Olga Ladyzhenskaya: 3 Inovacije, ki dolgujejo njen brilliance

Grški filozof Pitagora je skoval frazo, "številke vladajo vesolju", in tisoče let kasneje je Olga Ladyzhenskaya sijajni primer te modrosti. Kljub temu, da je bil na črni listi na državni univerzi v Leningradu, je ruski matematik, ki se je upiral, odšel v osupljivo akademsko kariero, katere učinek je mogoče videti v vsem, od video iger do napovedovanja vremena. Google je v četrtek spomnil, kako bi bilo 97. rojstni dan Ladyzhenskaya z Doodle na prvi strani.

Ladyzhenskaya je najbolj znana po svojem delu na dinamiki tekočin, študijskem področju, ki je prevzelo večino svojega časa od leta 1961. Natančneje, z uporabo enačb iz 19. stoletja, znanih kot Navier-Stokesove enačbe, je objavljeno delo Ladyzhenskaya. je uspel destilirati gibanje viskoznih tekočin do peščice spremenljivk. To delo je naredilo gibanje gnjecavih snovi predvidljivo, preboj, na katerega so znanstveniki, inženirji in celo oblikovalci video iger omogočili modeliranje in ponovno ustvarjanje gibanja različnih vrst tekočin.

»Težave, ki so najbližje njenemu srcu … vedno so bile enačbe hidrodinamike, še posebej Navier-Stokesove enačbe, na katere je dala globoke in trajne prispevke,« je zapisal nemški matematik Michael Struwe v svojih dosedanjih dosežkih.

Gibanje tekočin se morda ne zdi divje praktično odkritje, vendar so prodori Ladyzhenskaya pri razvoju enačb Navier-Stokesa privedli do vrste izumov, ki so danes še vedno samoumevni.

3. Napoved vremena

Vsakič, ko se spomniš, da moraš vzeti ta dežnik na poti na vrata, dolguješ majhen dolg.Poznaš tiste vremenske segmente, ki jih vodijo na novicah, ki prikazujejo oblake, ki uporabljajo vrtinčne mase zelene, rumene in rdeče pege, ki se zadržujejo nad Zemljo? Vsesplošno vremensko grafiko, ki jo vidimo na televiziji ali na spletu, napajamo z vrsto enačb dinamike tekočin, od katerih jih je veliko posredovala Ladyzhenskaya.

Računalniški znanstveniki in inženirji programske opreme kodirajo te enačbe, da nenehno izpljunejo nove številke, ki temeljijo na podatkih, ki jim jih posredujejo sateliti, vremenski baloni in podatki, zbrani na meteoroloških zemeljskih postajah. Čeprav nam je sodobna tehnologija, kot je razširjena resničnost, dala vse nove načine za vizualizacijo prihodnjih vremenskih vzorcev, je še vedno hvala za naše razumevanje dinamike tekočin, da so ti inovativni pristopi celo mogoči.

2. Kardiovaskularno modeliranje

Poleg tega, da nam pomaga bolje razumeti svet okoli nas, so Navier-Stokesove enačbe omogočile znanstvenikom, da bolje razumejo začarano tekočino znotraj vsakega človeka: kri.

Možnost modeliranja, kako kri teče skozi naše arterije, srce in številne razpoke našega telesa, je bistvenega pomena za boljše razumevanje bolezni srca in ožilja, ki so bile leta 2017 vodilni vzrok smrti v Združenih državah po podatkih centrov za nadzor bolezni.

Obstaja več raziskovalnih člankov, od katerih so nekateri objavljeni šele leta 2017, ki predlagajo uporabo Navier-Stokesovih enačb za ponovno ustvarjanje pretoka krvi v človeškem telesu. Približno 16 let po smrti Ladyzhenskaya, se njeno delo še vedno uporablja kot temelj za najsodobnejšo znanost.

1. Tekočine v video igrah

Pozni matematik je celo vplival na virtualne svetove. V nekaterih video igrah ali 3D-animiranih animacijah je mogoče vodo ponovno ustvariti z uporabo Navier-Stokesovih enačb, z nekaj manjšimi potezami.

Tehniko so najprej patentirali računalniški znanstveniki na Univerzi Central Florida leta 1996, kasneje pa so jih raziskovalci na Univerzi v Torontu ponovno ustvarili. Obe študiji sta pojasnili, kako rešiti dvodimenzionalne Navier-Stokesove enačbe in nato ponovno preslikati njihove ugotovitve, da bi jih prevedli v 3D. To je omogočilo dinamične digitalne oceane in jezera, ki ne zahtevajo veliko računalniške moči.

"Metoda dosega realistično animacijo tekočine v realnem času z reševanjem fizikalnih zakonov tekočin in izogibanjem obsežnemu 3D izračunavanju dinamike tekočin," piše ekipa UCF.

Vpliv Ladyižneške se je celo premaknil mimo fizičnega sveta.