3. 6. Квазикристаллические свойства жидкости и генерация турбулентных пульсаций в гидродинамическом потоке. Состояние вопроса

3.6.1. Введение

Эта статья - в лучшем случае недоразумение. Весь этот вздор, вероятно, навеян некритическим восприятием популярной литературы... и отражает особенности научной биографии автора.

( Из рецензии в журнале "Расплавы" )

Основные результаты гидродинамики получены в предположении, что текущая жидкость является простой ньютоновской жидкостью, не имеющей квазикристаллических или твердоподобных свойств. Считается, что сопротивление  течению жидкости задается единственной физической характеристикой - коэффициентом вязкости  = /V, причём вязкость считается постоянной во времени, одинаковой при всех скоростях течения V и во всех микрообъёмах текущей жидкости. Восходящее к самому Ньютону, это предположение давно вошло в число тех положений, которые очень "устоялись" и воспринимаются обычно как настолько очевидные, что не требуют не только обоснования, но и упоминания. Физической основой этого представления о простой ньютоновской жидкости, на котором строится основная часть гидродинамики, является теория простой жидкости, то есть, в конечном счёте, традиционная молекулярная модель жидкости.

Но реальные жидкости, в частности, вода, имеют, очевидно, зернистую структуру, склонны к застудневанию и др.; их сопротивление течению содержит, очевидно, элементы твердоподобного сопротивления и не сводится к одним лишь вязким силам = V*. Поэтому можно ожидать проявления в гидродинамике тех же трудностей, как и в современном истолковании квазикристаллических свойств, тот же разрыв теории и эксперимента, математизацию теории и т.д; можно предполагать, что в ряде вопросов гидродинамики выход из противоречий может быть найден, как и в предыдущих параграфах, путем "признания" и учета квазикристаллических свойств. Такие предположения были здесь исходными при рассмотрении гидродинамической теории турбулизации потока или теории генерации турбулентных пульсаций и, по нашему мнению, в основном оправдались.

Действительно, в теории турбулентности имеется расхождение между теорией и экспериментом, подобное тем противоречиям, которые рассматриваются в предыдущих параграфах: из гидродинамических уравнений не удаётся убедительно получить генерацию турбулентных пульсаций в потоке. Практически получаются лишь стационарные решения, которые соответствуют ламинарному течению, наблюдаемому в действительности при малых числах Рейнольдса. Но если теория позволяет убедительно получить лишь стационарные или ламинарные течения, то реальные потоки при больших Re являются турбулентными. Это противоречие, видимо, еще недостаточно осознано и обычно воспринимается в смягченной форме как некоторая неясность теории, вызванная несовершенством математического аппарата.

Считается, что более совершенная математика позволит получить из гидродинамических уравнений реальную турбулизацию потока; видимо, это аналогично обсуждавшемуся в параграфе 1.3 предположению о том, что более совершенная математика позволит получить затвердевание в молекулярной модели, даже при потенциале жестких сфер и что качественно иной подход свидетельствует лишь о "неграмотности" исследователя. Психологической основой таких мнений является тот факт, что нам легче примириться с несовершенством используемого математического аппарата и труднее принять необходимость изменений в устоявшихся привычных физических основах теории. В результате обсуждений этих материалов со специалистами современной теории турбулентности сложилось впечатление, что для достижения понимания и согласия с "квазикристаллическим" подходом здесь потребуется не менее трудная психологическая ломка, чем в описанных выше дискуссиях по самим квазикристаллическим свойствам или при обсуждении отсутствия затвердевания в традиционной молекулярной модели (см., например, выдержку из рецензии, вынесенную в эпиграф).