6. 菲尔兹奖跟我有什么关系?你每根血管都在遵循那个方程 。今年的菲尔兹奖得主邓煜从微观粒子运动的规律出发,完成了描述流体运动方程的一条严格推导链。听起来好像跟生活没啥关系,但你身体里的血液就是一种流体。在大中型血管尺度下,血液流动也常用这套方程来建模,而血流是否顺畅、血管状态怎么样,都关系到心血管病风险。#菲尔兹奖##王虹##邓煜#作为一名营养师,我想趁此机会提醒你,饮食也能够改变这套系统里的压力、血管状态等条件,改变方程里的“参数”。1.菲尔兹奖揭晓了7月23日,2026年菲尔兹奖在费城揭晓。今天晚上大美妈还问我,获奖者是不是跟之前爆料的一样。今年4位获奖者中,邓煜和王虹两位中国数学家引起了最多关注。王虹解决了困扰数学界百年的三维挂谷猜想,而邓煜则在希尔伯特第六问题相关方向完成了关键突破。这个问题1900年就被提出,完整推导链跨越了一个多世纪,中间虽然已有不少重要进展,但关键环节一直没有解决。具体来说,邓煜的研究方向包括偏微分方程。他解决的问题大家觉得很抽象,但实际上,他参与严格推导出的流体方程,跟你每天都在身体里流动的血液很有关系。这个还得从最基本的物理定律说起。2.从微观粒子说起世界上的物质,包括水、空气、血液,都是由大量微观粒子组成的,每一个粒子也都遵循着牛顿运动定律。但问题来了,虽然这套定律可以很方便地追踪行星轨道、计算炮弹弹道,可一杯水里可能就有10²⁵量级的水分子,你没法去追踪每一个分子的位置和速度。物理学家的应对方式,就是看一群粒子的统计行为。3.玻尔兹曼方程看群体1872年,奥地利物理学家玻尔兹曼提出了一个方程,描述的就是在一个空间区域里,粒子速度的分布是怎么随着时间变化的。打个比方,比如你现在面前是一个10万人的体育场,你根本不用去关心第7排第7个座位的那个人几点钟去了洗手间。你只要关注全场现在大概有多少人正在往出口移动,平均速度又是多少。玻尔兹曼方程干的就是这件事,只不过它面对的是一团稀薄气体里数以亿亿计的分子。玻尔兹曼方程还有一个特性,它跟时间方向也有关系。在适当条件下,玻尔兹曼的 H 定理描述了熵的单调演化,包括解释为什么热量从热的物体流向冷的物体,这种现象也就是大名鼎鼎的“熵增”。4.从统计到流体的 NS 方程玻尔兹曼方程已经省掉了追踪单个粒子的麻烦,但它本身还是很复杂。特别是当粒子数量增加、碰撞频率增加,在合适的尺度极限下,还可以进一步得到一套描述连续流体的方程,也就是 Navier-Stokes(NS)方程。这套方程在19世纪上半叶由 Navier 等人奠基,后来由 Stokes 进一步完善,至今已有超过200年。它可以用来模拟大气流动,飞机设计师也用它来计算机翼周围的气流。凡是涉及连续流体运动的地方,就常能见到它的身影。这里边的核心信息,包括流体速度在空间中怎么分布,哪里快、哪里慢,以及压力和黏性怎么影响运动。尤其是黏性,比如蜂蜜的黏性大,水的黏性小,黏性大的流体流动起来就更费劲。5.邓煜做了什么?1900年,德国数学家希尔伯特提出了23个他认为最重要的数学问题,希望能在20世纪推动数学发展。其中第六个问题的一条重要纲领,就是能不能用严格的数学方法,从微观粒子的牛顿运动定律出发,推导出宏观的流体方程。前面咱们已经讲过牛顿定律,讲过玻尔兹曼方程,又讲到了 NS 方程。每一步都在做着跨越,而且每一步都涉及粒子数量趋向无穷大之类的极限过程。数学上得证明这些概率估计和误差控制真的有效,最后确实会收敛到正确的方程。邓煜和合作者 Zaher Hani、马骁在前些年完成了这条推导链。他们从经典的多粒子物理模型——硬球粒子系统出发,把玻尔兹曼方程的严格推导延长到了正则解存在的完整时间区间,再结合已有的流体力学极限理论,得到了不可压缩 Navier-Stokes-Fourier 方程等流体方程的严格推导。这些人用数学证明了,流体方程可以从粒子运动中一步步推导出来。微观粒子世界和宏观流体世界之间的桥梁被打通了。一个多世纪前希尔伯特提出的这条纲领,在今天被一位37岁的中国数学家和他的合作者完成了!(话说之前大美妈给我介绍这个故事,说到这里还专门又强调了一下:人家比你还小。)6.你身体里也有一组 NS 方程既然是我这个营养师做科普,还是想给大家再回到健康的层面。NS 方程描述的是黏性流体的运动,而咱们的心血管系统也是一套由心脏驱动的流体管道网络。心脏就是一个泵,每天跳动大约10万次,每搏输出量通常是几十毫升;血管则从厘米尺度的主动脉一路分支到微米尺度的毛细血管。血液又是一种有黏性的流体,在大血管常见的剪切条件下,黏度大约是水的三四倍,但也会受到红细胞压积、温度和剪切速率等因素影响。所以在大中型血管的常见模型里,血液可以近似按照连续黏性流体处理,研究人员会用 NS 方程来描述它(到了毛细血管尺度,红细胞变形等效应变得重要,就需要更复杂的微循环模型,不能简单地把血液当成均匀流体)。这套方程能描述的点就包括前面说过的血液流速怎么分布、血管壁承受多大的摩擦力,还有在血管分叉和弯曲的地方会不会出现复杂流动等等。一方面这些现象符合数学和物理的描述,另一方面,它们也跟心血管病的发生发展有关。7.血液流得不好的地方就会出问题咱们常说的一个词叫动脉粥样硬化。血管最里边有一层细胞叫内皮细胞,是和血液直接接触的。血液流过的时候会对内皮细胞产生摩擦力,医学上叫壁面切应力。如果血流比较顺畅,壁面切应力处于相对合适的范围,内皮细胞就在这样的力学环境下维持正常功能。但是当血管壁上已经开始沉积脂质,特别是低密度脂蛋白颗粒进入血管内膜以后,管腔会逐渐变窄,局部血流模式也会改变。我们谈之色变的“斑块”往往容易出现在壁面切应力偏低、血流容易发生扰动的区域。斑块一旦长出来,又会进一步改变局部的血流模式,产生新的异常切应力区域,促进斑块进展,造成恶性循环。而且如果某一块斑块变得不稳定并破裂,继发形成的血栓就可能堵住血管。堵在心脏的冠状动脉,可能造成心肌梗死;堵在脑血管,则可能造成缺血性脑卒中。8.脑梗和心梗的本质所以从流体力学角度来看,很多缺血性脑卒中和心肌梗死,最终都表现为血流被阻断。但是,这是一些“终局”,而疾病的形成不只是一个简单的“管道堵塞”问题,还涉及脂质沉积、炎症、内皮损伤、斑块破裂和血栓形成等等。9.吃东西就是在改变参数以上说了这么多数学、物理,终于咱们再回到作为营养师关心的吃的部分。你现在也明白了,对吧?你吃进去的每一餐,都在通过各种途径影响血管里那套方程的条件,改变血液成分、血管壁状态和血流通畅程度。所以咱们回到健康生活方式上,感兴趣的朋友一定要认真听。当然,如果你觉得以下这些东西基本上我也都讲过,你已经知道了,不看也行。看到这里的新朋友,记得点一下关注。【饱和脂肪和胆固醇】目前已知,食物中的饱和脂肪会升高血液中的低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)。LDL-C 是我们通过化验评估这类颗粒所携带胆固醇的指标,真正进入血管内膜的是低密度脂蛋白颗粒。它们在内膜中滞留、发生修饰,再被巨噬细胞吞噬,形成泡沫细胞,这是动脉粥样硬化斑块形成的重要起点。这些斑块改变血管的几何形状以后,局部的壁面切应力也会改变,接下来又可能促进斑块进展。常说要减少饱和脂肪的摄入,目的之一就是控制 LDL-C,减缓动脉粥样硬化进程。如果你经常看网上各种健康、养生帖子,可能也看到过有人说什么“饱和脂肪没事儿”。不是这样的,饱和脂肪还是要控制的。随机试验的系统综述也支持减少饱和脂肪,尤其是用不饱和脂肪来替代,有助于降低心血管事件风险。【钠和血压】血压对应着方程里驱动血液流动的压力条件,而且还跟心脏泵血、血管壁弹性和外周阻力有关。吃太多盐会让一部分人血容量和血压上升,长期高血压也会损害血管内皮、降低血管弹性。同志们还是要注意控盐的。按照 WHO 对成年人的建议,每天钠摄入应低于2克,折算成食盐大约是5克以内。随机试验的汇总结果也显示,减少钠摄入能降低血压,高血压、年龄较大以及基线血压较高的人通常获益更明显。【omega-3 脂肪酸和血管舒张】血管内皮有一种重要功能。当血流变快,健康的内皮细胞会释放一氧化氮,让血管适当扩张,从而降低血流阻力。血流介导的血管舒张(FMD)就是评估内皮功能的一个常用指标。既往一项纳入2385名受试者的 Meta 分析显示,补充 omega-3 脂肪酸后,FMD 平均有小幅改善。不过到了“普通人吃鱼油能不能预防心梗、脑梗”这个层面,证据就没这么乐观了。长期增加海洋 omega-3 摄入,对全因死亡和总体心血管事件的影响很小,或者没有明确差异;不同制剂、剂量和人群的结果也不一样,处方级高纯度 EPA降低甘油三酯更是另一个医疗话题,别跟普通补充剂鱼油混为一谈。所以这东西总体来说还是挺好的,但你最好优先通过每周吃两次鱼来获得 omega-3。美国心脏协会的膳食建议也把每周吃两份鱼和海鲜作为心血管健康饮食的一部分。【钾和蔬菜水果】蔬菜、水果中往往富含钾。钾可以促进尿钠排泄,也参与血压调节。目前汇总的干预研究数量不算多,但结果提示,补充钾可能改善 FMD 等内皮功能指标[10]。所以对大多数肾功能正常的人,日常多吃蔬菜水果很有价值。我特别要提醒的是,慢性肾病、血钾偏高,或者正在使用会升高血钾的药物时,不要自己额外补钾,更不要擅自用钾补充剂或高钾代盐,得先问医生。【膳食纤维】全谷物、豆类、蔬菜和水果中的膳食纤维,特别是来自燕麦、豆类等食物的可溶性膳食纤维,可以在肠道里增加胆汁酸排出,从而促进身体动用胆固醇来合成新的胆汁酸。对于控制 LDL-C 和心血管风险还是很有意义的[11]。总而言之,今天我作为营养师给大家讲了这么多数学和物理,说白了还是希望大家日常多吃点青菜,少吃点肥肉,控制热量,多运动,别让你的血管堵了。---参考资料 INTERNATIONAL MATHEMATICAL UNION. Fields Medal[EB/OL]. (2026-07-23)[2026-07-23]. DENG Y, HANI Z, MA X. Hilbert's sixth problem: derivation of fluid equations via Boltzmann's kinetic theory[EB/OL]. arXiv, 2025. arXiv:2503.01800. ZHOU M, YU Y, CHEN R, et al. Wall shear stress and its role in atherosclerosis[J]. Frontiers in Cardiovascular Medicine, 2023, 10: 1083547. DOI: 10.3389/fcvm.2023.1083547. HOOPER L, MARTIN N, JIMOH O F, et al. Reduction in saturated fat intake for cardiovascular disease[J]. Cochrane Database of Systematic Reviews, 2020, 5(5): CD011737. DOI: 10.1002/14651858.CD011737.pub2. WORLD HEALTH ORGANIZATION. Guideline: sodium intake for adults and children[R]. Geneva: World Health Organization, 2012. HUANG L, TRIEU K, YOSHIMURA S, et al. Effect of dose and duration of reduction in dietary sodium on blood pressure levels: systematic review and meta-analysis of randomised trials[J]. BMJ, 2020, 368: m315. DOI: 10.1136/bmj.m315. ARABI S M, BAHARI H, CHAMBARI M, et al. Omega-3 fatty acids and endothelial function: a GRADE-assessed systematic review and meta-analysis[J]. European Journal of Clinical Investigation, 2024, 54(2): e14109. DOI: 10.1111/eci.14109. ABDELHAMID A S, BROWN T J, BRAINARD J S, et al. Omega-3 fatty acids for the primary and secondary prevention of cardiovascular disease[J]. Cochrane Database of Systematic Reviews, 2020, 3(3): CD003177. DOI: 10.1002/14651858.CD003177.pub5. LICHTENSTEIN A H, APPEL L J, VADIVELOO M, et al. 2021 Dietary Guidance to Improve Cardiovascular Health: A Scientific Statement From the American Heart Association[J]. Circulation, 2021, 144(23): e472-e487. DOI: 10.1161/CIR.0000000000001031.[10] D'ELIA L, CAPPUCCIO F P, MASULLI M, et al. Effect of potassium supplementation on endothelial function: a systematic review and meta-analysis of intervention studies[J]. Nutrients, 2023, 15(4): 853. DOI: 10.3390/nu15040853.[11] REYNOLDS A N, AKERMAN A, KUMAR S, et al. Dietary fibre in hypertension and cardiovascular disease management: systematic review and meta-analyses[J]. BMC Medicine, 2022, 20(1): 139. DOI: 10.1186/s12916-022-02328-x.