Теорията на хаоса дава ключ към капризите на ветрове и морски течения
Нерядко се случва заради повреда, немарливост или злонамерено кораби да изхвърлят петролни артикули или други замърсители по-близо или по-далече в морето. Има вид съответното леке да се разсее бързо под действието на вълните и вятъра и концентрацията на нездравословните субстанции да стане безвредна.
Но за какво от време на време следата остава компактна и изскача на брега с цялата си поразяваща мощ?
В тази полуда има някаква система,
твърди Полоний по адрес на умопомрачения датски принц Хамлет. Но едвам неотдавна учените се пробват да намерят смисъл в безпорядъка, прилагайки един от най-странните математически принадлежности – теорията на хаоса.
В случая използването й е изцяло целесъобразно – морето, изключително в крайбрежните заливи, се плиска под въздействието на толкоз разнообразни фактори, че хаотичността там е просто по определение. И в случай че две шамандури се хвърлят единствено на метри една от друга, нищо не подсигурява, че ще плават дружно. Едната може бързо да се окаже на плажа, а другата – да поеме към далечни земи.
Учените обаче към този момент се ориентират в тази лотария. От 2000 година насам теоретичен екип следи теченията в калифорнийския залив Монтерей (южно от Сан Франциско). И са разкрили, че комплицираните му, преплетени и сякаш безпорядъчни течения съставляват
конструкция, направляваща методите на разпространяване на плаващите предмети.
С времето тази конструкция се трансформира, което води до в допълнение комплициране у наблюдаващия. Но и в тези промени има закономерности.
Изследователите употребявали високочестотен радар, който проследявал скоростта и посоката на движещите се водни маси. Данните от него се обработвали от свръхбързи компютри. Така те разкрили „ скелета ” на залива Монтерей, който определял дали плаващите боклуци да се мотаят из него, или да поемат към Тихия океан.
За решаването на тази задача доста спомогнал напредъкът, реализиран през последните години в идентифицирането и „ снимането ” на механиката на флуидите (течности и газове), както и в съставянето на модели за държанието на тела, попаднали в тези потоци.
Откритите в залива Монтерей закономерности помогнали на учените да открият други сходни структури –
както в океаните, по този начин и в атмосферата, даже в човешкото тяло.
С тяхна помощ те съумели да обяснят някои наболели загадки в избрани места по света – да вземем за пример за какво към някои летища турбуленцията постоянно изненадва водачи и пасажери. Създадените от тях модели към този момент се изследват деликатно от автомобилната и здравната промишленост – с тяхна помощ аеродинамиката на колите може би занапред ще заслужи името си, а изкуствените сърца и сърдечни клапи още повече ще се приближат до естествените оригинали.
Лагранжови кохерентни структури – това е името на „ скелетите ”, които се обрисуват като един от огромните научни пробиви през днешния ден (по името на Жозеф Лагранж, италиански математик и физик от 18.-19. век). Интересът към тях е голям - те не са просто куп уравнения, само че и изцяло наблюдаеми феномени - с тях към този момент се занимават освен теоретици, само че и пробната просвета.
Играта на теченията притегля мислителите епохи наред. Преди пет века
Леонардо да Винчи скицира завихрянията,
които вижда в реките, както и въртопите от кръв, които си показва в аортната сърдечна клапа. Всички сме наясно какъв брой непредсказуем е пътят на предмети, попаднали в тези вихри. Защото самите структури на теченията се променят с времето.
Понятието за тези структури поражда от математическата доктрина за динамичните системи, с която се проучват комплицирани, изменящи се с времето феномени. Лагранжовите структури са невидими, тъй като постоянно съществуват като разграничителни линии сред елементи от потока, които се движат с разнообразни скорости и в разнообразни направления. В океана две капки вода може да са съседи в такива потоци – с течение на времето те може да се отдалечат на километри. Но тези невидими процеси несъмнено не са химерни математически абстракции.
За да намерят структурите в потока, учените го преглеждат
не от точката на непряк наблюдаващ, а от тази на капка или парченце,
повлечена от придвижването. В лабораториите те осветяват такива частици с лазерни лъчи и по този начин снимат скоростта и траекторията им с бързодействащи цифрови камери – все едно че наблюдават картечна пукотевица с трасиращи патрони. В атмосферния океан се работи със упоменатите радари, лазерни детектори, балони-шамандури и спътници. С магнитен резонанс пък се наблюдават комплицираните пътища на кръвта в човешкото тяло.
