屋里那台工作站直接宕机,满墙的推导就在黑暗中白做。
如果在他在屋里死磕方程的时候,观测点b因为这块破电池死掉了,从而刚好漏掉了天上也许会闪现的一夜红带,那他这九年在废土上受的罪就全成了笑话。
理论物理从来都不是脱离工程的空中楼阁。
它就像个挑剔的皇帝,是坐在那堆油污、螺丝和电线的工程肩膀上,才勉强端起了架子。
深夜,炉火发出细微的哔剥声。
江临坐回墙前,深吸一口气,开始重推Sweet-parker。
他在墙上画出流入区,两侧的等离子体裹挟着方向相反的磁场,像两支军队一样,慢吞吞地向中间那道狭窄的电流片压迫靠近。
又画出流出区,在中心发生重新连接后,等离子体顺着电流片极其狭窄的两端,被像挤牙膏一样以接近阿尔芬速度的极高速度狂喷而出。
先写质量守恒。
L*Vin=δ*Vout
再写磁场扩散和对流的平衡条件。
第一次推导,推到一半,江临眉头一皱,直接拿布抹掉。
他发现自己设定边界条件时太随意了。
他把中心扩散区厚度的处理,搞得像是一个为了凑出教材上最终答案而倒推的作弊游戏。
如果允许自己这么干,那他推出来的就只是考试答案,而不是自己的物理直觉。
这东西应付考试能拿满分,但在废土上面对那条未知红带时,连擦屁股都嫌纸硬。
第二次他老老实实地从电阻扩散的时间尺度和流体流入的时间尺度开始硬碰硬地比。
但写了半面墙,他发现自己对宏观长度尺度L和微观厚度之间的量级关系,依然有偷懒的嫌疑。
第三次,江临不写公式了,就那么抱着胳膊,地盯着墙上那幅简陋的几何图。
长,薄,极其狭窄的通道。
两侧庞大的流体缓慢挤进来,却只能从两端极小的豁口喷出去。
他盯着那条被画得像面条一样的电流片,看着看着,眼神有些恍惚,脑子里突然毫无征兆地蹦出了第五次废土末期,那台被折磨得奄奄一息的旧风机。
那台破风机的偏航轴承,由于里面缺油、混了沙子,干摩擦得厉害。
它当时在风向突变时,也是像这样拼命挣扎。
它不是不想转。
狂风在正面推它,尾舵在后面死命拉它,机械结构原本也是被设计成可以顺滑旋转的。
可现实是什么?
局部受力高点凸起,油膜彻底破裂,预紧力由于热胀冷缩重新分布,蜗杆的间隙里填满了铁屑。
这些因素叠加在一起,化作一个物理规则,冷酷地对着风机说,你只能转得这么慢。
你只能这么痛苦地迟钝。
你只能在一个尴尬的角度死死卡住,然后再用一种近乎抽搐的带病姿态勉强回正。
慢,不是风机在偷懒。
慢,是因为它的物理接触结构,在当时的环境下,被判了死刑。
一念及此,江临浑身打了个激灵。
他忽然意识到,墙上这套让无数物理学家头疼的Sweet-parker模型的慢,极有可能跟那台破风机是同一种慢。
不是数学计算出错了,不是物理方程里的哪一项偷了懒。
而是这个模型在最开始预设的那个几何形状,那条又长又薄的狭窄电流片本身,就把等离子体大规模快速溜走的通道给物理锁死了。
庞大的磁通量想要进来重联,却只能通过这么窄的缝隙排泄,就像是一个大水库只开了一根水管大小的泄洪闸。
它怎么可能快得起来?
江临猛地抓起笔,转身在墙上笔走龙蛇。
流入速度,流出速度,电流片宏观长度,扩散区微观厚度,表征等离子体导电性的Lundquist数。
各种量纲在墙上飞速组合。
当最后一行那个代表着重联速率标度律的着名公式被他重重敲在墙上时。
p=Vin/VA~1/sqrt(S)
石屋角落的炉火,极其应景地爆出一点明亮的火星。
江临没有被火星惊动。
他浑身僵硬地站在墙前,看着那个代表着无限慢的平方根倒数,久久未动。
太慢了。
绝望地慢。
在太阳耀斑或者宇宙天体等离子体那种动辄几十亿的极高Lundquist数下,如果把数据代入这个Sweet-parker公式,它算出来的重联速度慢得简直像是在当面扇太阳耀斑的耳光。
如果太阳耀斑真的只能靠墙上画的这套结构来释放能量,那它爆发起来就不该像是一场摧枯拉朽的核爆炸,而应该像是一块扔在雨里的烂铁生锈扩散,一点一点,慢条斯理地来,可能要几个月甚至几年才能放完能量。
可人类的观测仪器不瞎。
太阳耀斑的爆发就在短短几分钟内,地球磁层亚暴的能量倾泻也是瞬间的事,更别提实验室里那些被约束的等离子体,它们发生快速能量释放的破裂时间,短得令人咋舌。
真实世界的残酷观测,都在朝着这面墙逼问同一个问题。
“为什么现实比你算出来的要快得多得多?”
这个问题,比拿着教材问一句Sweet-parker是不是算错了要锋利无数倍。
因为江临刚刚亲手推了一遍,他比谁都清楚。
Sweet-parker在数学推导上没有走错哪怕半步。
它这令人绝望的慢吞吞的结论,是它那个长而薄的几何前提用枪顶着脑门逼出来的。
所以,结论没错。
错的,必须被突破的,只能是那些看似理所当然的前提。
要么是电流片绝不可能是这种长面条的几何形状。
要么是等离子体的电阻率在微观下根本不是常数。
要么是两端流出的条件被过度简化了。
要么,就是最底层的单流体假设把复杂的粒子运动掩盖了。
江临脑子里豁然开朗。
他懂了。
后来几十年的磁重联研究历史,每一个被突破的前提,都硬生生在一片荒芜中长出了一个新流派的分支。
把几何拉短了,就有了petschek模型。
打破单流体假设,把电子和离子分开算,就有了hall重联。
长电流片自己稳不住碎成了渣,就有了plasid不稳定性模型。
在混乱中找能量耗散,就有了湍流重联。
整个空间物理领域的学术版图,硬生生是被Sweet-parker自身那令人窒息的局限性给逼出来的。
江临走到墙壁的最下方,用尽全身的力气,补上了一句极其粗糙但直击灵魂的结论:
“Sweet-parker的慢,不是算错了账,是它的几何结构,天生就只允许这么慢。”
第九年剩下的日子里,江临像个走火入魔的老僧,把Sweet-parker的推导手稿重新整理誊写了整整三版。
第一版,是毫无感情的,严谨到极点的数学推导过程。
第二版,是他用自己荒野维修经验翻译过来的物理几何图像直觉。
第三版,是写给未来那个可能陷入迷茫的自己的警告。
永远不要把一个算得很慢的模型当成是一个失败的模型。
失败的只是它不能解释全部的现实。
但它极其伟大地说清楚了一个铁律。
一个物理系统,在什么样的糟糕条件下,必然快不起来。
这三版沾着碳粉和机油印子的笔记,被他钉在一起,郑重其事地放进了石屋资料架的最上层。
马克笔写下一个编号:-Sp-01(磁重联研究档案,第一册)。
为什么要大费周章地搞这么个档案编号系统?
因为江临心里有数,接下来他要扒出来的文献和推导,多到能把这间小石屋淹没。
如果不从一开始就给每一个流派,每一个模型钉好属于它们的档案槽位,半年之后,他绝对会在一堆自相矛盾的废纸里彻底迷路,乃至于精神分裂。
前几年给风机和观测点做元数据系统的血泪教训,早就把一句话刻进了他的骨头里。
记录当时的代价再大,也永远小于事后绝望回忆的代价。
第十年的春天来临时,江临的案头上翻开了第二册。
petschek模型。
如果说看Sweet-parker的推导,感觉像是一条被死死压扁的喉咙,连呼吸都觉得憋闷。
那么当江临把petschek的几何图像画在墙上时,感觉就像是黑暗中突然有一把刀铮的一声拔出了刀鞘。
x型的重联点,极度缩短的扩散区,向两侧骤然张开的开放出流通道,再加上那个简直像神来之笔一样的物理构件。
慢模激波。
在petschek的笔下,庞大的磁能释放不再被那条漫长狭窄的电流片堵得死死的。
等离子体穿过四道向外扩张的慢模激波面,磁场能量瞬间大量地转化为流体的动能和热能。
这个理论推导出来的图像,太干脆太暴力,漂亮得简直令人浑身发抖,产生一种纯粹的生理愉悦。
完美得就像是最终答案。
但江临把这股让人热血沸腾的愉悦感,硬生生地按了下去。
没有让它维持超过一个小时。
十年的废土生存,无数次被恶劣天气和突然暴毙的机械元件
如果在他在屋里死磕方程的时候,观测点b因为这块破电池死掉了,从而刚好漏掉了天上也许会闪现的一夜红带,那他这九年在废土上受的罪就全成了笑话。
理论物理从来都不是脱离工程的空中楼阁。
它就像个挑剔的皇帝,是坐在那堆油污、螺丝和电线的工程肩膀上,才勉强端起了架子。
深夜,炉火发出细微的哔剥声。
江临坐回墙前,深吸一口气,开始重推Sweet-parker。
他在墙上画出流入区,两侧的等离子体裹挟着方向相反的磁场,像两支军队一样,慢吞吞地向中间那道狭窄的电流片压迫靠近。
又画出流出区,在中心发生重新连接后,等离子体顺着电流片极其狭窄的两端,被像挤牙膏一样以接近阿尔芬速度的极高速度狂喷而出。
先写质量守恒。
L*Vin=δ*Vout
再写磁场扩散和对流的平衡条件。
第一次推导,推到一半,江临眉头一皱,直接拿布抹掉。
他发现自己设定边界条件时太随意了。
他把中心扩散区厚度的处理,搞得像是一个为了凑出教材上最终答案而倒推的作弊游戏。
如果允许自己这么干,那他推出来的就只是考试答案,而不是自己的物理直觉。
这东西应付考试能拿满分,但在废土上面对那条未知红带时,连擦屁股都嫌纸硬。
第二次他老老实实地从电阻扩散的时间尺度和流体流入的时间尺度开始硬碰硬地比。
但写了半面墙,他发现自己对宏观长度尺度L和微观厚度之间的量级关系,依然有偷懒的嫌疑。
第三次,江临不写公式了,就那么抱着胳膊,地盯着墙上那幅简陋的几何图。
长,薄,极其狭窄的通道。
两侧庞大的流体缓慢挤进来,却只能从两端极小的豁口喷出去。
他盯着那条被画得像面条一样的电流片,看着看着,眼神有些恍惚,脑子里突然毫无征兆地蹦出了第五次废土末期,那台被折磨得奄奄一息的旧风机。
那台破风机的偏航轴承,由于里面缺油、混了沙子,干摩擦得厉害。
它当时在风向突变时,也是像这样拼命挣扎。
它不是不想转。
狂风在正面推它,尾舵在后面死命拉它,机械结构原本也是被设计成可以顺滑旋转的。
可现实是什么?
局部受力高点凸起,油膜彻底破裂,预紧力由于热胀冷缩重新分布,蜗杆的间隙里填满了铁屑。
这些因素叠加在一起,化作一个物理规则,冷酷地对着风机说,你只能转得这么慢。
你只能这么痛苦地迟钝。
你只能在一个尴尬的角度死死卡住,然后再用一种近乎抽搐的带病姿态勉强回正。
慢,不是风机在偷懒。
慢,是因为它的物理接触结构,在当时的环境下,被判了死刑。
一念及此,江临浑身打了个激灵。
他忽然意识到,墙上这套让无数物理学家头疼的Sweet-parker模型的慢,极有可能跟那台破风机是同一种慢。
不是数学计算出错了,不是物理方程里的哪一项偷了懒。
而是这个模型在最开始预设的那个几何形状,那条又长又薄的狭窄电流片本身,就把等离子体大规模快速溜走的通道给物理锁死了。
庞大的磁通量想要进来重联,却只能通过这么窄的缝隙排泄,就像是一个大水库只开了一根水管大小的泄洪闸。
它怎么可能快得起来?
江临猛地抓起笔,转身在墙上笔走龙蛇。
流入速度,流出速度,电流片宏观长度,扩散区微观厚度,表征等离子体导电性的Lundquist数。
各种量纲在墙上飞速组合。
当最后一行那个代表着重联速率标度律的着名公式被他重重敲在墙上时。
p=Vin/VA~1/sqrt(S)
石屋角落的炉火,极其应景地爆出一点明亮的火星。
江临没有被火星惊动。
他浑身僵硬地站在墙前,看着那个代表着无限慢的平方根倒数,久久未动。
太慢了。
绝望地慢。
在太阳耀斑或者宇宙天体等离子体那种动辄几十亿的极高Lundquist数下,如果把数据代入这个Sweet-parker公式,它算出来的重联速度慢得简直像是在当面扇太阳耀斑的耳光。
如果太阳耀斑真的只能靠墙上画的这套结构来释放能量,那它爆发起来就不该像是一场摧枯拉朽的核爆炸,而应该像是一块扔在雨里的烂铁生锈扩散,一点一点,慢条斯理地来,可能要几个月甚至几年才能放完能量。
可人类的观测仪器不瞎。
太阳耀斑的爆发就在短短几分钟内,地球磁层亚暴的能量倾泻也是瞬间的事,更别提实验室里那些被约束的等离子体,它们发生快速能量释放的破裂时间,短得令人咋舌。
真实世界的残酷观测,都在朝着这面墙逼问同一个问题。
“为什么现实比你算出来的要快得多得多?”
这个问题,比拿着教材问一句Sweet-parker是不是算错了要锋利无数倍。
因为江临刚刚亲手推了一遍,他比谁都清楚。
Sweet-parker在数学推导上没有走错哪怕半步。
它这令人绝望的慢吞吞的结论,是它那个长而薄的几何前提用枪顶着脑门逼出来的。
所以,结论没错。
错的,必须被突破的,只能是那些看似理所当然的前提。
要么是电流片绝不可能是这种长面条的几何形状。
要么是等离子体的电阻率在微观下根本不是常数。
要么是两端流出的条件被过度简化了。
要么,就是最底层的单流体假设把复杂的粒子运动掩盖了。
江临脑子里豁然开朗。
他懂了。
后来几十年的磁重联研究历史,每一个被突破的前提,都硬生生在一片荒芜中长出了一个新流派的分支。
把几何拉短了,就有了petschek模型。
打破单流体假设,把电子和离子分开算,就有了hall重联。
长电流片自己稳不住碎成了渣,就有了plasid不稳定性模型。
在混乱中找能量耗散,就有了湍流重联。
整个空间物理领域的学术版图,硬生生是被Sweet-parker自身那令人窒息的局限性给逼出来的。
江临走到墙壁的最下方,用尽全身的力气,补上了一句极其粗糙但直击灵魂的结论:
“Sweet-parker的慢,不是算错了账,是它的几何结构,天生就只允许这么慢。”
第九年剩下的日子里,江临像个走火入魔的老僧,把Sweet-parker的推导手稿重新整理誊写了整整三版。
第一版,是毫无感情的,严谨到极点的数学推导过程。
第二版,是他用自己荒野维修经验翻译过来的物理几何图像直觉。
第三版,是写给未来那个可能陷入迷茫的自己的警告。
永远不要把一个算得很慢的模型当成是一个失败的模型。
失败的只是它不能解释全部的现实。
但它极其伟大地说清楚了一个铁律。
一个物理系统,在什么样的糟糕条件下,必然快不起来。
这三版沾着碳粉和机油印子的笔记,被他钉在一起,郑重其事地放进了石屋资料架的最上层。
马克笔写下一个编号:-Sp-01(磁重联研究档案,第一册)。
为什么要大费周章地搞这么个档案编号系统?
因为江临心里有数,接下来他要扒出来的文献和推导,多到能把这间小石屋淹没。
如果不从一开始就给每一个流派,每一个模型钉好属于它们的档案槽位,半年之后,他绝对会在一堆自相矛盾的废纸里彻底迷路,乃至于精神分裂。
前几年给风机和观测点做元数据系统的血泪教训,早就把一句话刻进了他的骨头里。
记录当时的代价再大,也永远小于事后绝望回忆的代价。
第十年的春天来临时,江临的案头上翻开了第二册。
petschek模型。
如果说看Sweet-parker的推导,感觉像是一条被死死压扁的喉咙,连呼吸都觉得憋闷。
那么当江临把petschek的几何图像画在墙上时,感觉就像是黑暗中突然有一把刀铮的一声拔出了刀鞘。
x型的重联点,极度缩短的扩散区,向两侧骤然张开的开放出流通道,再加上那个简直像神来之笔一样的物理构件。
慢模激波。
在petschek的笔下,庞大的磁能释放不再被那条漫长狭窄的电流片堵得死死的。
等离子体穿过四道向外扩张的慢模激波面,磁场能量瞬间大量地转化为流体的动能和热能。
这个理论推导出来的图像,太干脆太暴力,漂亮得简直令人浑身发抖,产生一种纯粹的生理愉悦。
完美得就像是最终答案。
但江临把这股让人热血沸腾的愉悦感,硬生生地按了下去。
没有让它维持超过一个小时。
十年的废土生存,无数次被恶劣天气和突然暴毙的机械元件