5 февраля, 2023

zhukvesti

Находите все последние статьи и смотрите телешоу, репортажи и подкасты, связанные с Россией.

Эти ученые создали жемчужины удивительных форм теории хаоса.

Приблизить / Анархические формы, напечатанные на 3D-принтере из бронзы, представляют собой первый шаг на пути перехода от хаотических форм к технологичным.

Ф. Бертаккини / П. С. Пантано / Э. Беллотта

Группа итальянских ученых открыла способ преобразования удивительных и сложных скрученных форм Теория хаоса В реальных ювелирных изделиях, согласно Новый лист Опубликовано в Chaos Journal. Эти произведения не просто вдохновлены теорией хаоса. Создан непосредственно из его математических принципов.

«Наблюдение за тем, как беспорядочные формы превращаются в настоящие физические украшения, мерцающие и мерцающие, было таким удовольствием для всей команды. Было также очень интересно прикасаться к ним и носить их», — говорит она. сказала соавтор Элеонора Беллотта из Университета Калабрии. «Мы думаем, что ученый испытывает такое же удовольствие, когда его теория обретает форму, или когда художник заканчивает картину».

Концепция хаоса может предполагать полную случайность, но для ученых она относится к системам, настолько чувствительным к начальным условиям, что их выходные данные кажутся случайными, затмевающими основные внутренние правила порядка: фондовый рынок, бунтующие толпы, мозговые волны во время эпилептического припадка или погода. В хаотической системе небольшие эффекты усиливаются повторением, пока система не станет критической. Корни современной теории хаоса основаны на Случайное открытие в 1960-х годах математиком, ставшим метеорологом. Эдвард Лоренц.

Лоренц считал, что появление компьютеров дало возможность объединить математику и метеорологию для более точного прогнозирования погоды. Он задался целью построить математическую модель погоды, используя набор дифференциальных уравнений, учитывающих изменения температуры, давления, скорости ветра и т.п. После того, как его скелетная система была на месте, он запускал непрерывную симуляцию на своем компьютере, которая выдавала виртуальную погоду на один день каждую минуту. Полученные данные были похожи на естественные погодные условия — ничто не повторялось дважды, но явно существовала основная последовательность.

READ  Загадочный вирус Heartland появился у клещей в Джорджии

Однажды зимним днем ​​в начале 1961 года Лоренц решил срезать путь. Вместо того, чтобы начать все целиком, он начал с середины, записывая числа прямо с более раннего отпечатка, чтобы дать машине ее начальные условия. Затем он прошел по коридору, чтобы выпить чашку кофе. Вернувшись через час, он обнаружил, что вместо того, чтобы точно повторять предыдущую версию, новый отпечаток показал, что погода по умолчанию так быстро отличается от предыдущей, что в течение нескольких гипотетических «месяцев» всякое сходство между ними исчезло.

Шесть знаков после запятой хранятся в памяти компьютера. Для экономии места на принте появилось только три. Лоренц вставил более короткие числа и округлил их, предполагая, что разница — тысячные доли тысячных — несущественна, подобно небольшому порыву ветра, который вряд ли сильно повлияет на характеристики погоды в больших масштабах. Но В собственной системе уравнений Лоренца эти небольшие различия оказались катастрофическими.

Это известно как чувствительная зависимость от начальных условий. Позднее Лоренц назвал свое открытие «Эффект бабочки«: Нелинейные уравнения, управляющие погодой, невероятно чувствительны к начальным условиям — взмах крыльев бабочки в Бразилии теоретически может вызвать торнадо в Техасе. Эта метафора особенно уместна. Для дальнейшего исследования Лоренц упростил свою сложную модель погоды, сосредоточив внимание на О конвекции движущейся жидкости в нашей атмосфере. По сути, это газ в твердом прямоугольном ящике с источником тепла внизу и охладителем вверху, где теплый воздух поднимается вверх, а холодный опускается вниз. Он упростил некоторые уравнения гидродинамики и обнаружили, что построение результатов для значений параметров, определенных в трех измерениях, дает необычную форму в форме бабочки.