Как утверждают некоторые философы, порядок возникает из хаоса. Не все верят в это, но в данном случае их слова оказались верны. Турбулентная жидкость, например, может спонтанно формировать упорядоченные паттерны - параллельные линии.
Хотя физики уже наблюдали за подобным феноменом экспериментально, в этот раз они смогли объяснить, как это происходит, используя фундаментальные уравнения гидродинамики, что позволило им подойти чуть ближе к пониманию данного процесса.
В условиях лаборатории, жидкость находящуюся между двумя параллельными пластинами, которые начинают двигаться в противоположных направлениях приводили в состояние хаотичного движения или турбулентности. Однако, чуть позже турбулентность затухает и жидкость начинает двигаться ровными линиями.
"Вы получаете упорядоченную структуру из полного хаоса", - говорит соавтор исследования, Тобиас Шнейдер, профессор Швейцарского государственного технологического института, - "этот очень странный и запутанный процесс, завораживал ученых очень долгое время".
Теоретически решение данного вопроса спрятано в фундаментальном уравнении гидродинамики, а именно в уравнениях Навьера-Стоукера. Однако эти равенства чрезвычайно сложны для решения и анализа и поэтому не случайно включены в список проблем, за решение которых назначена премия в 1 миллион долларов. Поэтому до этого момента ни кто не мог понять, как эти равенства предсказывают появление упорядоченных паттернов в жидкости.
Однако Шнейдер с коллегами решили использовать комбинационный метод решения проблемы, сочетающий компьютерную симуляцию и теоретический подсчет, чтобы найти "очень точное решение" этих уравнений, которые бы математически описывали каждый шаг преобразования хаоса в упорядоченный структуры.
Иными словами они разделили хаотическое движение массы воды на отдельные составные участки и нашли решение к каждому из них. "Оказалось, что здесь нет никакой мистики", - заявил профессор Шнейдер, - "здесь работают только стандартные уравнения описывающие течение жидкости".
Понимание данного вопроса очень важно, в свете того, что оно показывает как появление турбулентного движения жидкости в окружении покоящейся массы известное под название "ламинарный поток", взаимодействует друг с другом и что из всего этого получается.
Единственно, что такое движение не наблюдается в ественных условиях, как например турбулентность в воздухе. Поэтому следующий шаг, запланированный учеными, провести измерения в естественных условиях. "Только через понимание простейших движений жидкости мы сможем понять более сложные комплекты типа турбулентности, которая существует везде вокруг нас", - говорит Тобиас.
