Matematiker enifierar fluidfysikens lagar efter 125 år

År 2025 löste ett team ledd av Zaher Hani vid University of Michigan ett av David Hilberts långvariga problem och kopplade sömlöst ihop de matematiska beskrivningarna av vätskor över olika skalor. Genombrottet förbinder mikroskopiskt partikelbeteende med makroskopiska flöden som vatten i ett handfat. Bedriften bygger på tekniker från kvantfältteori och lovar insikter i atmosfäriska och oceaniska dynamiker.

David Hilbert, en framstående matematiker, skisserade 23 nyckelfrågor år 1900 som formade fältets framtid. Bland dem utmanade den sjätte forskarna att härleda lagarna som styr vätskors beteende från grundläggande matematiska axiom. I över ett sekel har fysiker använt tre separata ramverk: ett för mikroskopisk skala med enskilda partiklar, ett annat för mesoskopiska samlingar av partiklar och ett tredje för makroskopiska vätskor som strömmande vatten.

Zaher Hani och hans kollegor vid University of Michigan överbryggade slutligen dessa beskrivningar år 2025, 125 år efter Hilberts lista. Deras lösning enifierar ekvationerna som styr partiklrörelser i vätskor och skapar en sammanhängande matematisk grund. Teamet anpassade en diagram baserad metod ursprungligen utvecklad av fysikern Richard Feynman för kvantfältteori och tillämpade den på fluidmekanik.

Arbetet krönte ett femårigt projekt, med nyckelartiklar publicerade tidigare under 2025. "Vi har hört från många människor om resultatet, särskilt från ledande forskare som har granskat arbetet mycket noggrant," noterade Hani. Preprinten är nu planerad för publicering i en ledande matematiktidskrift.

Utöver dess matematiska betydelse kan arbetet förbättra modeller för komplexa vätskor i atmosfären och haven. Hanis team utökar metoden till kvantvätskor, där partikelbeteendet blir ännu mer invecklat.

Relaterade artiklar

Researchers have found a way to alter the direction of energy flow in turbulence, challenging a theory established in 1941. The work, conducted at the University of Pittsburgh with Italian collaborators, was published in Science Advances in 2025.

Rapporterad av AI

A new analysis from Queen Mary University of London proposes that the universe's physical constants occupy a narrow range allowing liquids to flow properly inside living cells.

A new study shows that water confined in tiny spaces is not inherently more reactive than bulk water. Instead, high pressures that develop naturally inside the spaces explain most observed changes in chemistry.

Rapporterad av AI

Scientists at Brown University have proposed a topological explanation for why the cosmological constant remains small despite predictions from quantum field theory. The study connects quantum gravity to the quantum Hall effect. It was published recently in Physical Review Letters.

Denna webbplats använder cookies

Vi använder cookies för analys för att förbättra vår webbplats. Läs vår integritetspolicy för mer information.
Avböj