“力学家访谈”掠影
2019年9月27日上午9:50，由力学技术研究院开展的力学家访谈，在IMT办公室进行。本期访谈的嘉宾是著名流体力学家、应用数学家吴雪松教授。IMT研究生和教师参与了本次访谈。
本次访谈，学生主要以吴雪松教授在力学研究工作中采用的科学研究方法为采访重点。采访内容如下：
问：通常来说，人们偏爱稳定的结构，但在自由剪切流中，很多都是不稳定的，是什么缘由使您产生了采用不稳定性理论来解释和预测它们动力学的想法？
答：
首先，这些研究是基于大量观测数据之上，有依可循的。稳定与不稳定是相对的，不稳定性其实是事物能够发展的原因。我们在现实中能够观察到的现象和事件本身是在时间和空间上由一种状态向另一种状态转化的动态过程。自由剪切流中之所以出现的那些结构，是由于简单的流动—我们称之为基本流动—不能维持，必须向一种更适合流动环境的状态发展。而这种过程是在现实中发展着的，能够被观测到，因而是一种稳定的状态。从这种辨证的思维来看，应用流动不稳定性的理论来解释和预测自由剪切流的动力学就是顺理成章的事了。
问：您在边界层的“接受性”机理方面提出了来流中的声波和漩涡涨落直接激发不稳定波的机理，鉴于空气也是一种流体，将这项研究应用于减噪降噪是否可行？
答：
应该是可行的。这项研究适用于水、空气等牛顿流体。事实上，这项研究的最初目的就是为了预测层流向湍流的过渡，这和减阻和降噪是有密切关系的。噪音通过“接受性”激发边界层不稳定波，而边界层流场中的扰动也会产生噪音，这是一个“辐射过程”。“辐射过程”和“接受性”过程在有些情况下是联系在一起的，也就是说，两个流场，或同一流场相距较远的两部分，会通过声波进行“对话”，这是一个很有趣的现象，叫做远程“声学耦合”。这是降噪变必须考虑的问题。
问：您首先采用三层结构理论来刻画尾缘附近的基本流和尾流中的不稳定模态，这种构思是如何产生的？
答：
三层结构理论是一个很著名的理论。在了解这个理论的基础上很自然就想到用它来刻画尾缘附近的基本流和尾流中的不稳定模态。有些人可能对这个理论不是很了解，引入了一些假设反而使问题复杂化了。我是在一种好奇心的驱动下，加上培养了一定的理论素养才形成了这个想法。我个人认为，好奇心、良好的理论素养和对完善数学体系的追求，能够让你提出一些“有意思”的理论。
问：您在湍流的不稳定性中能够寻找出稳定性的理论，这种思维给予我们很大启发，请您谈谈研究生该如何培养这种思维？
答：
我结合一个自身的经历讲一下有关的启发。我在硕士生阶段就做过用稳定性的理论来解释湍流中的现象。当时主要是基于一种兴趣的初步研究，没有推究这些想法是否有理论基础。在我去英国读博士的时候，这些想法因为缺乏数学理论基础就遭受到一些人的质疑，我因此也就放弃了这方面的研究，虽然仍然关注它的发展。但是大概二十多年后，我又拾起了这方面的研究。原因一，大量新的实验数据证明了原来想法的正确性；原因二，相较以前，我有了更深的理论素养，掌握了新的数学工具，能够做出一些新颖的东西。这种螺旋上升式的反复，是源于对新证据的关注和把握，以及对自身能力的提高，这些对研究是大有裨益的。
问：在您看来，力学研究的乐趣在哪里？
答：
乐趣是多方面的、多层次的，不同的人乐趣的侧重点也不同。从科学角度上来讲，力学是定量化程度最高的学问，在逻辑上堪称严谨完备，在数学描述上十分优美。因此，力学成为其它学科尤其是交叉学科的基础，从数学形式和定量水平上讲，也是那些学科所要努力达到的标杆。如果掌握了力学，你在许多领域可以大展拳脚，总能找到属于自己的乐趣。力学是诸多现代和未来技术的基础，如航空航天、建筑，环境甚至生物技术都依赖力学研究和发展。很自然，许多人从力学的实际应用中得到极大的乐趣。另外，力学是一种一般的方法论，它让我们探究现象背后的原因。从这个角度看待力学，你就能感受到别人感受不了的乐趣。
吴雪松教授从非稳定性波、湍流自由剪切流、非线性演化和声辐射等方面发表了自己独到的理解，并对研究生如何培养创新思维和发现力学之美提了几点建议，让我们在享受了一场流体力学盛宴的同时受到了人生哲理的熏陶。
采访人：刘轩廷
采访稿：陈品元
摄 影：陈品元
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