Ольга Ладиженська: 3 Інновації, які заборгували її блиску

Грецький філософ Піфагор винайшов фразу «числа керують Всесвітом», а тисячі років по тому Ольга Ладиженська є яскравим прикладом цієї мудрості. Незважаючи на те, що в чорному списку ленінградського державного університету, російський математик, що кинув виклик, продовжив приголомшливу академічну кар'єру, вплив якої можна побачити в усьому: від відеоігор до прогнозування погоди. У четвер четверга Google відзначив, що напередодні Doodle була би 97-й день народження Ладиженської.

Ладиженська відома своєю роботою з динаміки рідини, що займає більшу частину свого часу, починаючи з 1961 року. Зокрема, використовуючи набір рівнянь 19-го століття, відомих як рівняння Нав'є-Стокса, опубліковані роботи Ладиженської був здатний дистилювати рух в'язких рідин до кількох змінних. Ця робота зробила рух клейких речовин передбачуваним, прорив, який давав можливість вченим, інженерам і навіть дизайнерам відеоігор моделювати і відтворювати рух різних видів рідин.

"Найбільш близькими до її серця проблемами завжди були рівняння гідродинаміки, зокрема, рівняння Нав'є-Стокса, до яких вона зробила глибокі і довготривалі внески", - писав німецький математик Майкл Струве про свої досягнення.

Рух рідин може здатися не дуже дико практичним відкриттям, але прориви Ладиженської в розробці рівнянь Нав'є-Стокса призвели до низки винаходів, які сьогодні все ще сприймаються як належне.

3. Прогнозування погоди

Кожного разу, коли ви пригадуєте захопити цей парасольку на виході з дверей, ви маєте малий борг перед Ладиженською.Ви знаєте ті сегменти погоди, які вони запускають по новинах, які зображують хмари з використанням закрученої маси зелених, жовтих і червоних крапель, що витає над Землею? Широко поширена графіка погоди на телебаченні або в Інтернеті використовується за допомогою ряду рівнянь динаміки рідини, багато з яких були висунуті Ладиженською.

Комп'ютерні вчені та інженери програмного забезпечення кодують ці рівняння, щоб постійно випускати нові цифри на основі даних, що надходять їм супутниками, погодними повітряними кулями і даними, зібраними з метеорологічних наземних станцій. Незважаючи на те, що сучасні технології, такі як доповнена реальність, дали нам всі нові способи візуалізації майбутніх моделей погодних умов, однак, завдяки нашому розумінню рідинної динаміки, ці інноваційні підходи навіть можливі.

2. Моделювання серцево-судинної системи

Крім допомоги нам краще зрозуміти навколишній світ, рівняння Нав'є-Стокса дозволили вченим краще зрозуміти порочну рідину всередині людини: кров.

Можливість моделювати те, як кров протікає через наші артерії, серце, і багато тріщин нашого організму, має важливе значення для того, щоб допомогти нам краще зрозуміти серцево-судинні захворювання, які були провідною причиною смерті в Сполучених Штатах у 2017 році за даними Центрів контролю захворювань.

Були проведені численні дослідження, деякі з яких опубліковані до 2017 року, і пропонують використовувати рівняння Нав'є-Стокса для відтворення кровотоку в людському тілі. Приблизно через 16 років після смерті Ладиженської, її роботи все ще використовуються як основа для новітніх наукових досліджень.

1. Рідини у відеоіграх

Покійний математик навіть мав вплив на віртуальні світи. Вода в певних відеоіграх або 3D-анімація може бути відтворена за допомогою рівнянь Нав'є-Стокса, з деякими незначними змінами.

Спочатку технологія була запатентована комп'ютерними вченими в Університеті Центральної Флориди в 1996 році, а пізніше була відтворена дослідниками в Університеті Торонто. Обидва дослідження пояснили, як вирішити двовимірні рівняння Нав'є-Стокса, а потім повторно зіставити їхні знахідки, щоб перевести їх у 3D. Це дозволило динамічно виглядати цифрові океани і озера, не вимагаючи багато обчислювальної потужності.

"Метод забезпечує реалістичну анімацію рідини в реальному часі, вирішуючи фізичні закони регулювання рідин, але уникаючи обширних обчислень 3D-рідини", - пише команда UCF.

Вплив Ладиженської навіть перемістився за межі фізичного світу.