第513章 向前走
而同样为肖宿头疼的不止韩熹一个。
在华国东部一座不起眼的三线城市的郊区,一片被高墙围起来的灰色建筑群里,华国等离子体物理研究所的招牌安静地挂在大门口。
这里没有航天科工总部那种气势恢宏的试验塔台,也没有京大数科院那种古朴庄严的红砖灰瓦,只有几栋方方正正的实验楼和一座巨大的环形装置厂房。
厂房的墙壁厚得能挡住核辐射,里面安置着研究所最核心的设备——一台大型托卡马克装置。
在可控核聚变这个被全世界公认“永远还差五十年”的终极能源难题上,这个低调得连本地人都很少注意到的研究所,却是华国走得最远的地方之一。
他们的大型托卡马克装置在去年成功实现了等离子体温度超过一亿度、持续约束时间突破一百秒的里程碑,在全球可控核聚变领域稳居第一梯队。
此刻,研究所深处一间小会议室的门口挂着“内部研讨”的牌子,门虚掩着,里面传出一阵激烈的争论声。
黑板上写满了公式和示意图,最上方用粉笔写了一行字:关于肖宿-顾辛流型在托卡马克磁约束等离子体不稳定性抑制中的潜在应用。
“肖教授在《数学原理》里提出的和乐群轨道等价类构造,我觉得应该直接套用到我们的等离子体扭曲模抑制上!”
一个年轻的研究员站在黑板前,手里的粉笔点着黑板上的一组方程,语气激动的说着,“扭曲模本质上就是等离子体在非均匀磁场中的一种不稳定性模态,肖教授的框架专门处理非均匀边界条件下的模态耦合问题,这和我们遇到的扭曲模问题是完全对应的!
把磁约束场的边界条件映射到商空间上,用和乐群轨道等价类把扭曲模的冗余自由度全部商掉,剩下的稳定模态自然就满足极小能量轨迹条件了!”
“你太乐观了。”
坐在会议桌对面的另一个研究员推了推眼镜,语气笃定极了,“肖教授的框架确实专门处理非均匀边界条件下的模态耦合,但是托卡马克里的等离子体不是静态的非均匀介质。
约束磁场本身是动态变化的,等离子体密度和温度分布在空间上也是非均匀的,而且这些参数之间还互相耦合。
你用他的框架做商空间降维,前提是能定义一个稳定的底流形。
我们的底流形本身就是随着等离子体演化而动态变化的,商空间的构造在这个过程中需要不断的重构才行。
肖教授书里给的例子都是底流形固定或者缓慢变化的情形,对于托卡马克这种高动态系统,底流形的演化速度可能比商空间重构的速度还要快,这样一来整个降维框架就失去了意义。
你又要怎么解决这个问题呢?”
“我们可以把重构频率提高到毫秒级!天河超算现在的算力完全够用!”
“这不是算力的问题,是数学上能不能保证收敛的问题。
肖教授在书里明确写了,商空间重构的收敛性需要底流形的演化满足Lipschitz连续性条件。
托卡马克等离子体在边界局域模爆发的时候,约束场会在极短的时间内发生剧烈变化,Lipschitz连续性条件在这种突变下会失效。
算力再强,数学上不收敛你也没办法。”
年轻研究员被噎了一下,嘴唇动了动想反驳,但发现对方说得确实有道理,只能皱着眉头重新看向黑板。
会议室里陷入了短暂的沉默,几个一直没出声的资深研究员也在低头翻着面前摊开的《数学原理》,眉头拧得一个比一个紧。
坐在会议桌主位的是徐蒙,华国等离子体物理研究所的所长。
他在可控核聚变领域干了大半辈子了,头发都已经全白了,但思维依旧清晰敏捷。
他没有参与争论,只是安静地听着双方的讨论,时不时看向一旁的叶臻。
他和叶臻都是同一个学校的校友,又一起在华科院共事多年,感情非常好,这次叶臻他们的课题组获得了诺贝尔奖,徐蒙特地找了叶臻组织了这次交流。
毕竟,他们可是全世界第一个跑通肖宿质量间隙框架数值验证的团队,对肖宿的理论体系有第一手的实战经验。
“老叶,你怎么看?”徐蒙侧过头,低声问了一句。
叶臻看着黑板上那两组针锋相对的方程,沉吟了片刻。
“两个方向都有道理。
直接套用确实太乐观了,托卡马克的动态边界条件比肖宿教授书里给的任何例子都复杂,但是完全否定套用也不对,他的框架本身就留了动态边界的扩展接口,第六章那个和乐群轨道等价类的动态泛函构造,就是专门给非定常系统准备的。
你们现在的分歧不在于肖宿的框架能不能用,而在于怎么用。”
“你是说从动态泛函入手?”徐蒙问。
“对。”
叶臻翻到第六章,指着一处标注,说道:
“肖教授在这一章里证明了,只要底流形的演化满足局部Lipschitz条件,商空间的轨道等价类就能在动态泛函的作用下保持封闭。
你们刚才说边界局域模爆发时Lipschitz条件会失效,这当然是对的,但是失效的范围有多大?
如果只是边界附近一小块区域失效,全域的商空间构造还是可以维持的。
我觉得,你们可以把失效区域单独隔离开来,用摄动展开做局部补偿,剩下的稳定区域继续用商空间降维。”
最开始说话的那个年轻研究员听到叶臻的话,眼睛重新亮了起来,指着黑板上的扭曲模方程:
“那我们可以采用混合方案!
稳定区域用商空间降维,失效区域用摄动展开补偿,这样既能发挥肖教授框架的降维优势,又不会因为局部失效丢掉收敛性了!”
对面的那个研究员推了推眼镜,沉默了片刻,也缓缓点了点头。
“如果只是局部补偿的话,确实可以考虑。
不过,摄动展开和商空间降维之间的接口又要怎么处理呢?
两个不同框架的耦合边界条件是需要严格定义的,否则会在接口处产生新的不稳定性。”
这个顾虑也没毛病,但是,一味的只考虑困难而不往前走,永远都不会找到答案的,还得先做了再说。
徐蒙用手指轻轻敲了敲桌面,把所有人的注意力拉了过来,一锤定音道:
“之后的实验方向就按混合方案来,叶院士说的对,肖教授的框架留了扩展接口,我们不能指望直接套用就能解决所有问题,该做的适配工作一样都不能少。
接下来先把托卡马克的磁约束边界条件做一个全空间傅里叶谱分解,找出Lipschitz条件失效的精确区域,然后在失效区域单独做摄动展开补偿,稳定区域继续用商空间降维。
两个框架的接口处,先用李雅普诺夫函数做误差界估计,确保耦合不会引入新的不稳定性。
调整一下现在的实验参数,先做一个小规模的原理验证,看看混合方案的收敛性怎么样。”
“是。”
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