🔬 数学物理 · 计算流体力学
一、百年难题终被撬动一角🔥 邓煜、马骁、Zaher Hani团队首次在特定条件下从微观粒子严格推导出纳维-斯托克斯方程，这一突破将在长期改变CFD的底层逻辑，但短期内ANSYS Fluent等商业软件不会被取代。
1900年，数学大师希尔伯特在巴黎世界数学大会上提出了23个世纪难题。其中第六个问题要求从微观牛顿力学严格推导出宏观流体方程，这被公认为数学史上最硬的骨头之一。
126年后，由芝加哥大学邓煜教授、密歇根大学马骁助理教授和Zaher Hani教授组成的三人团队，在硬球散射系统和玻尔兹曼动力学理论两个特定假设下，首次从微观粒子运动严格推导出了纳维-斯托克斯方程。这一成果标志着希尔伯特第六问题首次在特殊情形下获得完整解答，预印本发布后立即引起国际同行高度关注。
二、从"可逆"到"不可逆"的数学跨越此次证明面临的核心挑战是一个物理学深层矛盾：微观粒子的牛顿运动在时间上是可逆的，但宏观N‑S方程因包含粘性耗散项而不可逆。团队最初的三四个月就卡在了这个矛盾上。
马骁在专访中透露，他凭借波动动理学和气体动理学的跨学科积累，帮助团队理顺了整套证明思路。邓煜也不止一次表示："马骁的加盟，让我们的研究少走了很多弯路。"最终，团队真正走通了从粒子系统到宏观不可逆方程的整条路径，为大量因不可逆性卡住的后续研究打开了大门。更令人兴奋的是，该方法还可能延伸到量子计算中的退相干问题，涉及开放量子系统的环境噪声研究。
三、Fluent们的未来：不会被推翻，但会被重构那么问题来了：既然N‑S方程可以从第一性原理严格推导，Fluent这类求解N‑S方程的CFD商业软件会被颠覆吗？答案是短期内不会，但底层逻辑正在改变。
当前ANSYS Fluent在美国CFD市场的份额高达60%以上，覆盖从低速不可压流到高超音速飞行的全速域计算。这个庞大生态的核心是数值求解器——网格划分、湍流模型、离散格式、并行加速，这些工程积累不是一篇数学证明就能推翻的。但从长远看，当人们对N‑S方程的微观根基有了透彻理解后，仿真软件将出现两股变革力量：一是AI驱动的PINN代理模型正在将数小时的仿真压缩到秒级；二是跨学科数学工具的成熟可能催生出全新的"自底向上"建模范式，即从粒子尺度直接构建宏观场，绕开传统网格离散。正如马骁所言："如果能够开阔眼界、广泛涉猎，就能更早意识到哪些方向具有研究价值。"这句话对CFD工程师同样适用——不会用AI的CFD工程师终将被会用AI的CFD工程师取代。
综合中国科学技术大学校友总会、中新社微信公众号报道 | 2026年8月8日