№11 ноябрь 2024

Портал функционирует при финансовой поддержке Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций.

Выбрать дату в календареВыбрать дату в календаре

Страницы: Пред. 1 ... 531 532 533 534 535 536 537 538 539 540 541 ... 570 След.
Тайная жизнь хаоса, фильм
[QUOTE]Костя пишет:
Никогда «обычная жизнь» не считала, что есть лишь два полюса белого и черного, типа есть лишь порядок и лишь хаос.[/QUOTE] Нет, Костя. Никто и никогда не считал, что хаос может описываться одним/двумя/тремя уравнениями. Никто никогда не догадывался, что он может быть детерминированным, и ни у кого никогда не было критериев для того, чтобы определить, что вот тут хаоса чуть-чуть больше, а вот здесь чуть-чуть меньше. И то "понимание", о котором Вы говорите, возникло у Вас не с рождения, а задним числом, по мере ознакомления со всем этим материалом. И это лишь кажется сейчас, будто оно было давно и всем понятно. Нет, не было. И в понимании всех людей одной [B]сплошной черной областью[/B] (хаоса) была вся та часть дерева Фейгенбаума, где больше одной ветви. Люди не различали деталей в этой картине, и буквально казалось, что сразу после порядка возникает [B]один и тот же[/B] хаос. Даже мне понадобилось заметное количество времени, чтобы донести до Вас суть отличий одного хаоса от другого, а раньше этого и просто не знали. [QUOTE]Костя пишет:
что математика сейчас просто пытается облечь в новую форму старое знание. Кстати, это описываемой уравнением, можно ли понимать это как попытку построения одного инструментария для совокупности из трех[/QUOTE] Нет, Костя, не старое знание, и не этот инструментарий. "Теория хаоса" отвечает на вопрос о том, как именно и при каких условиях из порядка рождается хаос и как в этом хаосе рождается порядок. Это все совершенно новое знание. [QUOTE]Костя пишет:
если Вы сами выберите в качестве примера любую реально существующую систему[/QUOTE] Костя :) Уже в третий раз повторяю - система Лоренца, описывающая простую конвекцию среды в плоском слое (возникновение ветра за счет циркуляции воздуха). Вот Вам реальная система, задавайте вопросы. [QUOTE]Костя пишет:
закон-X «каким образом кучка атомов объединилась в камень» и закон-Y «каким образом кучка атомов объединилась в амебу» - это один и тот же закон нашей Вселенной (X=Y)? [/QUOTE] Да. В первом случае (камень) имеет место падение системы в состояние устойчивого равновесия. Во втором случае это колебания вокруг предельного цикла (точки неустойчивого равновесия) [QUOTE]Костя пишет:
Может тихонько начнем к формулам переходить, страсть мне интересно посмотреть из каких объектов формулки состоят в (конкретных случаях!) теории хаоса.[/QUOTE] Костя, опять у Вас формулки :)
У Вас несколько обыденное представление о том, что из себя представляет та или иная теория. Теория, это не математические формулки в первую очередь, а определенные концепции, которые могут быть воплощены в том или ином виде. Но если Вы очень хотите...
x' = ax (1−x)
Это элементарное уравнение дает дерево Фейгенбаума. Что интересно, следующее уравнение также дает картинку того же типа:
x' = a sin(πх)
И многие другие уравнения тоже. Причем интервалы на них всех будут описываться одной и той же постоянной Фейгенбаума.
Система уравнений Лоренца чуть сложнее - там три уравнения. Но, как я уже и сказал, счастье не в формулах, а в концепциях.
[QUOTE]Костя пишет:
Ветер, раз уж Вы посчитали мой «песок» неприемлемым вариантом, просьба - выберите уже пример.[/QUOTE] Костя, ну я же уже несколько раз писал - смотрите на шестигранники ячеек Бенара на фотографии :)
Тайная жизнь хаоса, фильм
Вот, пожалуйста, интересное исследование на эту тему:

[url=http://www.adv-sci-res.net/6/13/2011/asr-6-13-2011.pdf]M. B. Gavrilov et al.: Sensitivity of a long-range numerical weather forecast model to small changes of model parameters[/url]

Исследуется чувствительность модели к изменению модельных параметров. В результате можно говорить о том, что для увеличения точности долговременных прогнозов имеет смысл учитывать несферичность Земли, вариации силы притяжения между полюсами и экватором, а также положение Луны (в нынешних моделях, разработанных NOAA и используемых по всему миру, этого не делается).
Тайная жизнь хаоса, фильм
[QUOTE]Техрук пишет:
Можно подумать не может быть хауса самоорганизующихся структур. На одном уровне самоорганизация, на другом хаус.[/QUOTE] Так именно об этом речь и идет. [QUOTE]Техник пишет:
Наоборот - теория хаоса говорит о невозможности точного предсказания погоды на длительный период.[/QUOTE] И это тоже. Однако, соль в том, что для описания хаотической динамики необязательно иметь бесконечную систему уравнений, чтобы добиться описания с приемлемой точностью на относительно коротком промежутке времени (зимой порядка двух-трех недель, летом порядка недели и меньше). Если "все делать правильно", в терминах Кости это означает, "действовать в соответствии с теорией хаоса", то можно обойтись небольшим количеством нелинейных уравнений, которые будут давать удовлетворительный результат.
Тайная жизнь хаоса, фильм
[QUOTE]Костя пишет:
Об этом эффекте веками знала обычная жизнь, еще задолго до облечения его в словесную «бабочка»-форму.[/QUOTE] Нет, Костя, Вы путаете несколько простых вещей. "Обычная жизнь" знала о том, что шарик, положенный на макушку небольшой горки, может укатиться на многие метры в сторону лишь от небольшого касания ветерка. Именно об этом и говорит китайская мудрость - если ты не находишься в устойчивом равновесии, то даже снежинка может тебя переломить. Работы же Лоренца и Фейгенбаума говорят совсем о другом.

До них "обычная жизнь" считала, что есть лишь порядок и лишь хаос. Т.е. в отношении картинки дерева Фейгенбаума это означает, что у нее существует лишь левая сторона (абсолютный порядок) и правая сторона (абсолютный хаос). О существовании области между ними в виде динамического хаоса даже никто и не догадывался. Все считали, что хаос - это обязательно нечто сложное, чрезвычайно запутанное, непредсказуемое, и никакой даже относительный порядок там невозможен. Т.е. видели только "черное" рядом с "белым", безо всяких промежуточных градаций. А что в результате оказалось? Оказалось, что хаотическую динамику могут демонстрировать даже весьма простые системы. У Фейгенбаума - это поведение системы, описываемой всего [B]одним[/B] уравнением! Да, там дискретная ситуация, но тем не менее. У Лоренца - всего [B]три[/B] уравнения! А до них считалось, что для этого нужно взять, скажем, миллион уравнений, и только тогда в них появится какой-то хаос. Разницу ощущаете?

Вы вот начали с вопроса - вывела ли наука какую-то математическую формулу, которая отделяет порядок от хаоса. И в тех ответах, которые я Вам давал, как раз и содержится положительный ответ на этот Ваш вопрос. Если раньше никто границы не знал, и полагали, что после порядка где-то там как-то сразу вдруг наступает хаос (и где там граница - кто его знает), то Лоренц с Фейгенбаумом как раз и показали, как одно переходит в другое, и где лежит та самая граница. [QUOTE]Костя пишет:
На сколько % хотя бы теория хаоса (её формула) повысила точность предсказаний погоды?[/QUOTE] Во много раз. Нынешние прогнозы и прогнозы 50-ых годов - это просто небо и земля в буквальном смысле, и дело тут не только в росте вычислительных возможностей, но и качественных изменений в методике их составления.[QUOTE]Костя пишет:
Что я ни как вычитать этот самой ответ на «каким образом объединяются» не могу. Где он, этот образ? Можно для меня Вам ткнуть в него пальчиком?[/QUOTE] Могу. Посмотрите на фотографии ячеек Бенара, где они шестигранниками располагаются в емкости. Это и есть этот самый образ - хаотическое движение молекул сложилось в упорядоченные структуры. Попробую раскрыть для Вас этот ответ. Итак, теория хаоса говорит, что необходимы следующие условия для возникновения порядка-хаоса.

1. Система обязана быть нелинейной. Если отклик просто пропорционален воздействию - никакого "навара" не будет. Нелинейность же позволяет траекториям быстро (хаотически) разбегаться
2. Система должна быть диссипативной (т.е. поглощать энергию). Это требование в определенном смысле противоположно предыдущему - нелинейность быстро разводит траектории в стороны в одних плоскостях, а диссипация сближает их в других - на аттракторе Лоренца это хорошо видно.
3. В системе обязательно должен быть внешний источник энергии. Без него из-за диссипации система просто со временем скатится в одну из точек устойчивого равновесия и застынет (помрет).
4. Помимо 1-3 в системе должны существовать точки неустойчивого равновесия, постоянное скатывание и движение вокруг которых и будет обеспечивать постоянную динамику системы при наличии факторов 1-3.

Эти пункты и являются ответом на вопрос: "каким образом объединяются". В этом смысле жизнь на Земле не является уникальным фактом, а является просто напросто естественным законом нашей Вселенной, то есть законы ее таковы, что жизнь просто обязана постоянно возникать в тех или иных местах Вселенной. То есть она, жизнь, возникает не спонтанно, а в результате сочетания действия перечисленных фактов, и сами законы (особенно пункт 2 - диссипация, сближающий траектории) таковы, что подталкивают системы к формированию в них порядка как более энергетически выгодного состояния.[QUOTE]Костя пишет:
Где тут в воздушных потоках больше хаоса, где его меньше?[/QUOTE] Летом больше, зимой меньше. [QUOTE]Костя пишет:влияет ли на этот воздушный хаос земное притяжение?[/QUOTE] Естественно, именно оно, притяжение, обеспечивает существование неустойчивости - без него не возникало бы тенденции к перемешиванию. [QUOTE]Костя пишет:
тогда отличается ли земной хаос о космического хаоса порожденного в невесомости? Формулка-то одна или разные формулки будут?[/QUOTE] Костя, формулки разные будут, даже если Вы пытаетесь описать движение своей машины по МКАДу или по пересеченной местности. Законы и концепции одни и те же. Формулки - это такой штамп со школьной скамьи, где тупо заставляют заучивать формулы, а не оперировать законами. Формулы - разные. Законы - одни и те же. [QUOTE]Костя пишет:
Недавно появилась новая область, названная хаосом относительности, чтобы описать системы, которые развиваются по законам общей теории относительности... Понимаю, что Вы не специализируетесь в этой области науки.[/QUOTE] Я, в общем-то, как раз по этой теме и защищался. [QUOTE]Костя пишет:
может проще будет, если Вы сами выберете ОДНО ПРИМЕНЕНИЕ теор.хаоса и расскажете именно о нем, ясно, просто и с наглядными примерами (фактами) из реальной жизни[/QUOTE] Ну вот я Вам про Лоренца рассказал. "Применение теории хаоса" позволяет аналитические рассчитать, при каких параметрах в системе возникает неустойчивость (тенденция к тому или иному "перемешиванию"), какого рода качественные изменения происходят при изменении управляющих параметров, рассчитать скорость разбегания траекторий для оценки точности долговременных прогнозов, определить степень влияния вариации тех или иных параметров и т.д.
Тайная жизнь хаоса, фильм
[QUOTE]Костя пишет:
Расскажите хотя бы в двух словах, в общих чертах, для чего эта вещь в нашем быту используется[/QUOTE] Жил да был мальчик Эдвард по фамилии Лоренц. Он не был родственником "того самого" Лоренца, но тоже был очень умным и так хорошо разбирался в математике, что даже окончил Гарвардский университет будучи уже юношей. Именно получение математической специальности привело к тому, что по окончании университета в самый разгар второй мировой войны его отправили расчитывать прогнозы погоды для воздушного корпуса армии США. Эта деятельность настолько его увлекла, что по окончании войны он решил изучать метеорологию, и для этого дополнительно отучился теперь уже в Массачусетском Технологическом институте по данной специальности.

В 50-ых годах, перешагнув возраст Христа и получив достаточно знаний в желанной области, он с удивлением обнаружил, что существующие в метеорологии статистические модели являются линейными, в то время как те атмосферные явления, которые сами модели должны описывать, являются существенно НЕлинейными, а значит все эти модели - просто полная ерунда, и нужно срочно придумывать что-то новое.

Окрыленный этими мыслями, он начал пытаться построить свою новую нелинейную модель, которая уж точно должна была бы быть лучше. С чего нужно было начать? Конечно, с самого простого варианта. Что из себя представляет погода в первую очередь? Какие-то воздушные течения, которые дуют туда-сюда и переносят массу... ну всякой всячины. Раз так, то к ним применимы уравнения гидродинамики, которые хорошо известны, а значит нужно просто взять и правильно применить их для решения задачи. Так в чем же состоит сама задача? Вот есть воздух. Он прозрачен для тепла, поэтому от лучей Солнца нагревается не сам воздух, а поверхность Земли. Сам же воздух нагревается уже от нее. Что происходит дальше с этим теплом? Ну, мы знаем, что чем выше - тем холоднее. То есть тепло от поверхности Земли (которая для воздуха служит источником тепла) будет как-то передаваться вверх, от теплого к холодному. Как? Качественно было понятно, что при малой разнице температур "вверху и внизу" передача тепла будет осуществляться за счет обычной теплопроводности, и сам воздух будет оставаться неподвижным. Но по мере роста разницы температур теплопроводность будет переставать справляться со своей задачей, из-за чего внизу станет скапливаться менее плотный горячий воздух, а вверху - более плотный холодный. Очевидно, такое состояние является неустойчивым и должно в какой-то момент привести к опрокидыванию системы, т.е. перемешиванию слоев воздуха. Именно это все и хотел аналитически описать наш, теперь уже дядя, Эдвард.

Он взял эти самые уравнения гидродинамики, рассмотрел тонкий слой среды с градиентом температуры в ней и силой тяжести, и действительно решил задачу для такого простого конвективного движения. Увы, сама по себе модель оказалась слишком простой и способной описывать лишь самые простые случаи, которые сейчас называются течением Рэлея-Бенара или ячейками Бенара, но тем не менее дала огромный импульс как для развития самой метеорологии, так и для развитии теории хаоса как таковой, поскольку до Лоренца никто ничего подобного не делал.

В придачу несколько картинок:
[img]http://www.imec.msu.ru/content/nio/VanDaik/picture/vd265.jpg[/img]
Картина конвективной неустойчивости силиконового масла в прямоугольном ящике с относительными размерами сторон 10 :4 :1, подогреваемом снизу. Ha снимке (первая полоска валов) видна классическая ситуация Рэлея-Бенара: равномерный нагрев создает валики, параллельные более короткой стороне. Снимок этой дифференциальной интерферограммы сделан сбоку, со стороны длинной стороны, то есть данные конвективные валы идут "вглубь" картинки.

[img]http://www.imec.msu.ru/content/nio/VanDaik/picture/vd266.jpg[/img]
Круговые конвективные ячейки, движимые плавучестью. Силиконовое масло, содержащее алюминиевый порошок, покрыто равномерно охлаждаемой стеклянной пластинкой, исключающей влияние поверхностного натяжения. Круговая граница создает круговые валики. На снимке медное дно равномерно подогревается при условиях, соответствующих числу Рэлея, в 2,9 раза превышающему критическое, что приводит к образованию регулярных валиков.

И, наконец, что мне нравится больше всего: шестиугольные конвективные ячейки.
[img]http://www.imec.msu.ru/content/nio/VanDaik/picture/vd268.jpg[/img]
[img]http://www.imec.msu.ru/content/nio/VanDaik/picture/vd267.jpg[/img]
Конвекция, создаваемая поверхностным натяжением (конвекция Бенара).  Увеличенный примерно в 25 раз снимок демонстрирует гексагональную конвективную структуру в слое силиконового масла глубиной 1 мм при равномерном нагреве снизу и воздействии окружающего воздуха сверху. Если верхняя поверхность свободна, то течение создается главным образом неоднородностями поверхностного натяжения, а не плавучестью, как на предыдущих картинках. Свет, отраженный от алюминиевых хлопьев, демонстрирует подъем жидкости в центре каждой ячейки и ее опускание на краях.
На снимке без увеличения гексагональная структура ячеек приспосабливается к круговой границе. Алюминиевый порошок демонстрирует течение в тонком слое силиконового масла на равномерно нагретой медной пластинке. Маленькая выемка на пластинке приводит к возникновению нерегулярности ячеек в области слева, где образуются ячейки в форме огранки бриллианта. Это показывает, насколько картина чувствительна к малейшим нарушениям регулярности.

Все это описывается моделью Лоренца (в случае, если турбулентность не является развитой, что соответствует большей степени хаотизации динамики), а аттрактор Лоренца - это траектория конвективных валов в фазовом пространстве системы, т.е. направление и скорость вращения самих валов.

Я думаю, излишне говорить, что последние две фотографии демонстрируют картину фотосферной грануляции Солнца
[img]http://galspace.spb.ru/nature.file/20030.file/1.jpg[/img]

Ну а уж про то, что похожие процессы протекают и в атмосфере, и у Вас в чайнике, и в масле на сковородке - даже и говорить излишне.
Тайная жизнь хаоса, фильм
[QUOTE]Костя пишет:
аттрактор Лоренца существует в жизни? дерево Фейгенбаума растет где-нибудь? Можно эти вещи потрогать руками, увидеть глазами?[/QUOTE] Да. Да. Да. [QUOTE]Костя пишет:
Разве нельзя понимать (в моей версии) как «отсутствие закономерности в сравнении расстояний между объектами»?[/QUOTE] Нет. То, о чем говорите Вы, называется просто случайным расположением тел относительно друг друг. А хаос - это понятие динамическое, связанное с "движением". [QUOTE]Костя пишет:
Ветер, может сразу к Белоусовским моргалкам перейдем?[/QUOTE] Давайте лучше задачу Лоренца рассмотрим (это, кстати, другой Лоренц, не тот, который преобразования придумал), она более наглядна. [QUOTE]Костя пишет:
Предлагаю прозрачное состояние раствора далее в разговоре считать хаосом, а состояние желтый считать порядком.[/QUOTE] Нет, Костя. Желтый и белый - это две первых ветки дерева Фейгенбаума. В системе нет равновесия, и она прыгает из одного состояния в другое. И именно процесс перепрыгивания и называется динамическим хаосом.
Тайная жизнь хаоса, фильм
[QUOTE]Костя пишет:
вопрос: «динамический хаос» отличается от просто «хаоса» тем, «динамический хаос» - это процесс (место+время, т.е «время» неотемлемая часть рассматриваемого объекта), а просто «хаос» - это состояние (чисто зафиксированное место, т.е время - или мысленно остановлено или вообще просто неучтено)?[/QUOTE] Нет. Отличие в отсутствии всяких закономерностей. Давайте вернемся к дереву Фейгенбаума. Предположим, что при некотором фиксированном R система может некоторым образом перепрыгивать с одной ветки дерева на другую. Пока R < 3 мы имеем лишь одну ветвь, системе перескакивать некуда, и мы имеем "банальный" порядок. Как только ветвей становится две, система УЖЕ начинает вести себя хаотически, перескакивая с одной ветки на другую. Однако, мы по-прежнему можем говорить о сохранении некоторого порядка, поскольку ветвей всего две, и поскольку мы с большой долей вероятности можем предсказать (рассчитать) на какой ветке мы увидим нашу систему в непосредственно следующий отсчет времени, хотя и не можем сделать этого для десятка таких отсчетов. Теперь переходим к правой части картинки. В ней число веток уже настолько велико, что мы и не в состоянии прогнозировать даже следующее положение системы, и не в состоянии хоть сколько-нибудь определенно сказать, на какой из веток можно будет наблюдать нашу систему. Т.е. слева на дереве Фейгенбаума "банальный" порядок, а справа "банальный хаос". Посередине между ними - динамический хаос (сочетание хаоса и порядка), примером которого всего при двух "ветках" является аттрактор Лоренца.
[QUOTE]Костя пишет:
вопрос: «фотография» любого «динамического хаоса» - это просто «хаос»?[/QUOTE] Нет. "Хаос" - это не только отсутствие формы (Ваша фотография), но и отсутствие закономерностей.
[QUOTE]Костя пишет:
вопрос: если последовательность «фотографий» просто «хаос» начать «крутить на кинопроекторе», то он превратится в уже «динамический хаос»?[/QUOTE] Нет. А вот если ряд случайных фотографий "динамического хаоса" начать "крутить на кинопроекторе" - то это и будет "просто хаос".
[QUOTE]Костя пишет:
вопрос: «динамический порядок» это другой конец (=начало) «динамического хаоса»?[/QUOTE] Нет, в контексте нашего разговора это даже одно и то же.
[QUOTE]Костя пишет:
вопрос1: В разговоре мы будем понимать «фотография динамического хаоса» как подобно бесформенной кучке песка?[/QUOTE] Нет. Подобно аттрактору Лоренца или дереву Фейгенбаума.
Электрическая система организма
[QUOTE] Александр Антонов пишет:
Давление соответствовало высоте 3000 м.[/QUOTE] Кислород то тут ни при чем. Радиоизлучение перегревает луковицы волос и они просто "выгорают" из-за отсутствия должного охлаждения. Получается термоэпиляция.
Электрическая система организма
[QUOTE]Костя пишет:
то, что мы понимаем «мутация в следствии радиации» (когда луч весь организм сразу кроет), «это то, или не то» что имел смыслом в качестве движка товарищ Дарвин в своей «эволюции видов, как недвижимости, так и прочих плавающих, летающих, ползающих и топающих тварей»[/QUOTE] Товарищ Дарвин "имел смыслом" все факторы, в том числе и радиационные. [QUOTE]Костя пишет:
Попадание нейтрино точно в десяточку, в атом (или в чего-то-там, что внутри атома, неважно) - может ли это разовое событие быть причиной того, что мы понимаем «случилась мутация»?[/QUOTE] Гипотетически - может, ровно как и любой другой сбой иной природы во время репликации ДНК.
Электрическая система организма
[QUOTE]Костя пишет:
300 - само по себе пшик, не мощя луч, плюс (точнее минус) тысячакратный, что не между поверхностями лучится[/QUOTE] Костя, понятное дело, что многократные отражения внутри микроволновки увеличают поглощение излучения, но так и речь то шла не о поджарить, а о пороговой чувствительности. Вы, я уверен, более чем уверенно кожей лица/ладони ощущаете излучение киловатной лампочки, которая (ненаправленно!) светит на расстоянии 5-10 метров от Вас. А на поверхность кожи при этом поток излучения значительной меньшей мощности падает, чем те направленные 300 Вт (правда, и поглощается иначе). Здесь иной аспект работает, что СВЧ поглощается не поверхностью, а объемом тела (плотность поглощаемой энергии ниже), плюс избыточное тепло тут же уносится кровью/лимфой. Но, судя по Вашему товарищу, этого вполне было достаточно для возникновения пороговых ощущений. Какие-то модуляции были ниже порога, какие-то были выше. Но в любом случае его порог восприятия оказывался ниже, чем у других, позволяя ему чувствовать казалось бы "невидимое".
Страницы: Пред. 1 ... 531 532 533 534 535 536 537 538 539 540 541 ... 570 След.
Портал журнала «Наука и жизнь» использует файлы cookie и рекомендательные технологии. Продолжая пользоваться порталом, вы соглашаетесь с хранением и использованием порталом и партнёрскими сайтами файлов cookie и рекомендательных технологий на вашем устройстве. Подробнее