公里的巨大圓環,環繞太陽周圍,這就是所謂的戴森環。 戴森環的規模感覺是很大,其實只要把水星給拆掉,就能建造10個環繞在太陽軌道上的戴森環。戴森環的工程量雖然大,但在人類的科學框架中,可以計算、可以規劃。進入一級文明以後,人類有能力在一兩百年時間裏面建造一個小型的戴森環。即便如此,人類仍然對天氣、氣候的演變是束手無策的。可能建造戴森環或者是進入一級文明的緊迫性,是人類潛意識逃離地球惡劣環境變化的某種借口。 我們很難精確計算、解釋現在的氣候變化,到底是由於某種外界環境,比如說太陽輻射或者地球本身演化周期引起的,還是人類自身的二氧化碳排放引起的。對二氧化碳排放引起的氣候升溫只是人類自己的猜測,當然二氧化碳會引起升溫。要知道最根本的原因,人類面臨一個無解的數學方程。這個方程是解開湍流之謎的關鍵。》這就是,納維斯托克方程。納維斯托克方程的解,是美國克雷數學研究所懸賞100萬美元,要解決的一個數學難題。 同在懸賞之列的,還有黎曼猜想、哥德巴赫猜想等,但是納維斯托克方程在普通人認知裏確實沒有什麼存在感。因為這個方程實在是太太太難了,其他的猜想還有人試著去走一遍。而納維斯托克方程,看一眼就讓人放棄。甚至連搞清楚它的解的分布規律,也是很有意義的,但是目前這仍然是一個未解之謎!納維斯托克方程是一個偏微分方程組,沒有解析解。即使是小型的偏微分方程,也讓全世界所有的科學家都撓破了頭。廣義相對論場方程,是一個相對簡單的偏微分方程,遠遠沒有納維斯托克方程那麼複雜。徹底搞清楚廣義相對論場方程的解,就能了解黑洞內部的結構,但是到目前為止,仍然有相當一部分未解之謎。 所以我們現在得到的結論就是:控制天氣和氣候,比進入黑洞內部要難。有沒有感覺膝蓋中了一箭?》控制天氣、氣候,超出了人類智力範圍。引用《黃帝內經》裏的一句話:嗚呼遠哉!閔閔乎若視深淵,若迎浮雲,視深淵尚可測,迎浮雲莫知其際。這句話的意思是說,深淵是可以推測的,但是天上流動變化的風雲是不可測的。知道控制天氣和氣候方法的文明,只能是洞悉宇宙全部本質的神級文明。 《控制天氣有多難?1個方程讓人絕望,2級文明做不到》完,請繼續朗讀精采文章。 喜歡 小編的世界 e4to.com,請記得按讚、收藏及分享!
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控制天氣有多難?1個方程讓人絕望,2級文明做不到
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