(5) Batchelor的故事 & V4 K$ E" I5 B+ m) v
Batchelor 是GI Taylor之后，剑桥学派的领袖。不过他其实并不是英国人，而是澳大利亚
) B7 M9 z+ a) Q$ _3 p人。他从小在墨尔本长大。第二次世界大战其间，在从事了一个航空相关的课题研究中，" B) m: D/ S# D6 `
他对湍流研究产生了浓厚的兴趣，尤其是GI Taylor三十年代关于湍流研究的工作。于是他
/ q8 g" J6 }2 w5 ] ^# _就给Taylor写信，想做他的research student。Taylor很快同意了。Batchelor是一个很跋
% I- J/ P1 T7 U& ~扈的人，说话颇有些像黑社会的老大的风范。他有一个死党和跟屁虫。他非常想让这个跟% y/ ?* l" b, X
屁虫跟他一块到英国去研究湍流，省得他一个人寂寞。这个死党呢，大学学的是跟湍流八; w5 s* b. |$ a* U" `2 m/ d
竿子打不着的核物理。这并不要紧，Batchelor充分发挥了他黑社会老大般的威严对他说，9 S2 o4 O, L2 @+ s& {
“跟我到英国找Taylor研究湍流去吧！”这个铁杆兄弟也不含糊，立刻说，好，跟老大走6 H& z% ~% l" K8 ^5 K) X' f2 E
。不过走前，你回答我两个问题：谁是 G.I. Taylor? 湍流是什么玩艺？前一个问题好回- i1 r6 k" J) m, B2 ?
答，后一个问题，Batchelor究竟是怎么回答的，是威逼利诱，还是晓之以理动之以情说服
8 J" s$ A8 y9 E$ `) Q3 L的，大家一直为这个问题争论了几十年。总之，最后两人都去了英国。见了Taylor呢，两; h9 n9 _, B+ ^
人都失望了，原来Taylor已经不搞湍流了，全力搞什么水下爆炸之类的跟军事有关的课题
. ~7 S$ }# N& _! I( Y `（估计这个来钱）。好在大师就是大师，让这两个年轻人自编自导自己去折腾，在旁边指% P8 M& ^/ ?; y4 @: w
导指导。最后两人都成为大师。Batchelor的这个小兄弟究竟是谁呢？呵呵，就是大名鼎鼎
x, c4 B, @: f) T的AA Townsend。这个故事再次说明跟好一个老大是多么重要亚。
" C& W8 Q' ]/ \# WBatchelor曾经一度以为可以在他手上终结湍流问题。所以那段时间，在湍流研究上特别努
" `+ S' e0 |9 |. h力，结果当然是大失所望。Batchelor被湍流折磨得心力憔悴，50年代后期以后逐渐把精力
* p: d- q7 ?3 N从科研转移到了写书，创办应用数学力学系和JFM杂志上来。前面文章说了，为了多活几年
- J1 H$ [- e5 G2 ?不要搞湍流，这个故事则告诉我们，为了不郁闷，生活充满阳光，也不要搞湍流。另一个
3 L* b3 e/ _. k5 Q& C被湍流折磨死掉的大牛就是量子力学里面的Heisenberg。年轻的时候，靠着他的天才禀赋. h5 d1 `( |- G7 }6 B( z/ P
，胡乱猜了一个湍流解获得了博士学位，后半生被湍流研究折磨而死，临终时候都念念不
4 F" T0 ~7 ?2 V- T" q# _- u) j忘。用《大话西游》里面的话来说应该是怎么来着？我猜中了这个开头，可是却猜不到这6 J, C5 r/ E u4 D( \
个结局。2 C! s- R w- W) L
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(6) Von Neumann的故事
, E' ~5 i8 Y( e q, y* Q1 t+ IVon Neumann是天才里面的天才。据说他6岁能心算8位数除法，8岁时已掌握了微积分，12
3 {: d' k/ W2 U7 }* v+ ~岁时能读波莱尔的著作《函数论》……。有一次，冯·诺伊曼对他的朋友说：\"我能背诵0 Y R% k* o1 i1 p- x
《双城记》\"。人家就挑了几章作试验，果然他-一背诵如流。他对于圆周率π的小数位数( T3 f/ K! ?2 V$ ?5 D1 I9 j
，自然对数的底e的数值以及多位数的平方数和立方数……四十年代的时候，Von Neumann8 m1 K3 `4 e2 S/ W& ?/ I
在曼哈顿计划里面主要负责数值计算工作，他的另外两个同事就是费米和费曼。牛人在一
: J# w) d) C# b: h1 \. D起当然就喜欢比一比。需要做一个复杂的数值计算时，他们三人立即一跃而起。费米呢，2 e# A! |8 Z2 p- M
上了点年纪，就拉计算尺计算，费曼呢，年轻人喜欢接受新事物，就用台式计算机，而冯
& m1 e3 g, f) a1 d·诺伊曼啥都不用，总是用心算。可是冯·诺伊曼往往第一个先算出来，当然这三位杰出
7 r. u; Y, C5 `+ E) {9 ~. X学者所得出的最后答数总是非常接近的。（好啦，好啦，俺实在不愿继续写他的非凡事迹
# b( J9 o! Z& h; R了，越写越自卑，越写越郁闷。）
# r) |5 J6 M2 I也就是在这段时间，Von Neumann提出了CFD上面非常有名的Neumann稳定性分析。这个现在
5 M; j9 n2 ]2 O: s" F$ K9 K( {: `本科生都晓得的东西，在当时被美国军方列为高度军事机密，这一保密就是十年。俺每次# W, k- b5 o$ m( a7 j
读到这段的时候，常常想起哈里森.福特的《夺宝奇兵》的最后一个镜头。【说到这里，顺
/ t6 [% R. a- E! h8 w6 q' z1 K便扯远一点，很多人，包括数学系人都认为Neumann稳定性分析为无条件稳定的格式，就意& p, V, M' L5 ]. f) y8 `' f
味着计算时间步长选取是不受限制的，这个认识是不正确的。Neumann稳定只保证格式的对' t4 _7 M; M1 t
幅度是保真的，但是并不保证是保相位的，相位的误差的累积也足以把一个结果改得面目
0 G; J1 D9 S( G( i全非】 - F7 Y* S. ^- b7 E' A
前面讲过了一个让同事不爽的天才，而Von Neumann则属于让lp不爽的天才。某天lp让他上4 U- q" Z: H9 i. c5 w
班途中顺便仍包垃圾，结果中午回来的时候，他又把垃圾带回来了，而他的公文包被他当0 q+ d4 t* C6 q$ `
垃圾扔了。另外一次，lp回来后，Von Neumann问她，我的水杯在那里呢，我找了一下午都$ m+ n& U. Y% g* j
没有找到。Lp大叫，天啦，我们在这个房子里面生活了十五年！天才的才气往往同寿命成! W) G2 C5 ~0 i9 D" r0 u8 `
反比，Von Neumann也不例外，刚过50多点点就去世了。应了俺本科上铺曾经爱说得一句话4 Z- A7 f, B/ L
，天才是两头燃烧的蜡烛，明亮，但不会长久。
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(7) Kuchemann的故事
6 h8 D. ^: v' e7 ^* q2 S0 G. \! b今天要讲的是关于Kuchemann的故事。一看这名字就知道是德国人，1930年19岁的他进入了
- b. |; X, `2 u; @4 }" a2 E当时世界上最NB的大学Goettingen大学。起初他不是学流体的，而是理论物理的，他的导
% V2 q+ g/ C, l: U6 {+ x师就大牛M. Born。如果希特勒不上台，也许他会沿着理论物理学的道路走下去。然而193
- F' _* T9 C W8 R9 \7 `+ Z3年希特勒上台，推行歧视犹太人政策改变了这一切，Goettingen大学里面同犹太人沾亲带/ E! ~3 \) f- w+ d l8 {
故的人纷纷远走他乡，这也包括了Born。为此Kuchemann郁闷坏了，因为他找不到一个他看' s8 E- f& s0 w5 l. }
得上眼的大师级的导师。于是他翻开 G大的研究生招生手册，翻来翻去，终于找到了一个
& F$ @$ e6 ^/ D$ |没有走的大牛——近代流体力学大师Prandtl。于是他就拜Prandtl为师，改学空气动力学) V: w. C1 @1 o; U. K
起来。在Prandtl和Tollmien（发现T－S波的那个大牛）的指导下，25岁就获得了博士学位
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5 x/ E& q$ o) k+ G欧一直怀疑Kuchemann是个种族主义者，即使不是，也肯定是欧洲至上主义者。这家伙特别5 f9 R% M( I/ t* I1 }
瞧不起美国这个暴发户。二战后随着美国的崛起和欧洲的衰落，欧洲科学家纷纷踏上移民' f) K5 H/ h! B+ W" _
美国的之路，美国屡次三番的邀请他去，他就是不去，他说他是欧洲人，他要呆在欧洲，( p0 _2 L7 x. \: n, B$ D; E: w
于是他宁可去了英国，也不去美国。他在英国一直呆到1976年去世。+ W. \- \% G$ R4 L( G* P
他老人家最大的贡献是两个，一个是实用的脱体涡流型，在他之前人们都认为机翼只能采
, `" ~* {) Z( W8 L- B* W/ c q用附着流型，涡分离是必须避免的。有了他的理论，现在高速飞行很常用的前缘三维分离 w% S/ x7 v3 C/ E
涡产生涡升力的细长机翼才得以实现（可笑的是，中国的气动教科书直到现在还在以附着
3 {0 ?$ Q2 f& h' i b0 j流型为例，用白努力方程给学生解释升力产生的原因）。他的第二个重大贡献就是压缩波
$ h( ^0 g! ^7 e9 Z" j2 o产生升力的高超声速流型，也就是现在称为乘波体的飞行器。可惜在他有生之年没有能够
4 Y, L: a$ `" v7 P8 S/ U" ~ [看到这个流型的应用。直到今年3月27日，美国采用他的乘波体方案以超燃冲压发动机为动
: n e* Z9 x8 j) ]0 b力的的X－43A飞行成功，实现了7马赫数的w稳定飞行，一举打破了SR71在40年前创下的3. \- F$ E! |7 N4 c/ Q, K
3马赫的飞行记录。
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他老人家还说过一句，让所有从事CFD工作的人们需要永远永远铭记的话：Z每一种具体的( O& Z% W4 f& [8 g6 ^' S5 ]
理论或数值方法都是暂时的，而对流动本质的理解却是永恒的。 |
发表于 2010-4-3 09:39:22
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