Olga Ladyzhenskaya: 3 inovácie, ktoré dlhujú dlh k jej brilancii

Grécky filozof Pythagoras razil frázu „čísla vládnu vesmíru“ a tisíce rokov neskôr je Olga Ladyzhenskaya žiarivým príkladom tejto múdrosti. Napriek tomu, že je na čiernej listine z Leningradskej štátnej univerzity, vzdorujúci ruský matematik pokračoval v ohromujúcej akademickej kariére, ktorej vplyv možno vidieť vo všetkom, od videohier až po predpovedanie počasia. Spoločnosť Google si vo štvrtok pripomenula, čo by bolo 97. narodeniny Ladyzhenskaya s prednou stránkou Doodle.

Ladyzhenskaya je najznámejšia svojou prácou na dynamike tekutín, študijným odborom, ktorý zabral väčšinu svojho času počnúc rokom 1961. Konkrétne, použitím súboru rovníc z 19. storočia známych ako Navier-Stokesove rovnice, publikované dielo Ladyzhenskaya bol schopný destilovať pohyb viskóznych tekutín až na niekoľko premenných. Táto práca spôsobila predvídateľnosť pohybu chúlostivých látok, prielom, ktorý umožnil vedcom, inžinierom a dokonca aj dizajnérom videohier modelovať a znovu vytvárať rôzne druhy kvapalín.

"Problémy najbližšie k jej srdcu … vždy boli rovnice hydrodynamiky, najmä Navier-Stokesove rovnice, ku ktorým sa podieľala na hlbokých a trvalých príspevkoch," napísal nemecký matematik Michael Struwe v prepočte svojich úspechov.

Pohyb tekutín sa nemusí zdať ako veľmi praktický objav, ale prielomy Ladyzhenskaya vo vývoji Navier-Stokesových rovníc viedli k sérii vynálezov, ktoré sa dnes považujú za samozrejmosť.

3. Predpoveď počasia

Zakaždým, keď si spomeniete na to, že si vezmete dáždnik na cestu von, Ladyzhenskaya je dlžná.Viete, že tie segmenty počasia, ktoré bežia na správach, ktoré zobrazujú oblačné záplaty, využívajú víriace masy zelených, žltých a červených kvapiek, ktoré sa vznášajú nad Zemou? Všadeprítomná meteorologická grafika, ktorá je viditeľná v televízii alebo online, je poháňaná radom tekutinovo-dynamických rovníc, z ktorých mnohé boli rozšírené o Ladyzhenskaya.

Počítačoví vedci a softvéroví inžinieri kódujú tieto rovnice, aby neustále vylievali nové čísla na základe údajov, ktoré im poskytujú satelity, meteorologické balóny a údaje získané z meteorologických pozemných staníc. Kým moderná technológia ako rozšírená realita nám dala všetky nové spôsoby, ako si predstaviť budúce modely počasia, stále je to vďaka nášmu pochopeniu dynamiky tekutín, že tieto inovatívne prístupy sú dokonca možné.

2. Kardiovaskulárne modelovanie

Okrem toho, že nám pomohli lepšie pochopiť svet okolo nás, Navier-Stokesove rovnice umožnili vedcom lepšie porozumieť zlej tekutine vo vnútri každého človeka: krvi.

Byť schopný modelovať, ako prúdi krv cez naše tepny, srdce a mnoho štrbín nášho tela, je nevyhnutný pre lepšie pochopenie kardiovaskulárnych ochorení, ktoré boli hlavnou príčinou smrti v Spojených štátoch v roku 2017 podľa Centra pre kontrolu chorôb.,

Tam boli viaceré výskumné práce, niektoré z nich publikované ako nedávno ako 2017, ktoré navrhujú pomocou Navier-Stokes rovnice obnoviť prietok krvi v ľudskom tele. Približne 16 rokov po smrti Ladyzhenskaya sa jej práca stále používa ako základ pre špičkovú vedu.

1. Kvapaliny vo videohrách

Neskorší matematik mal dokonca vplyv na virtuálne svety. Voda v niektorých videohrách alebo 3D animáciách môže byť znovu vytvorená pomocou Navier-Stokesových rovníc, s malými vylepšeniami.

Táto technika bola po prvýkrát patentovaná počítačovými vedcami na University of Central Florida v roku 1996 a neskôr znovu vytvorená výskumníkmi na University of Toronto. Obe štúdie vysvetlili, ako vyriešiť dvojrozmerné Navier-Stokesove rovnice a potom ich mapovať a preložiť do 3D. To umožnilo dynamicky vyzerajúce digitálne oceány a jazerá bez toho, aby bolo potrebné veľa výpočtového výkonu.

„Metóda dosahuje realistickú animáciu v reálnom čase pomocou riešenia fyzikálnych riadiacich zákonov tekutín, ale vyhýba sa rozsiahlemu výpočtu 3D dynamiky tekutín,“ píše tím UCF.

Vplyv Ladyzhenskaya sa dokonca posunul okolo fyzického sveta.