北大韦神在网上火起来了，很多人都听说过韦神，却很少有人真正了解韦神他到底是研究什么的，为了让更多的人能理解韦神的研究内容，周思益老师就邀请了达摩院青橙奖（韦神所获的奖）的评委李淼教授来向公众科普韦神的研究内容。
主讲人李淼教授与周思益副教授合影
本次科普报告是发生于2023年9月26日晚上，由李淼老师主讲，周思益老师和郭潇老师在物理所M楼9层的会议室现场讨论，并与王一教授、妈咪说周哲老师等通过腾讯会议连线一起讨论相关的问题。本次科普报告得到了蔻享学术的支持与转播，由蔻享学术录制留存的原讲座的视频链接见下：https://www.koushare.com/lives/room/998394。本文的主要内容是对本次科普报告的记录。后来又邀请了作为韦神初高中同学的刘骁老师来进行一些点评和补充。对于大多数学生来说，大家的智力水平都是差不多的。但也有例外，例如2010年凭借国际数学奥林匹克竞赛金牌被保送至北京大学就读本科的韦神——韦东奕，他的智商高达165以上。韦东奕1991年出生在山东济南，浙江东阳人。2008年高一时参加第49届国际数学奥林匹克竞赛，以满分获得金牌；2009年高二时参加第50届国际数学奥林匹克竞赛，再次以满分获得金牌。2019年被聘为北京大学助理教授，2021年获得第四届达摩院青橙奖。青橙奖是由阿里达摩院2018年发起的奖项，专为发掘35岁及以下中国青年学者设立的公益性学术评选，旨在奖励大中华地区在信息技术、半导体、智能制造等领域取得初步成就的青年科学家。2021年10月14日，韦东奕成为10位青年科学家之一，且在10位获奖人中排名第一，并远远领先于第二名。就是这样的韦东奕，被动走红后仍要面对一些不好的声音，竟然和"小镇做题家"对接上了。北大韦东奕照片（图片来自北大数学学院官网，韦东奕个人主页）为了让我们对韦神的学术工作有更多的了解，我们很荣幸地邀请到作为韦东奕的达摩院青橙奖评委之一的李淼教授来谈谈韦神做的牛工作。同时李淼教授的科普工作也做得相当地优秀，他从物理的角度出发进行科普，方便更多的人能对韦神的学术工作有所了解。作为韦东奕的评委，他对韦神的工作有着比较透彻的研究和了解，也能用通俗易懂的语言向公众们解释韦神的工作。韦东奕之所以瞬间走红可能并非由于他在学术上做得多么突出，主要是因为个人形象以及生活上给大家留下的印象与他北大助理教授的身份形成鲜明反差，而火速红起来的，被网友们戏称为“北大数学系扫地僧”，之后便引起了更多的人对他学术上的关注。
网上广为流传的韦神图片
他的研究领域是偏微分方程和几何分析等，更具体地说来，他研究流体力学中的数学问题，他的研究对象是流体力学中的Navier-Stokes方程（简称N-S方程）。流体在生活中很常见，空气、水等等都是流体，流体力学就是研究这些流体的运动规律的学科。N-S方程则是粘性流体服从的运动方程，粘性流体中存在着粘性阻尼。图为常见的不可压缩粘性流体的N-S方程（来自Wiki百科）
李老师解释还并比较了一下粘性阻尼与非粘性阻尼，所谓粘性阻尼(viscous damping)是指阻尼的大小与流体的速度大小相关，而非粘性阻尼(inviscid damping)是指阻尼的大小与流体的加速度大小有关。由于粘性阻尼，河流的流速分布遵从这样的规律，越靠近河岸流速越慢，河岸边的水是静止的，而河流中间的流速最快。小河距离河岸不同距离处的流速大小的分布示意图，黑色代表河岸。
为了让大家有更直观的印象，李老师还举了一个特别具体形象的例子：在《费曼物理讲义》中讲到，长期使用的风扇的扇叶上会堆积一层灰尘，无论风扇的风有多大，扇叶的上灰尘都不会被吹下来，这就是因为在扇叶附近的空气相对于扇叶是静止的，因此不会把扇叶上的灰尘吹下来，这是流体粘性的一个直观表现。堆积了灰尘的风扇叶（图片来自网络）
韦神的博士论文《轴对称Navier-Stokes方程与无粘阻尼问题》被评为北京大学2018年优秀博士学位论文。其中令人比较关注的是博士期间的一篇论文《Regularity criterion to the axially symmetric Navier-Stokes Equations》发表在数学领域著名的期刊《Journal of Mathematical Analysis and Applications》上，该论文详细讨论了轴对称N-S方程的正则性判据。韦东奕发表的论文《Regularity criterion to the axially symmetric Navier-Stokes equations》
所谓正则性(regularity)的意思就是说没有奇异性，没有奇点，就是具有光滑性这种优良性质的意思，那么标题中“正则性的判据”就是判断方程的解是否是光滑的。韦东奕研究了前人给出的特定条件，证明了该特定条件下轴对称N-S方程解的全局正则性，并进一步改进了前人的结果。此外，他还推广到了其他特定的假设，并给出了相应的全局正则性证明。那么韦东奕做的工作到底牛在哪里呢？其实韦东奕他并没有把流体力学方程的整个光滑性全部都解了，他只是解出了其中的一些特殊情况。也正因此（李淼教授认为）他是一个能把特殊情况做到极致的人，也就是说他知道解的特殊情况是最多的。有人说如果和韦东奕在同一领域得到了一些结果，在没有正式发表之前，都不敢放在论文预印本arXiv网站上。因为一旦放上去被韦东奕知道了，过几天韦东奕就会得到比他们更好的结果，可以在他们的基础上很快地给出更加全面和普适性的结果。韦东奕的论文中轴对称情形下的N-S方程李老师也比较了数学家与物理学家研究N-S方程或者类似问题的差异：数学家一般只关心定性的结论，比如说如果流体的初始条件是光滑的，那么它演化下去是否一直是光滑的；而物理学家更希望得到定量的结果，比如说如何求解N-S方程，它在某些具体情形下的解究竟是什么，等等。此外，关于流体的粘性，我们也展开了一些讨论。李老师表示，实际的流体通常都是具有一定粘性的。研究全息流体的科学家们给出的结论是，流体的粘性系数的大小与熵的比值存在一个下限，因此只要流体的熵不为零，流体的粘性系数也不会降到零。除非是超流体，它的粘性系数为零，同时它的熵也为零。对于小镇做题家这一说法，（李淼教授认为）要客观地从两个方面看问题。一方面，如果韦东奕去了哈佛大学、巴黎高等师范学院，普林斯顿大学等数学比较厉害的大学去交流学习，也许对他更有好处，因为接触的人的思考范围可能比他更广。如果别人比他跑得快，他也可能会因此跑得更快一些，就像流体的粘性会带着附近的流体一起运动一样。人有时候对环境的依赖性是很大的。另一方面，也说不定封闭环境对他更好，有的时候人只有独处才能好好地思考一个问题。比如一些数学家，他们做的东西相互之间并没有关系，但做出来后却可以放在同一本书上，比如“代数几何”，数学具有相对独立性，数学家一个人单干也很常见。韦东奕是出去还是留在北京大学，只是个人选择而已，我们没有必要纠结这个问题。另外，韦东奕的数学天赋其实早在中学时期就有所体现。韦神的初中和高中同班同学刘骁回忆说，“你很难想象，在大家刚升入高一的升旗仪式上，校长宣布你们班有个同学被北大预录取时你的感想，但是，如果你了解韦东奕，那就没什么值得惊讶的了。”在初中奥林匹克数学课堂上，韦东奕就是数学老师的“质检员”，经常指出老师推导错误的地方，有时甚至会自己上讲台重新推导。而到了高中，韦神已然化身数学竞赛组的“副教练”，每天下午固定到竞赛自习室为大家答疑。其实，与大家想象中不同，韦神中学时期并没有像其他冲刺奥赛的同学一样，牺牲大量中学课程时间闷在自习室准备竞赛；相反，韦神大部分时间都在课堂上与大家一同学习语文、政治、历史等普通课程，而数学之于韦神，更像是课余时间的消遣，或者说就是闲暇之余最自然的生活调剂品。从我们的视角来看，数学思维更像是韦神大脑中自然形成的产物，而不是费劲心思学习的成果。得益于数学思维的帮助，韦神在物理、化学和生物这些课程中的成绩也很好。尽管早早被北大预录取，韦神高中时期依然是个听老师话的学生，青春期的幼稚和叛逆似乎并没有在韦东奕身上有过多的体现，这也许是因为数学早已占据了韦东奕的精神世界，其他的事反而不那么重要了。全局正则性：正则性是指没有奇异性，是光滑的，全局正则性就是指方程的解在整个区域上都是光滑的。全息流体：类似于三维的电场分布与二维的面电荷分布有一一对应的关系，三维的引力也可以与二维超曲面上的流体一一对应，更一般地，高维时空的引力也可以与低维的流体形成对偶关系，从而通过对低维的流体的研究可以来理解高维引力的性质，也可以通过研究高维的引力来研究低维的流体。这种对应关系就类似于全息将三维的光学信息投影到二维平面内，却能保留全部的、完整的三维信息，因此被称为全息流体。
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■ 扩展阅读
韦东奕在北大官网的个人主页
https://www.math.pku.edu.cn/jsdw/js_20180628175159671361/w_20180628175159671361/110443.htm
韦东奕的论文之一：
Dongyi Wei. (2016). Regularity criterion to the axially symmetric navier–stokes equations. Journal of Mathematical Analysis and Applications.
关于流体粘性系数与熵的比值的最小值，可以参考arXiv上的论文：arXiv: 1108.0677
致谢
感谢李淼教授对本文的审核，感谢张云龙老师对全息流体概念的解释。
1962年出生，1982年毕业于北京大学天体物理专业；1984年在中国科技大学获理学硕士学位，1988年在该校获博士学位；1989年赴丹麦哥本哈根大学玻尔研究所学习，1990年获理学博士学位。1990年起先后在美国加州大学圣塔芭芭拉分校、布朗大学任研究助理、研究助理教授，1996年在芝加哥大学费米研究所任高级研究助理。1999年回国，任中国科学院理论物理研究所研究员、博士生导师。2013年加盟中山大学，创立中山大学天文与空间科学研究院并任院长。2019年11月加盟南方科技大学物理系。著有《超弦史话》《<三体>中的物理学》《给孩子讲量子力学》等。韦东奕所获达摩院青橙奖的评委之一。
郭潇（自媒体@疏雪雾里），2017年获武汉大学物理学学士学位，2023年获得中国科学院国家天文台天体物理博士学位，现为国科大杭州高等研究院博士后，主要从事引力波天体物理研究。代表性科普作品有《除了时间简史，关于霍金，你还应该知道这些》、《聆听五音俱全的引力波宇宙》系列文章以及发表在《科学通报》上的《人类首次探测到中子星-黑洞并合》等等，合著有《和宇宙对话的中国》等书，个人主页：https://guoxiaowhu.github.io/Xiao_Guo。
2014年本科毕业于中国科学技术大学，同年进入香港科技大学王一研究组读博士，2019年进入斯德哥尔摩大学Bo Sundborg研究组做博士后，2021年进入神户大学野海俊文（Toshifumi Noumi）研究组担任外国人特别研究员，现任重庆大学物理学院副教授，主要研究引力波以及宇宙对撞机物理。
刘骁
2014年本科毕业于中国科学技术大学应用物理系，同年进入美国威廉玛丽学院攻读博士，2020年进入中国科学院国家天文台从事博士后研究，现任中国科学院国家天文台副研究员，主要从事光学合成孔径干涉成像技术研究。邮箱：[email protected]。