简单与复杂——流体动力学经典实验的启示

世界的复杂与物理基本定律的简单形成鲜明的对比. 近年来，大量的研究致力于存在复杂输 出的系统，这些研究并没有建立任何新的物理定律，但提供了接近复杂系统的适当 的途径$^{1]}$. 从经典力学的牛顿三定律到量子力学的薛定谔方程，我们学习的物理定律是如此清晰而简洁， 而在物理教室之外望去的世界是如此的复杂. 探寻自然现象所遵循的基本规律，研究由此而 产生的复杂现象，是基础研究的两大重要任务. 流体由于它的易流动性，常常产生包括涡流 和湍流在内的非常复杂的流动. 比如天气就是一种常常令人捉摸不定的复杂现象，当天气预 报是艳阳普照，我们兴致勃勃地出外郊游时，一场不期而至的大雨会突然降临. 尽管自然界 的流动是如此地复杂，但控制流体运动的基本物理定律却是简单的质量守恒、动量守恒和能 量守恒定律. 以上关于科学研究中简单与复杂的辩证关系，我们可以通过流体动力学的经典 实验获得一些有益的启示.