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突破125年世纪难题!北大校友联手科大少年班才子破解希尔伯特第六问题
量子位·2025-06-14 16:32

数学物理重大突破 - 北大校友邓煜、中科大少年班马骁与陶哲轩高徒扎赫尔・哈尼在希尔伯特第六问题"物理学的公理化"上取得重大突破[2] - 首次严格证明从牛顿力学到玻尔兹曼方程的完整过渡,填补微观与宏观定律间的逻辑鸿沟[11][13] - 意外解答玻尔兹曼时代遗留的"时间箭头之谜",为统计力学奠定更坚实数学基础[13][35] 研究核心目标与方法 - 核心目标:从弹性碰撞硬球粒子系统推导流体力学基本偏微分方程,完成原子论到连续介质运动定律的推导[14] - 分两步走:先通过"动力学极限"从牛顿定律推导玻尔兹曼方程,再通过"流体动力学极限"推导流体方程[15] - 采用Boltzmann-Grad极限(N→∞,ε→0)证明粒子系统单粒子密度可由玻尔兹曼方程描述[17] 动力学极限突破 - 团队从无限空间气体模型入手降低复杂度,证明牛顿模型可推导玻尔兹曼方程[22] - 通过傅里叶变换将盒子环境粒子轨迹转换为无限空间虚拟轨迹叠加,复用碰撞模式分析方法[22] - 解决"最困难的逻辑断层",证明牛顿粒子模型在两种环境中均可推导玻尔兹曼方程[22] 流体动力学极限成果 - 当玻尔兹曼方程碰撞率α→∞时,解趋近局部麦克斯韦分布,对应宏观流体参数(密度ρ、速度u、温度T)[24] - 引入克努森数衡量气体稀薄程度,借助Chapman-Enskog展开法分层分析分子分布函数[26][27] - 证明特定条件下玻尔兹曼方程解趋近纳维-斯托克斯方程解,形成"牛顿力学→统计力学→流体力学"完整逻辑链[30][31] 数学家背景 - 邓煜:北大转MIT数学学士,普林斯顿博士,芝加哥大学副教授,研究方向为数学物理与非线性偏微分方程[38][39] - 马骁:中科大少年班,普林斯顿博士,密歇根大学助理教授[41] - 扎赫尔・哈尼:陶哲轩UCLA博士高徒,2011年毕业[43][44]