科普一下什么是涡旋形状（小涡混沌形成大涡）

如果问你龙卷风的扭曲形状，下水道水流呈顺时针、逆时针的方向流走，是因为什么，你可以会说是因为地球的自转和公转，可是，他究竟是怎样形成的，你真的了解吗？

近日，由澳大利亚科学家主持的两项研究，首次正式证明了自被发现后长达70年历史的湍流理论，在这项理论中首次证明了在二维流体流动中，小涡混沌形成大涡即二维流体流动中的湍流形成大涡。而在现实生活中，在自然系统、物理系统等各种系统中都被限制在二维中流动的流体，而这种二维流比较常见、明显的特征就是流体是从典型湍流的混沌旋涡运动中形成的。

众所周知，湍流在业界一直是一个非常困难的问题，尤其是流体运动的随机性和混沌性更是使其难上加难，直到目前为止一直没有比较系统的理论可以还进行解释。

不过，在这方面也不是没有一点成就。1949年，诺贝尔奖的获得者Lars Onsager提出来一个较为简单的理论，以此解释大规模涡运动最初是因为湍流二维流动而形成的。

然而，Onsager的解释虽然十分生动且振奋人心，尤其在二维湍流物理图像方面更是进一步打开了人们的认知，对湍流理论的探索具有较高的借鉴性和正确性，但是这个理论只是对"超流体"这一特殊的流体进行的定量预测，而且这种流体只能在极低的温度下实现，在流动时没有任何黏度和阻力，并不具备普遍性，而且极难得到验证。

但这个理论在70年间一直主宰人们对二维涡旋系统的理解。

近日，莫纳什领导的研究小组进行研究发现，在一定的温度内可以产生涡旋分布，在开始时涡旋分布相对随机的状态下开始井然有序。而同属澳大利亚的昆士兰大学研究直接产生两个大的涡旋团，向相反的方向流动，结果测试得到这种高度有序结构具有较高的稳定性。

同时，两个研究小组发现，这存在于一种超低温度下的量子态，而在这种状态之下，量子效应可以在宏观尺度上可见。而这间接也是对Onsager理论的证明。

总的来说，这两项研究在一定程度上缓解了在湍流理论研究方面，长达近70年的"困境"，推动了湍流理论的发展，同时，将会进一步研究远离平衡的相互作用的量子系统涌现结构提供较为广阔、光明的前景。

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