Ci naukowcy stworzyli klejnoty niesamowitych form teorii chaosu

Zespół włoskich naukowców odkrył sposób na przekształcenie niesamowitych i skomplikowanych skręconych kształtów Teoria chaosu W rzeczywistej biżuterii, zgodnie z nowy liść Opublikowano w Chaos Journal. Te prace nie są po prostu inspirowane teorią chaosu. Stworzony bezpośrednio z jego matematycznych zasad.

„Obserwowanie niechlujnych kształtów przekształconych w prawdziwą fizyczną biżuterię, mieniącą się i mieniącą, było wielką gratką dla całego zespołu. Bardzo ekscytujące było także dotykanie i noszenie ich” – mówi. powiedziała współautorka Eleonora Bellotta z Uniwersytetu w Kalabrii. „Uważamy, że jest to ta sama przyjemność, jaką odczuwa naukowiec, gdy jego teoria nabiera kształtu lub gdy artysta kończy malowanie”.

Pojęcie chaosu może sugerować całkowitą przypadkowość, ale dla naukowców odnosi się do systemów tak wrażliwych na warunki początkowe, że ich wyniki wydają się przypadkowe, zaciemniając podstawowe wewnętrzne reguły porządku: giełda, zamieszki, fale mózgowe podczas napadu padaczkowego lub pogoda. W chaotycznym systemie małe efekty są wzmacniane przez powtarzanie, aż system stanie się krytyczny. Korzenie dzisiejszej teorii chaosu opierają się na Nieoczekiwane odkrycie w latach sześćdziesiątych XX wieku przez matematyka, który został meteorologiem Edwarda Lorenza.

Lorenz uważał, że pojawienie się komputerów umożliwiło połączenie matematyki i meteorologii w celu lepszego prognozowania pogody. Postanowił zbudować matematyczny model pogody za pomocą zestawu równań różniczkowych, które uwzględniały zmiany temperatury, ciśnienia, prędkości wiatru i tym podobne. Kiedy już umieści swój układ szkieletowy, będzie przeprowadzał ciągłą symulację na swoim komputerze, która generowałaby wirtualną pogodę dla jednego dnia co minutę. Otrzymane dane były jak naturalnie występujące wzorce pogodowe — nic nie zdarzyło się dwa razy w ten sam sposób, ale wyraźnie istniała podstawowa kolejność.

Pewnego zimowego dnia na początku 1961 roku Lorenz zdecydował się pójść na skróty. Zamiast zaczynać od całości, zaczął od połowy, zapisując liczby prosto z wcześniejszego wydruku, aby nadać maszynie warunki początkowe. Potem poszedł korytarzem napić się kawy. Kiedy wrócił godzinę później, stwierdził, że zamiast dokładnie powtarzać poprzednią wersję, nowy wydruk pokazywał domyślną pogodę tak szybko odbiegającą od poprzedniego wzorca, że ​​w ciągu kilku hipotetycznych „miesięcy” zniknęło wszelkie podobieństwo między nimi.

W pamięci komputera zapisanych jest sześć miejsc po przecinku. Aby zaoszczędzić miejsce na wydruku, pojawiły się tylko trzy. Lorenz wstawił krótsze liczby i zaokrąglił, zakładając, że różnica – jedna część na tysiąc – jest nieistotna, podobnie jak mały podmuch wiatru, który raczej nie będzie miał większego wpływu na warunki pogodowe na dużą skalę. Jednak We własnym układzie równań Lorenza te niewielkie różnice okazały się katastrofalne.

Jest to znane jako czuła zależność od warunków początkowych. Lorenz później nazwał swoje odkrycie „Efekt motyla„: Nieliniowe równania rządzące pogodą są niezwykle wrażliwe na warunki początkowe — motyl machający skrzydłami w Brazylii mógłby teoretycznie wywołać tornado w Teksasie. Metafora jest szczególnie trafna. Aby zbadać dokładniej, Lorenz uprościł swój złożony model pogody, skupiając się o konwekcji płynu toczącego się w naszej atmosferze: Zasadniczo gaz w solidnym prostokątnym pudełku ze źródłem ciepła na dole i chłodnicą na górze, gdzie ciepłe powietrze unosi się do góry, a zimne powietrze opada na dół. Uprościł niektórych równań dynamiki płynów i okazało się, że wykreślenie wyników dla wartości parametrów zdefiniowanych w trzech wymiarach dało niezwykły kształt w kształcie motyla.