温景嵩：检验我们的理论

　　《创新话旧》第3章（5）

　　3．5 检验

　　3．5．1 对低和高皮克列特数的检验

　　1994年美国学者津琛科(Zinchenko) 和戴维斯发表了一篇论文，他们发明了一种数值求解重力和布朗耦合作用下对分布方程的方法，这是一种相当复杂巧妙的方法。他们把问题进行了解析开拓，把问题开拓到复数空间中去，引入了复变函数方法，在这基础上再进行数值计算，得到了重力和布朗 耦合碰并从低皮克列特数经由中皮克列特数直到高皮克列特数，整个范围的数值解。文章表现出相当高超的数学水平，发表在巴切勒的《JFM》上。在文章中他们指出，在低皮克列特数范围他们的数值解与1990年王永光和我用奇异扰动法得到的的四项展式解一致， 文章没有提到在高皮克列特数范围与1991年我和张力工作的对比。我曾去信给戴维斯,问他这个问题，很遗憾，他没有答复。后来，1997年俄罗斯学者德勒维奇(Derivich )发表一个工作，该工作研究了随机的湍流运动对于悬浮粒子重力碰并的影响， 结果也得到了负的效应。弱的随机的湍流运动加进来后，重力碰并率不但不增加，反而会减少。德勒维奇在这篇论文中引用了1991年我和张力的工作，也引用了1983年费克 和 肖瓦尔特工作。德勒维奇指出他的结论定性地与我们的结论一致。即弱的随机运动加进来后，非随机的对流碰并率不但不会像可加性假设那样增加，反而会使对流碰并率减少。知道了德勒维奇1997年工作后，我感到特别高兴，因为对于高皮克列特数弱随机布朗运动和强对流耦合碰并问题，我们首先需要的正是这种定性的负效应证明。

　　3．5．2 来自航天事业的关注

　　我们的弱重力和强布朗运动耦合碰并理论，后来得到国内外航天事业的关注，并引起了一场争论。

这事发生在世纪之交2000年前后。当时我的学生乔润龙已到中国科学院力学所的国家微重力实验室孙祉伟教授那里做博士后。宇宙飞船造价昂贵，所以国内外宇航事业界人士都希望在宇宙飞船上能够从事更多的工作，以造福人类。其中之一是能否在宇宙飞船失重条件下，比地面做出更纯更好的材料来。这里关键问题就是在失重条件下，胶体分散体系中悬浮粒子的碰并率能否大大增加。如果答案肯定，则可以在宇宙飞船失重的条件下，通过胶体体系中悬浮粒子的碰并过程制备质量更好更纯的新材料。所谓失重并不是重力完全消失，而是变得十分微小，一般只要使重力降低到地面重力的十万分之一（即10的－5次方）即可把物体悬浮起来。所以更科学的名词应该叫“微重力”。当时在国家微重力实验室的孙祉伟和乔润龙发现了以下一些工作。这涉及到荷兰一组科学家在1998年发表的实验论文。

为首的叫福克斯马(Forksma) ，孙祉伟和乔润龙的实验结果和福克斯马等人的有很大差异。福克斯马等人用光学方法测量单分散系统悬浮粒子的碰并率。他们分别测量了微重力条件下的碰并效率和地面重力条件下的碰并效率，发现在微重力条件下的碰并效率远大于地面重力条件下的碰并效率。因此证明重力对布朗碰并是负效应。他们在论文中引用了王永光和我的工作，指出我们的结论：重力对布朗碰并是正效应不对。当然，福克斯马的结论若正确，那么在宇宙飞船微重力条件下，通过碰并过程来制备新材料就特别有利，这件事理所当然引起我国宇航事业微重力研究领域专家们的兴趣。孙祉伟和乔润龙就在相同条件下进行了实验，发现福克斯马的实验不能重复。孙乔实验无法证明福克斯马等人重力的负效应，也就是说孙乔的实验无法证明我们的正效应是错的。这工作经国际同行们审查后，也发表在2000年的《JCIS》刊物上。孙祉伟后来继续从不同角度研究这一问题，也都和福克斯马等人的结论相反。福克斯马没有起而应战，而是默不作声，说明他们的实验数据可靠性大可怀疑。至于我自己，我觉得福克斯马等人对我们1990年的工作，并没有正确理解，他们并没有真正看懂我和王永光的1990理论。

我们1990年工作所研究的是多分散胶体系统，而福克斯马等人实验研究的是单分散系统。众所周知，单分散系统只不过是多分散系统的一个特例，因此我们的1990理论也可以说明当系统转化为单分散系统时的情况。这就需要有深入的分析。很明显，当多分散系统的粒子大小比和密度差比均趋向于1时，系统就会转化为单分散系统，此时1990理论清楚地表明，原来的重力的正效应就会逐渐地减弱最后趋于0而与粒子的碰并无关，即不会有负效应，也不会有正效应。孙乔实验也是测量的单分散系统，在这种系统中，他们看不出有福克斯马的负效应，也看不到正效应，而是基本上处于无关状态，这正符合我们的19901理论预测。福克斯马等人没有看懂我们的理论就在那里批了起来，结果批错了，最后证明不是我们的错，而是他们自己错了。

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