Những nhà khoa học này đã tạo ra những viên ngọc quý của các dạng lý thuyết hỗn loạn tuyệt vời

Phóng to / Các hình dạng vô chính phủ được in 3D bằng đồng đại diện cho bước đầu tiên trong quá trình chuyển đổi từ hình dạng hỗn loạn sang hình dạng có thể sản xuất được.

F. Bertacchini / PS Pantano / E. Bellotta

Một nhóm các nhà khoa học người Ý đã khám phá ra cách biến đổi hình dạng xoắn phức tạp và tuyệt vời của Lý thuyết hỗn loạn Trong đồ trang sức thực tế, theo lá mới Được đăng trên tạp chí Chaos. Những mảnh này không chỉ đơn giản là lấy cảm hứng từ lý thuyết hỗn loạn. Được tạo trực tiếp từ các nguyên tắc toán học của nó.

Cô nói: “Việc nhìn thấy những hình dạng lộn xộn biến thành đồ trang sức thực sự, lung linh, lấp lánh là một điều tuyệt vời đối với cả nhóm. Việc chạm và đeo chúng cũng rất thú vị”. đồng tác giả Eleonora Bellotta cho biết từ Đại học Calabria. “Chúng tôi nghĩ rằng đó là niềm vui giống như một nhà khoa học cảm thấy khi lý thuyết của cô ấy hình thành, hoặc khi một nghệ sĩ hoàn thành một bức tranh.”

Khái niệm hỗn loạn có thể gợi ý về tính ngẫu nhiên hoàn toàn, nhưng đối với các nhà khoa học, nó đề cập đến các hệ thống quá nhạy cảm với các điều kiện ban đầu đến mức đầu ra của chúng có vẻ ngẫu nhiên, che khuất các quy tắc trật tự nội bộ cơ bản: thị trường chứng khoán, đám đông náo loạn, sóng não trong cơn động kinh, hoặc thời tiết. Trong một hệ thống hỗn loạn, các hiệu ứng nhỏ được khuếch đại bởi sự lặp lại cho đến khi hệ thống trở nên tới hạn. Nguồn gốc của lý thuyết hỗn loạn ngày nay dựa trên một khám phá tình cờ vào những năm 1960 bởi một nhà toán học trở thành nhà khí tượng học Edward Lorenz.

READ  Đừng bỏ lỡ bức ảnh tuyệt vời này về một lỗ đen đang nổ tung

Lorenz tin rằng sự ra đời của máy tính đã tạo cơ hội kết hợp toán học và khí tượng học để dự báo thời tiết tốt hơn. Ông bắt đầu xây dựng một mô hình toán học về thời tiết bằng cách sử dụng một tập hợp các phương trình vi phân giải thích những thay đổi về nhiệt độ, áp suất, tốc độ gió và những thứ tương tự. Sau khi đã có hệ thống xương của mình, anh ấy sẽ chạy một mô phỏng liên tục trên máy tính của mình, mô phỏng này sẽ tạo ra thời tiết ảo cho một ngày trong mỗi phút. Dữ liệu thu được giống như các kiểu thời tiết diễn ra tự nhiên – không có gì xảy ra hai lần theo cùng một cách, nhưng rõ ràng có một trật tự cơ bản.

Một ngày mùa đông đầu năm 1961, Lorenz quyết định đi đường tắt. Thay vì bắt đầu toàn bộ, anh ấy bắt đầu giữa chừng, viết thẳng các con số từ bản in trước đó để cung cấp cho máy các điều kiện ban đầu. Sau đó anh đi xuống hành lang để uống một tách cà phê. Khi anh ấy quay lại một giờ sau đó, anh ấy thấy rằng thay vì lặp lại chính xác phiên bản trước đó, bản in mới cho thấy thời tiết mặc định khác với mẫu trước đó rất nhanh, đến nỗi trong vòng vài “tháng” giả định, tất cả sự giống nhau giữa hai phiên bản đã biến mất.

Sáu chữ số thập phân được lưu trữ trong bộ nhớ của máy tính. Để tiết kiệm không gian trên bản in, chỉ có ba xuất hiện. Lorenz đã chèn những con số ngắn hơn và làm tròn, cho rằng sự khác biệt – một phần nghìn – là không quan trọng, tương tự như một luồng gió nhỏ không có khả năng ảnh hưởng nhiều đến các đặc điểm thời tiết trên quy mô lớn. Nhưng mà Trong hệ phương trình riêng của Lorenz, những khác biệt nhỏ này tỏ ra tai hại.

Điều này được gọi là sự phụ thuộc nhạy cảm vào các điều kiện ban đầu. Lorenz sau này gọi khám phá của mình là “Các hiệu ứng cánh bướm“: Các phương trình phi tuyến tính chi phối thời tiết có độ nhạy đáng kinh ngạc đối với các điều kiện ban đầu—rằng một con bướm đập cánh ở Brazil về mặt lý thuyết có thể gây ra một cơn lốc xoáy ở Texas. Phép ẩn dụ đặc biệt thích hợp. Để điều tra thêm, Lorenz đã đơn giản hóa mô hình thời tiết phức tạp của mình, tập trung vào về Sự đối lưu của một chất lỏng lăn trong bầu khí quyển của chúng ta: Về cơ bản, một chất khí trong một hộp hình chữ nhật đặc có nguồn nhiệt ở phía dưới và bộ làm mát ở phía trên, trong đó không khí ấm bốc lên phía trên và không khí lạnh chìm xuống phía dưới. Ông đã đơn giản hóa một số phương trình động lực học chất lỏng và nhận thấy rằng việc vẽ biểu đồ kết quả của các giá trị tham số Được xác định theo ba chiều sẽ tạo ra một hình dạng con bướm khác thường.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *