کشف ónی در فیزیک سیالات وقتی آشوب به نظم تبدیل میشود, آشفتگی همواره با مفاهیمی چون بینظمی، عدم پیشبینیپذیری و فقدان کنترل در ذهن ما حک شده است؛ از گردبادهای مهیب تا جریانهای جوشان آب. اما تحقیقهای اخیر نشان میدهد این بینظمیِ ظاهری میتواند در شرایط خاص، نظمی پنهان و شگفتانگیز را آشکار سازد. نگاهی نوین به پدیده آشفتگی سیالات دانشمندان قرنها است که در پی حل معماه ماهیت توربولانس در سیالاتند.
این پدیده که در رودخانهها، ابرها و حتی درونی زمین بروز میکند، همچنان یکی از چالشهای پیچیده فیزیک محسوب میشود. اکنون محققان دانشگاه نیویورک، با الهام از مکانیزم چرخش هسته زمین، آزمایشی نوآورانه طراحی کردهاند که اثبات میکند آشفتگیهای سیال پتانسیل اثبات نظمی نهان را در خود دارند. این دستاورد نه تنها درک ما از فیزیک بنیادین را دگرگون میکند، بلکه کاربردهای گستردهای در مهندسی، هوافضا و علوم زمین دارد.
راز هسته زمین چگونه مبنای یک فیزیکی شد؟ تیم محققان از یک محفظه استوانهای پر از آب استفاده کردند تا جریانهای همرفتی رایلی-بنارد را شبیهسازی نمایند. با گرم کردن کف محفظه، پدیده همرفت ایجاد گردید؛ اما نکته کلیدی، معلق کردن یک صفحه مستطیلی متحرک در میان سیال بود که میتوانست به آزادی در به گرفته شود.
نتیجه شگفتانگیز از بینظمی به نظم منظم برخلاف پیشبینیهای اولیه که حرکات تصادفی و نامنظم را انتظار میکشیدند، محققان شاهد چرخش منظم و متناوب صفحه در دو جهت متضاد (ساعتگرد و پادساعتگرد) شدند. شاید نکته دلانگیزتر این باشد که این جهت چرخش میتوانست تحت تأثیر نوسانات آشوبناک، دچار تغییر ناگهانی گردد.
دکتر جان ژانگ، رهبر تیم تحقیق، بیان میدارد ما منتظر عمیقتر شدن بینظمی بودیم، اما سیستم به شکلی شگفتانگیز به سمت یک الگو قابل پیشبینی و منظم حرکت کرد. این کشف کلید درک مکانیزمهای حاکم بر چرخش هسته جامد زمین در میان لایه مذاب خارجی است. پیامدهای علمی و کنولوژیک این کشف این پژوهش افقهای تازهای برای کنترل و هدایت آشفتگیها گشوده است.
کاربردهای بالقوه شامل موارد زیر میشود علوم زمین درک دقیقتر دینامیک هسته زمین و تأثیر بر میدان مغناطیسی سیاره. مهندسی و هوافضا کنترل جریانهای توربولانسی در موتورهای جت و بهینهسازی طراحیهای آیرودینامیکی. فیزیک سیالات مدلسازی رفتار مایعات و گازها از مقیاس آزمایشگاهی تا پدیدههای طبیعی مقیاس بزرگ. آیا مهار آشوب در دسترس علم قرار گرفته است؟
یافتهها نشان میدهند که پدیدههای آشوبناک سیالی، در شرایط مرزی خاص، قابلیت نظمیابی و کنترلپذیری را دارا هستند. این پیشرفت نه تنها دانش بنیادین را عمیقتر میسازد، بلکه امید را برای کنترل بهتر جریانهای آشفته در صنایع، اتمسفر و باطن زمین زنده نگه میدارد. آیا این نخستین گام در مسیر فاتحانه شدن بر آشوب است؟ پاسخ به این پرسش در آینه آینده علم نهفته است.
اخبار ورزشی اخبار پزشکی اخبار اقتصادی اخبار فرهنگی اخبار کسبوکار اخبار فناوری
