溫景嵩：檢驗我們的理論

　　《創(chuàng)新話舊》第3章（5）

　　3．5 檢驗

　　3．5．1 對低和高皮克列特數(shù)的檢驗

　　1994年美國學(xué)者津琛科(Zinchenko) 和戴維斯發(fā)表了一篇論文，他們發(fā)明了一種數(shù)值求解重力和布朗耦合作用下對分布方程的方法，這是一種相當(dāng)復(fù)雜巧妙的方法。他們把問題進(jìn)行了解析開拓，把問題開拓到復(fù)數(shù)空間中去，引入了復(fù)變函數(shù)方法，在這基礎(chǔ)上再進(jìn)行數(shù)值計算，得到了重力和布朗 耦合碰并從低皮克列特數(shù)經(jīng)由中皮克列特數(shù)直到高皮克列特數(shù)，整個范圍的數(shù)值解。文章表現(xiàn)出相當(dāng)高超的數(shù)學(xué)水平，發(fā)表在巴切勒的《JFM》上。在文章中他們指出，在低皮克列特數(shù)范圍他們的數(shù)值解與1990年王永光和我用奇異擾動法得到的的四項展式解一致， 文章沒有提到在高皮克列特數(shù)范圍與1991年我和張力工作的對比。我曾去信給戴維斯,問他這個問題，很遺憾，他沒有答復(fù)。后來，1997年俄羅斯學(xué)者德勒維奇(Derivich )發(fā)表一個工作，該工作研究了隨機(jī)的湍流運(yùn)動對于懸浮粒子重力碰并的影響， 結(jié)果也得到了負(fù)的效應(yīng)。弱的隨機(jī)的湍流運(yùn)動加進(jìn)來后，重力碰并率不但不增加，反而會減少。德勒維奇在這篇論文中引用了1991年我和張力的工作，也引用了1983年費(fèi)克 和 肖瓦爾特工作。德勒維奇指出他的結(jié)論定性地與我們的結(jié)論一致。即弱的隨機(jī)運(yùn)動加進(jìn)來后，非隨機(jī)的對流碰并率不但不會像可加性假設(shè)那樣增加，反而會使對流碰并率減少。知道了德勒維奇1997年工作后，我感到特別高興，因為對于高皮克列特數(shù)弱隨機(jī)布朗運(yùn)動和強(qiáng)對流耦合碰并問題，我們首先需要的正是這種定性的負(fù)效應(yīng)證明。

　　3．5．2 來自航天事業(yè)的關(guān)注

　　我們的弱重力和強(qiáng)布朗運(yùn)動耦合碰并理論，后來得到國內(nèi)外航天事業(yè)的關(guān)注，并引起了一場爭論。

這事發(fā)生在世紀(jì)之交2000年前后。當(dāng)時我的學(xué)生喬潤龍已到中國科學(xué)院力學(xué)所的國家微重力實驗室孫祉偉教授那里做博士后。宇宙飛船造價昂貴，所以國內(nèi)外宇航事業(yè)界人士都希望在宇宙飛船上能夠從事更多的工作，以造福人類。其中之一是能否在宇宙飛船失重條件下，比地面做出更純更好的材料來。這里關(guān)鍵問題就是在失重條件下，膠體分散體系中懸浮粒子的碰并率能否大大增加。如果答案肯定，則可以在宇宙飛船失重的條件下，通過膠體體系中懸浮粒子的碰并過程制備質(zhì)量更好更純的新材料。所謂失重并不是重力完全消失，而是變得十分微小，一般只要使重力降低到地面重力的十萬分之一（即10的－5次方）即可把物體懸浮起來。所以更科學(xué)的名詞應(yīng)該叫“微重力”。當(dāng)時在國家微重力實驗室的孫祉偉和喬潤龍發(fā)現(xiàn)了以下一些工作。這涉及到荷蘭一組科學(xué)家在1998年發(fā)表的實驗論文。

為首的叫福克斯馬(Forksma) ，孫祉偉和喬潤龍的實驗結(jié)果和福克斯馬等人的有很大差異。�？怂柜R等人用光學(xué)方法測量單分散系統(tǒng)懸浮粒子的碰并率。他們分別測量了微重力條件下的碰并效率和地面重力條件下的碰并效率，發(fā)現(xiàn)在微重力條件下的碰并效率遠(yuǎn)大于地面重力條件下的碰并效率。因此證明重力對布朗碰并是負(fù)效應(yīng)。他們在論文中引用了王永光和我的工作，指出我們的結(jié)論：重力對布朗碰并是正效應(yīng)不對。當(dāng)然，�？怂柜R的結(jié)論若正確，那么在宇宙飛船微重力條件下，通過碰并過程來制備新材料就特別有利，這件事理所當(dāng)然引起我國宇航事業(yè)微重力研究領(lǐng)域?qū)＜覀兊呐d趣。孫祉偉和喬潤龍就在相同條件下進(jìn)行了實驗，發(fā)現(xiàn)�？怂柜R的實驗不能重復(fù)。孫喬實驗無法證明福克斯馬等人重力的負(fù)效應(yīng)，也就是說孫喬的實驗無法證明我們的正效應(yīng)是錯的。這工作經(jīng)國際同行們審查后，也發(fā)表在2000年的《JCIS》刊物上。孫祉偉后來繼續(xù)從不同角度研究這一問題，也都和�？怂柜R等人的結(jié)論相反。�？怂柜R沒有起而應(yīng)戰(zhàn)，而是默不作聲，說明他們的實驗數(shù)據(jù)可靠性大可懷疑。至于我自己，我覺得�？怂柜R等人對我們1990年的工作，并沒有正確理解，他們并沒有真正看懂我和王永光的1990理論。

我們1990年工作所研究的是多分散膠體系統(tǒng)，而福克斯馬等人實驗研究的是單分散系統(tǒng)。眾所周知，單分散系統(tǒng)只不過是多分散系統(tǒng)的一個特例，因此我們的1990理論也可以說明當(dāng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為單分散系統(tǒng)時的情況。這就需要有深入的分析。很明顯，當(dāng)多分散系統(tǒng)的粒子大小比和密度差比均趨向于1時，系統(tǒng)就會轉(zhuǎn)化為單分散系統(tǒng)，此時1990理論清楚地表明，原來的重力的正效應(yīng)就會逐漸地減弱最后趨于0而與粒子的碰并無關(guān)，即不會有負(fù)效應(yīng)，也不會有正效應(yīng)。孫喬實驗也是測量的單分散系統(tǒng)，在這種系統(tǒng)中，他們看不出有福克斯馬的負(fù)效應(yīng)，也看不到正效應(yīng)，而是基本上處于無關(guān)狀態(tài)，這正符合我們的19901理論預(yù)測。福克斯馬等人沒有看懂我們的理論就在那里批了起來，結(jié)果批錯了，最后證明不是我們的錯，而是他們自己錯了。

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