ความน่าดึงดูดใจอย่างต่อเนื่องของอุทกพลศาสตร์
— หรือพลวัตสล็อตเว็บตรงของไหลของของไหลในลูกที่ทันสมัยและครอบคลุมมากขึ้น — เนื่องมาจากปรากฏการณ์มากมาย (เช่น กระแสน้ำเชี่ยวกราก) ที่เราสามารถสังเกตได้ด้วยประสาทสัมผัสที่ไม่ได้รับความช่วยเหลือของเราก่อให้เกิดปัญหาทางวิทยาศาสตร์ที่ลึกซึ้งซึ่งยังไม่ได้รับการแก้ไขมาจนถึงทุกวันนี้ . การสังเกตการณ์โดยลำพังเหล่านี้ทำให้ศิลปินและนักวิทยาศาสตร์สงสัยในความงาม ความยิ่งใหญ่ และความเอาแต่ใจของกระแสน้ำตลอดหลายศตวรรษที่ผ่านมา ภาพกระแสน้ำวนของเลโอนาร์โด ดา วินชี ภาพพิมพ์คลื่นของโฮคุไซ และงานเฉลิมฉลองความหลากหลายของน้ำไหลในกระแสน้ำ คลื่น โฟม และละอองของกวีสันสกฤตที่ไม่รู้จัก ทั้งหมดนี้เข้ากันได้ดีกับการต่อสู้ดิ้นรนของนักวิทยาศาสตร์เพื่อทำความเข้าใจการไหลและความพยายามของวิศวกรในการ จัดการมัน
พลังของไหล: The Great Waveโดย Hokusai ศิลปินชาวญี่ปุ่นในศตวรรษที่สิบเจ็ด
สมการที่ใช้บังคับของอุทกพลศาสตร์ถูกเขียนขึ้นครั้งแรกโดยวิศวกรชาวฝรั่งเศส Claude Louis Navier ในปี พ.ศ. 2365 สมการเหล่านั้น (ซึ่งมีชื่อเกี่ยวข้องกับจอร์จ สโตกส์ด้วย) ยังคงใช้ได้อยู่ ตัวอย่างเช่น ข้อเท็จจริงที่ว่าความปั่นป่วนได้ขัดขืนวิธีแก้ปัญหาสุดท้าย ต้องเกิดจากความไม่เพียงพอของคณิตศาสตร์ของเราในการจัดการความไม่เป็นเชิงเส้นอย่างแรงของสมการและแนวโน้มที่เกือบจะเป็นสากลของการไหลที่จะยู่ยี่เป็นรูปแบบหนึ่งของความไม่เสถียรหรืออื่น ๆ ยกเว้นภายใต้สภาวะที่ไม่รุนแรง จอห์น ฟอน นอยมันน์ มองเห็นปัญหาอย่างชัดเจนเมื่อเขากล่าวว่า “ผลกระทบของทฤษฎีความปั่นป่วนที่เพียงพอในส่วนที่สำคัญมากของคณิตศาสตร์บริสุทธิ์อาจยิ่งใหญ่กว่านั้นอีก” (มากกว่าพลวัตของไหล) ลักษณะทางคณิตศาสตร์พื้นฐานของปัญหากำลังได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางมากขึ้น: ปัญหา ‘รางวัลสหัสวรรษ’ มูลค่า 7 ดอลลาร์สหรัฐฯ ที่ระบุโดย Clay Mathematics Institute ในเมืองเคมบริดจ์ รัฐแมสซาชูเซตส์ เกี่ยวข้องกับโซลูชันของ Navier–Stokes เป็นที่เข้าใจได้ว่าเป็นคณิตศาสตร์ที่ไม่เพียงพออย่างมากที่ทำให้มีความเข้าใจทางกายภาพ การทดลองที่ชาญฉลาด และการประมาณอย่างชาญฉลาด เช่น คุณธรรมล้ำค่าในการวิจัยแบบไดนามิกของไหล
จวบจนปัจจุบัน ผู้ที่สนใจประวัติศาสตร์ของวิชานี้ต้องหันไปหาหนังสืออย่างHistory of Hydraulics (Institute of Hydraulic Research, 2500) โดย Rouse Hunter และ Simon Ince หรือหนังสือA History of Aero- dynamics ของ John Anderson (สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ค.ศ. 1997) ทั้งสองมุ่งเน้นอย่างยิ่งต่อสาขาวิชาวิศวกรรมเฉพาะ Worlds of Flow ของ Oliver Darrigol เป็นหนังสือเล่มแรกที่เห็นอุทกพลศาสตร์ในบริบทที่กว้างขึ้นของประวัติศาสตร์ความคิดทางวิทยาศาสตร์ ในที่สุด วัตถุก็ได้พบนักประวัติศาสตร์ที่โดดเด่นที่สมควรได้รับ และประวัติศาสตร์ที่จริงจังที่ต้องการ
Darrigol เข้าใกล้วัตถุผ่านวิวัฒนาการของแนวคิด
ที่ตอนนี้อธิบายการเคลื่อนที่ของของไหล — ความหนืด, ความหมุนวน, คลื่น, ความไม่เสถียร, ความปั่นป่วน เขาเริ่มต้นด้วยสิ่งที่เขาเรียกว่า ‘geometers’ ของชนชั้นสูงกลุ่มเล็กๆ ของสวิสและฝรั่งเศสในศตวรรษที่สิบแปด (รวมถึงแดเนียลและโยฮันน์ เบอร์นูลลี) และก้าวหน้าไปสู่วิศวกร นักคณิตศาสตร์ และนักฟิสิกส์ของศตวรรษที่ 19 ในช่วงเวลานี้ หัวข้อถูกแบ่งออกเป็นอุดมคติของนักอุทกพลศาสตร์ ซึ่งทำคณิตศาสตร์ที่สวยงามซึ่งมักจะล้มเหลวในการตรวจสอบความเป็นจริง และโลกแห่งความเป็นจริงของ ‘ช่างไฮดรอลิก’ ซึ่งรวบรวมสูตรที่มีประโยชน์ซึ่งแยกจากไดนามิก ‘โลก’ ของกระแสน้ำทั้งสองนี้วิวัฒนาการแยกจากกัน โดยทั่วไปแล้วเป็นการดูหมิ่นซึ่งกันและกัน
แต่ราวๆ ปลายศตวรรษที่สิบเก้าและเข้าสู่ศตวรรษที่ 20 วิศวกรหลายคนเริ่มตรวจสอบรากฐานของหัวข้อในลักษณะที่ค่อนข้างปฏิบัติได้จริง: การศึกษาการไหลอย่างปั่นป่วนของ Osborne Reynolds การวิเคราะห์คลื่นกระแทกของ William Rankine และทฤษฎีที่โดดเด่นมากมายของ Ludwig Prandtl เพื่อกำหนดลักษณะของ ‘วิทยาศาสตร์วิศวกรรม’ ที่เกิดขึ้นใหม่ ทั้งหมดนี้ได้รับแรงบันดาลใจจากงานก่อนหน้าของนักฟิสิกส์และนักคณิตศาสตร์ และมักจะสนใจในสมการของเนเวียร์–สโตกส์ แต่พวกเขายังแนะนำการประมาณแบบใหม่และไม่ลังเลเลยที่จะใช้วิธีการเชิงตัวเลขล้วนๆ เมื่อไม่มีวิธีวิเคราะห์ที่ใช้ได้ ในขณะเดียวกัน นักอุทกพลศาสตร์ได้ค้นพบว่าปัญหาในชีวิตจริงที่วิศวกรกำลังเผชิญอยู่นั้นเกี่ยวข้องกับคำถามเชิงลึกในวิชาฟิสิกส์และคณิตศาสตร์
Darrigol จัดการกับการพัฒนาเหล่านี้ด้วยทุนการศึกษา ความเข้าใจ และเสน่ห์ ตอนที่น่าสนใจตอนหนึ่งที่เขาอธิบายคือทฤษฎีกระแสน้ำวนของสสาร สำหรับวิลเลียม ธอมสัน (ต่อมาคือลอร์ดเคลวิน) ความคิดที่ว่าสสารประกอบด้วยวงแหวนน้ำวนมีความน่าสนใจเป็นพิเศษ: แต่ทฤษฎีต้องการวงแหวนน้ำวนเพื่อให้มีเสถียรภาพ ซึ่งน่าเสียดายที่พวกเขาไม่ได้ สำหรับฉันแล้ว ดูเหมือนว่าความล้มเหลวดังกล่าวจะเกิดขึ้น ท่ามกลางความสำเร็จอันน่าทึ่งของทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าของเจมส์ แมกซ์เวลล์ และการพัฒนาที่น่าตื่นเต้นอื่นๆ ในทฤษฎีสัมพัทธภาพและกลศาสตร์ควอนตัม ซึ่งส่วนใหญ่มีส่วนทำให้ความสนใจของนักฟิสิกส์ในพลศาสตร์ของไหลลดลง ด้วยเหตุนี้ นักคณิตศาสตร์ประยุกต์และวิศวกรจึงตกเป็นเหยื่อของสิ่งที่ประสบความสำเร็จในศตวรรษที่ 20
Darrigol นำเราผ่านการพัฒนาเหล่านี้ในประวัติศาสตร์ที่ยังไม่สมบูรณ์ของวัตถุด้วยความสมดุลที่หายากซึ่งสะท้อนถึงความซับซ้อนได้อย่างแม่นยำ (แม้ว่าฉันจะพลาดการกล่าวถึงชั้นแรงเสียดทานของ VW Ekman ในมหาสมุทรที่หมุนวนและความล้มเหลวอย่างกล้าหาญของ LF Richardson ในการทำนายสภาพอากาศเชิงตัวเลข) นี่คือหนังสือที่นักพลศาสตร์ของไหลทุกคนต้องอ่าน ฉันหวังว่าจะมีฉบับปกอ่อนเร็วๆ นี้ เพื่อที่ประวัติศาสตร์อันแปลกประหลาดของหัวข้อที่ดาร์ริโกลอธิบายด้วยความเข้าใจอย่างถ่องแท้นั้น จะกลายเป็นส่วนหนึ่งของมรดกทางปัญญาของนักเรียนที่สนใจในสาขาวิศวกรรมศาสตร์ คณิตศาสตร์ และฟิสิกส์สล็อตเว็บตรง
