几十年来，物理学家们一直困惑于流体从无序混沌转变为完全平行的倾斜湍流带模式。已经多次观察到这种状态，这是第一次没有解释。

虽然描述流体流动的一般方程是众所周知的，但它们远非简单stylechina.com。这些描述大多数情况的方程式教授给来自世界各地的物理和工程专业的学生 - 流体动力学是一种让本科生哭泣的东西。但是当事情变得非常混乱时，它甚至会让经验研究人员摸不着头脑。

例如，当流体变得湍流时，方程的解决方案变得非线性和复杂 - 混乱，就像他们描述的流体一样。通常不可能描述这种湍流流体是如何演变的，特别是在较长的时间内。然而，物理学家已经观察到这种混沌系统倾向于自我排序，产生湍流和层流带的结构化模式。

基本上，当流体放置在两个平行板之间时，它们沿相反方向移动，从而产生湍流。过了一会儿，这种最初混乱的湍流形成了倾斜带的类型：一些湍流，一些平静。没有已知的机制可以解释这种行为或确定物理参数，例如这种现象的周期性。在他的标志性物理讲座中，Richard Feynman强调了这种无法解释的条纹图案作为一个例子，证明需要改进的理论工具来分析流体流动方程。有趣的是，费曼提出我们并不需要新的数学来解决这个问题，我们只需要一种不同的方式来看待事物。

一项新的研究证明费曼是正确的，并找到了为什么这些流动形成。

“正如物理学家理查德费曼所预测的那样，解决方案不是在新方程式中找到的，而是在我们已经可用的方程式中找到的，”新研究的作者托比亚斯施奈德解释道。“到目前为止，研究人员还没有足够强大的数学工具来验证这一点。”

研究人员使用了一种称为动力系统理论的工具，这是一个用于描述复杂动力系统行为的数学领域。他们描述了逐步行为，计算每个步骤的平衡断裂点。通过这种计算密集型方法，他们能够解释从混沌到结构状态的转变。

“我们现在可以描述产生斜模式的初始不稳定机制，”该研究的主要作者Florian Reetz解释道。“因此，我们解决了我们领域中最基本的问题之一。我们开发的方法将有助于澄清许多流动问题中湍流 - 层流模式的混沌动力学。他们有朝一日可以让我们更好地控制流量。“

除了解决基本的流体力学问题外，这不仅适用于实验室设置 - 它还可以使研究人员更好地了解自然界中的流体流动，设计更有效的系统来控制自然界中发生的与流动相关的现象。

该研究发表在  Nature Communications上。