为什么现代物理学已超越经典范畴，但经典的工程力学、流体力学等领域依然存在无法完全解释或预言的现象？

比如，从世界观的角度来说，自牛顿提出经典物理观以后理论物理研究者就一直在探索宇观高质量或微观高速领域的物理学问题，实际上言下之意就是经典物理学领域按理说应该是能够用已有知识预言一切物理现象了。
但实际上就算不考虑开尔文勋爵提到的那两朵小小乌云，经典物理学的工程领域也有一些问题其实是过去的物理学家可能无法精确预言或描述，一直在发展的。
例如，工程力学中关于建筑结构中各种应力的具体分析，航空发动机设计领域对气体流动产生的「喘振」现象的研究解释等（这一点貌似是理论上大学课本都能大概解释原理，但实际上能够把具体过程分析清楚并提出理论解决方案的科学家并不多，可能也就美国俄罗斯的一些军工单位有这种人才吧）。

而且，从工程力学、流体力学等学科的发展来看，其实很多也是在20世纪初期以后才真正发展起来，几乎并不比现代物理学的提出时间晚了。
那么从理论物理学家角度，应该如何看待这种理论已经被视作几百年前的基本理论，几乎默认人类已经洞悉对应领域的全部问题，但实际上所属领域仍然存在无法预言和解释现象（例如流体力学的喘振）的情况呢？
这种情况能够说明哪怕经典力学本身也并不完全，需要进一步发展吗？

我能想到的有两个原因：1. 应用科学上目前成熟且能运用的数学工具还不够高级；2. 自然现象远远比理论来得复杂的多。

就说经典力学最后一个大坑：湍流。从理想的角度讲，DNS的数据基本能完整刻画整个流场的细节。那么大几百G的数据计算出来，你打算如何提取信息？非线性动力系统本身就存在混沌无序随机，用统计的方法会closure problem；如果降阶，比如用渐进近似。那必然的代价就是丢失流场的很多细节。目前流体里用的都是些什么数学工具？傅立叶分析，统计，渐进分析，数值分析，高级一点可能就小波分析，潮流一点的可能就是machine-learning，data-driven之类的。问题是这些很多都是1、2个世纪前就有的东西。Pope在他的某部著作里提到的，海量的计算数据摆在你面前，你该如何去分析数据，提取物理规律？至少目前来看，人类没法更高效地提取，最后发现还是原地打转。所以我认为，人类的（工程）数学工具还不足以完整地去完成这个任务。
实际问题中很多东西远远比理论上来得复杂的多，因为你要考虑的变数太多了，而且很多时候通解看起来是不存在的。强非线性下任何扰动都可能改变流动。还有就像湍流大尺度运动，你没法找到一个universal解，因为它很大程度取决于你的外部几何条件。这时候就不得不modeling。JHU的C.Meneveau大佬说的：我做了一辈子的turbulence modeling，从来没见过不需要一个「可控」参数的model。一旦有了这种「可控性」，这些理论看起来就不那么「完美」了。搞理论的不在乎这些东西，反正在一大堆假设简化后得出一个美妙无比的方程后他就走了，剩下的具体求解就交给我们这些小虾米们做了。

至于说经典力学完不完善，我觉得，理论永远只能逼近于现实，但不可能等于。估计上帝自己都不知道这个流场下一秒长什么样。

发动机喘振的理论没那么难：

http://sci-hub.tw/10.1115/1.3446138?

sci-hub.tw

这篇文章只需要本科的流体力学基础就能看懂。

文章里面把喘振的动力模型用了四个常微分方程来描述，最后和实验结果吻合得很好。我花了大概一个上午写出来了这个方程组的数值解，和他文章的结果对得上，所以这不是流体力学的难题。

问题在于发动机的喘振需要提前知道发动机压气机和透平的压比-流量特性曲线，这就比较麻烦。另外这个模型只是一个一维模型（轴对称的集总参数模型），如果考虑非轴对称流动和各种精细的几何结构问题会变得很复杂（就算是RANS，整周单级网格数也要几千万，至于整个发动机那就不敢想了），计算机模拟比较难以实现。

这算是工程难题，这种工程难题非常常见。计算机虽然发展很快，但是工程问题求解起来仍然是耗时耗力，还不保证一定正确。

所以需要发展的还是计算机处理复杂问题的方法。

这里从数学角度大概提供一个思路。

题主的观点没有问题，物理学发展到现在已经远远超越经典力学，理论上可以以极其高的精度预测各种物理现象。经典力学在这之前早就已经发展完备，但是为什么在宏观低速的经典领域仍然会出现各种无法预测或解释的现象？（比如湍流）

任何一条物理定律，在最初出现的时候都是有限维的版本（比如质点系的牛顿定律）。从这个角度讲，经典力学是被完全理解的。但是在这之后，人类会在各种现实问题的需求下，将物理定律向无穷维拓展，在这个过程中，引发了各种各样的问题，也出现了很多人类无法解释的现象。其实本质上并不是人类对物理定律认识不清楚，而是我们对于任何无穷维的物理对象都没有很好的认识手段。无论经典物理还是现代物理，无穷维的物理对象都是最棘手，但是又绕不过去的难题。

拿题目中的所提到的湍流作为例子。湍流的控制方程就是Navier Stokes equation。理论上这个方程描述了湍流运动的一切细节。但Navier Stokes就是牛顿第二定律的一个无穷维版本。湍流中流体质点有无穷多个，相应的方程也有无穷多个自由度。对于这样的物理系统，不论从数学还是物理层面，我们的认识都非常浅。最基本的处理无限维系统的数学工具泛函分析直到二十世纪上叶才被提出，到现在还没有成熟到足以处理Navier Stokes 这样的难题。

理论物理负责的是从0到1的突破。物理学家发现了一个新维度，把一根细丝展成一张饼之后就会心满意足，开始研究怎么把一张饼发成一个球了。

至于怎么把一个小饼干做成山东大饼或者印度飞饼，那物理学家是不管的。

有混沌特征的非线性偏微分方程本来就是「不可解」的，也就是说有初值敏感性，所以只能预测很短时间内的特性，长时间的数值计算会因为初值微小的偏差而产生巨大差异，这是系统本身特性决定的，更多研究并不能解决这个问题。