Olga Ladyzhenskaya: 3 inovace, které dluží její dluh

Řecký filozof Pythagoras vytvořil frázi „čísla vládnou vesmíru“ a tisíce let později je Olga Ladyzhenskaya zářivým příkladem této moudrosti. Navzdory tomu, že je na černé listině z Leningradské státní univerzity, vzdorující ruský matematik pokračoval v ohromující akademické kariéře, jejíž dopad lze vidět ve všem, od videoher až po předpovědi počasí. Google si ve čtvrtek připomněl, že by to bylo 97. narozeniny Ladyzhenskayi s úvodní stránkou Doodle.

Ladyzhenskaya je nejlépe známý pro její práci na dynamice tekutin, pole studia, které začalo většinu z jejího času začínat v 1961. Specificky, tím, že používá soubor 19. staletých rovnic známých jako Navier-Stokes rovnice, Ladyzhenskaya publikoval práci. byl schopen destilovat pohyb viskózních tekutin až na několik proměnných. Tato práce dělala pohyb gooey substancí předvídatelný, průlom, který pokračoval dovolit vědce, inženýry, a vyrovnat videoherní návrháře modelovat a obnovovat pohyb různé druhy kapalin.

„Problémy nejblíže jejímu srdci… vždy byly rovnice hydrodynamiky, zejména Navierovy-Stokesovy rovnice, k nimž přispěla hlubokými a trvalými příspěvky,“ napsal německý matematik Michael Struwe ve svém příběhu.

Pohyb kapalin nemusí vypadat jako divoce praktický objev, ale průlomy Ladyzhenskaya ve vývoji Navier-Stokesových rovnic vedly k řadě vynálezů, které jsou dnes považovány za samozřejmost.

3. Předpověď počasí

Pokaždé, když si vzpomenete, že si vezmete ten deštník na cestě ven ze dveří, dlužíte Ladyzhenskayině malý dluh.Znáte ty meteorologické segmenty, které běží na zprávách, které zobrazují oblačné zázraky pomocí vířivých hmot zelených, žlutých a červených kuliček, které se vznáší nad Zemí? Všudypřítomná meteorologická grafika viděná v televizi nebo online je poháněna řadou rovnic pro dynamiku tekutin, z nichž mnohé pokročila Ladyzhenskaya.

Počítačoví vědci a softwaroví inženýři tyto rovnice kódují tak, aby neustále vypouštěli nová čísla na základě údajů, které jim poskytují satelity, meteorologické balónky a data získaná z meteorologických pozemních stanic. Zatímco moderní denní technologie, jako je rozšířená realita, nám daly všechny nové způsoby, jak si představit budoucí modely počasí, je to stále ještě částečně díky našemu chápání dynamiky tekutin, že tyto inovativní přístupy jsou dokonce možné.

2. Kardiovaskulární modelování

Kromě toho, že nám pomáhá lépe porozumět světu kolem nás, Navier-Stokesovy rovnice umožnily vědcům lépe porozumět zlé tekutině uvnitř každého člověka: krve.

Schopnost modelovat, jak krev proudí našimi tepnami, srdcem a mnoha tělními štěrbinami našich těl, je nezbytná pro lepší pochopení kardiovaskulárních onemocnění, která byla hlavní příčinou úmrtí ve Spojených státech v roce 2017 podle Centra pro kontrolu nemocí.

Tam bylo několik výzkumných prací, někteří je publikoval jak nedávno jako 2017, to navrhnout použití Navier-Stokes rovnice obnovit krevní tok v lidském těle. Zhruba 16 let po smrti Ladyzhenskaya je její práce stále využívána jako základ pro špičkovou vědu.

1. Kapaliny ve videohrách

Pozdní matematik měl dokonce vliv na virtuální světy. Voda v určitých videohrách nebo 3D animacích může být znovu vytvořena pomocí Navier-Stokesových rovnic, s některými menšími vylepšeními.

Tato technika byla poprvé patentována počítačovými vědci na University of Central Florida v roce 1996 a později znovu vytvořena výzkumníky na University of Toronto. Obě studie vysvětlily, jak řešit dvourozměrné Navier-Stokesovy rovnice, a pak znovu mapovat jejich nálezy tak, aby je převedly do 3D. To umožnilo dynamicky vypadající digitální oceány a jezera, aniž by to vyžadovalo mnoho výpočetního výkonu.

„Metoda dosahuje realistické animace v reálném čase pomocí řešení fyzikálně platných zákonů tekutin, ale vyhýbá se rozsáhlému výpočtu dynamiky 3D tekutin,“ píše tým UCF.

Vliv Ladyzhenskaya se dokonce posunul kolem fyzického světa.