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第五十三章 洛氏丛的拓展迈向NS方程(第2页)

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这是一篇“纲领性”

论文,旨在提出一套全新的、系统的研究纲领(researchprogram),将现代拓扑学(特别是代数拓扑、微分拓扑和无穷维莫尔斯理论)的工具,与非线性偏微分方程(尤其是NS方程)的经典难题,通过她发展的“洛氏丛”

框架,紧密地、富有成效地结合起来。

论文的核心贡献,是一个大胆的、具有高度预言性的分类方案。

她的思绪回到了过去三个月那些不眠之夜。

在“莫尔斯理论”

的灵感火花之后,她没有急于求成,而是系统地重新学习了代数拓扑的基础(同伦论、同调论、上同调论)、微分拓扑的经典结果(庞加莱-霍普夫定理、毛球定理、向量场的奇点理论)、以及无穷维莫尔斯理论和Floer同调的最新进展。

她与徐川关于“物理-数学共生”

的讨论,特别是关于庞加莱-霍普夫定理与流场奇点拓扑约束的联系,给了她关键的起点。

但真正的突破,来自一次看似无关的阅读。

她在回顾西维流形的微分拓扑时,深入研究了Donaldson理论和Seiberg-Witten理论。

这些理论利用杨-米尔斯瞬子或单极子的模空间(解空间)的拓扑,来区分光滑西维流形的微分结构。

一个惊人的类比在她脑海中形成:NS方程在三维空间(或二维)中的稳态解,是否也能像西维流形上的杨-米尔斯解一样,其解空间的拓扑(或同伦型)能够反映“底空间”

(流体区域Ω)的某种更精细的、超越经典拓扑的结构?比如,反映Ω的微分结构,甚至湍流发生的“潜力”

?**

这个类比引导她构建了论文的核心框架:

几何舞台的严格化:她在“洛氏丛”

的基础上,引入了一个更精细的构造。

考虑有界光滑区域Ω??3(或?2)。

定义无穷维流形M为所有满足不可压缩条件?·u=0和给定边界条件(如无滑移)的、足够光滑(如H1)的速度场u的集合。

这不是一个线性空间,因为不可压缩条件是非线性的约束。

M是一个希尔伯特流形(无穷维)。

然后,她考虑了重参数化对称性(relabellingsymmetry)的商,得到了约化相空间M_red=MG,其中G是某个与流体粒子重新标记相关的(可能是无穷维的)李群。

M_red的拓扑极其复杂,但可能具有丰富的结构。

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