Sissejuhatus
Meduusid, kes liiguvad läbi merede õrnalt oma kotitaolisi kehasid pulseerides, ei pruugi omada palju saladusi, mis iniminsenere huvitaksid. Kuid nii lihtsad kui olendid ka pole, on meduusid meisterlikud ümbritseva vee voolu ära kasutama ja kontrollima, mõnikord üllatavalt tõhusalt. Sellisena kehastavad nad keerulisi lahendusi vedeliku dünaamika probleemidele, millest insenerid, matemaatikud ja teised spetsialistid saavad õppida. John Dabiri, California Tehnoloogiainstituudi mehaanika- ja kosmosetehnika ekspert, räägib selles osas Steven Strogatziga sellest, mida meduusid ja muud veeloomad võivad meile õpetada allveelaevade disaini, tuuleturbiinide optimaalse paigutuse ja tervete inimsüdamete kohta.
Kuulake edasi Apple Podcastid, Spotify, Google Podcastid, Stitcher, Häälestama või oma lemmik taskuhäälingusaadete rakenduse või saate seda teha voogesitage seda Quanta.
Ümberkirjutus
Steven Strogatz (00:03): Mina olen Steve Strogatz ja see on Rõõm miks, taskuhäälingusaade Quanta Magazinemis viib teid praeguste suurimate vastamata küsimusteni matemaatikas ja loodusteadustes.
(00:14) Inimesed räägivad, et bioloogia on suurepärane õpetaja inseneridele. Mõelge vaid sellele, mida lendlev kotkas meile aerodünaamika kohta õpetada võib. Minu tänane külaline arvas, et meduus oleks õpetlik asi, mida suveks inseneripraktikaks õppida. Ja aastaid hiljem uurib ta endiselt meduusid, et saada palju teavet, mida neil on selle episoodi teemaks vedeliku dünaamika kohta.
(00:36) Mida võib meduuside ja kalaparvede liikumine meile õhu, vee ja isegi vere liikumise kohta õpetada? Uurides kalaparvede koosliikumise matemaatikat, on meie tänane külaline suutnud välja mõelda, kuidas paigutada tuulikuid puhta energia tõhusamaks tootmiseks. Kuid see pole veel kõik. Selgub, et see, kuidas millimallikas ujub, võib meid teavitada isegi inimese südame tervisest. Ja meduusid on õpetanud meile uusi nippe veealuse tõukejõu kohta, mis võib olla kasulik uue põlvkonna allveelaevade kujundamisel. Aga las meie külaline John Dabiri räägib meile rohkem. Ta on Caltechi mehaanilise ja kosmosetehnika professor. Ta võitis Watermani auhind aastal 2020 riigi kõrgeim autasu karjääri alustavatele teadlastele ja inseneridele. Ta on ka president Bideni liige Teaduse ja tehnoloogia nõunike nõukogu. Tere tulemast, professor John Dabiri.
John Dabiri (01:31): Aitäh, Steve. Siin on tore olla.
Strogatz (01:33): Mul on tõesti suur rõõm, et olete siin. Oleme teineteist juba mõnda aega tundnud, kuid ma arvan, et meil pole varem olnud võimalust poes rääkida, nii et ma olen selle üle põnevil. Tead, ma pean tunnistama, kuigi me räägime teiega palju meduusidest, pole ma kunagi meduusid käes hoidnud ega meduusid kunagi nõelanud.
dabiri (01:51): Sa jääd ilma. Olen teinud mõlemat.
Strogatz (01:55): Kuidas nii? Milline oli teie lähedane kokkupuude meduusidega, mis hõlmas nõelamist?
dabiri (02:00): Noh, tead, see oli tegelikult fotosessioon, mida tegin ajakirja jaoks ja fotograaf arvas, et oleks tore, kui saaksin oma objektidega lähedalt tutvuda. Ja nii ta viis mu vette ja käskis tarretisest kinni hoida. Ja vahepeal hakkasid selle kombitsad üle mu jalgade tilkuma. Ja nii oli see väga valus pildistamine, aga saime pildile.
Strogatz (02:21): Kas sa teed pildil grimasse?
dabiri (02:23): Teate, kuidagi õnnestus neil jätta mulje, et ma naeratan ja naudin kogu asja, kuigi see oli päris armetu.
Strogatz (02:29): Vabandust, me ei alluta teile täna midagi sellist.
dabiri (02:31): Aitäh, aitäh.
Strogatz (02:33): Tead, kui ma näen näiteks David Attenborough telesaadetes või muudes loodussaadetes meduusid ringi ujumas, näevad nad välja peaaegu nagu kott, nagu tsellofaanist kott, mida lihtsalt veekogu lükkab. Aga ma tean, et see ei saa õige olla. Nad pole lihtsalt passiivsed ujujad. Nii et kas saate meile natuke rääkida? Kuidas nad liiguvad? Kas neil on lihaseid?
dabiri (02:52): Nad teevad seda ja tegelikult on meduusid esimesed loomad, keda me teame, kes saavad ookeanis ringi liikuda. Seda ujumist, mida nendes dokumentaalfilmides näete, toetab üks rakukiht. Mõelge väga õhukesele lihaskihile, mis on võimeline kokku tõmbuma ja laienema rütmis peaaegu nagu teie südame löögid. Ja see võimaldab neil liikuda läbi ookeani.
Strogatz (03:13): Nii et kui räägite rütmist, siis see paneb mind mõtlema, siis peab neil olema ka närvisüsteem, mis kontrollib lihaseid.
dabiri (03:20): Tegelikult pole meduusidel üldse kesknärvisüsteemi. Neil pole ka aju. Kõik, mis neil on, on need väikesed rakukogumid nende keha ümber, mis ütlevad neile, millal lihaseid vallandada, millal kokku tõmbuda. Ja nii nad kasutavad neid lihaseid oma ujumisliigutuste koordineerimiseks viisil, mis on väga erinev sellest, kuidas sina ja mina liigume.
Strogatz (03:39): Ahjaa. Niisiis, see on... Seal on kell, eks? Nad räägivad kellast. Mida tähendab kelluke?
dabiri (03:42): See on õige. Nii et kui vaatate akvaariumis meduusi, näeb see välja nagu vihmavari või kott, nagu te ütlesite. Ja selle vihmavarju alumise serva ümber on paar kobarat, tavaliselt umbes kaheksa. Ja need on kohad, kus keha saadab signaale ujumiseks, lihaste kokkutõmbumiseks. Ja nii saavad nad neid kokkutõmbumissignaale koordineerides ujuda läbi vee, kasutades protsessis väga vähe energiat.
Strogatz (04:12): Jah, ma ei saa sellega kindlasti samasse puutuda, kui mõtlen enda ujumisele, mis on nii ebamugav ja kulutab palju – ja raiskab palju energiat. Mida sa siis siin räägid? Ütlete, et nad on väga tõhusad ujujad? Mida sa silmas pead?
dabiri (04:27): Teame, et meduusid olid ühed esimesed loomad, kes ujusid rohkem kui 200 miljonit aastat tagasi. Nad on üle elanud massilise väljasuremise. Ja nii on pikka aega arvatud, et nende võimes tõhusalt liikuda peab olema midagi, mis võimaldas neil nii kaua ookeanides ellu jääda, ellu jääda isegi eksootilisemate ujujate ees, nagu delfiinid ja haid – need, millele võib mõelda, kui mõelda suurepärasele ujujale.
(04:53) Selgub, et nende želeede väga lihtne kehakuju, lihtne vihmavari, loob nn keerisrõngad. Mõelge keerutava vee sõõrikule. Nii et iga kord, kui loom oma lihaseid kokku tõmbab, loob ta selle veesõõriku. Ja see tõukab peaaegu lahti sellest keerlevast veest, et liikuda läbi vee, ilma et peaks kulutama palju energiat. Nii et see on hoopis teistsugune ujumine kui see, mida teie või mina ookeanis teha prooviksime, kuid see on üsna tõhus.
Strogatz (05:25): Nii äkki tuleb mulle pähe pilt. Ütle mulle, kas ma olen sellega valel teel või mitte. Kuid lapsepõlves suvelaagris mäletan, et tegin kanuusõitu. Ja nad palusid meil oma mõla vette panna. Ja mulle öeldi, et tee J-löök, kus sa lükkad aeruga tagasi ja siis keerad tagasi. Ja sa võisid näha väikseid pööriseid, väikseid veekeerisid, mis sellest välja tulid.
dabiri (05:46): See on õige.
Strogatz: See löök, kas see on seotud sellega, millest sa keeristega räägid?
dabiri (05:50): On. Nii et kogu ookeanis ja tegelikult isegi praegu, kui ma teile räägin, surub mu suu õhku minu ümber ja tekitab neid keerlevaid hoovusi, mida me nimetame keeristeks. Nii et kui sa ujud, siis sa tekitad neid keeriseid. See kanuu mõla tekitab need keerlevad keerised. Keerisrõngastes olevate meduuside puhul erineb see, et neil on peaaegu täiuslik ümmargune kuju. Ja see ümmargune kuju võimaldab neil ujuda tõhusamalt kui see, mida teie või mina suudame oma käsi või kanuu aeru silitades luua. Nii et tegelikult on nende keeriste kuju, need keerlevad voolud, see on nende väga tõhusa ujumise võti. Ja seda püüdsime pikka aega mõista, avades mõistatuse, kuidas need loomad on ookeanis nii kaua vastu pidanud. Võti on tõesti need ringikujulised keerisrõngad.
Strogatz (06:41): Nii et vaatame, kas mul on pilt õige peas. Kui räägite ümmargusest keerisrõngast, siis teine pilt, mis nüüd meelde tuleb, on need… mitte… Inimesed ei suitseta enam nii palju kui varem, aga teate, kuhu ma lähen, eks? Näiteks on poisse, kes suitsetavad sigareid, või inimesi, kes puhuvad suitsurõngaid.
dabiri (06:57): Täpselt nii.
Strogatz: Kas see on selline ring, mida ma peaksin kujutama kellegi ümaratest huultest maha tulemas?
dabiri (07:02): Absoluutselt. Kui ma õpetasin, kasutasin seda näidet klassikaliselt (aga nüüd püüame suitsetamisest või veipimisest loobuda). Kuid kui kujutate ette selle näite mittetoksilist versiooni, on teil täpselt õigus. Need suitsurõngad, mida inimesed puhuvad, näevad välja nagu õhusõõrik ja keerlevad ning hoiavad seda ringikujulist kuju pikkade vahemaade eest puhujast eemal.
(07:23) Võib-olla näete mõnikord delfiine ookeanis seda tegemas ja mängivad mullirõngastega, millel on sarnane kuju. See on veesõõrik, mille keskel on lõksus õhk. Ja viis, kuidas delfiinid suudavad sel juhul neid rõngaid säilitada, tuleneb seda konkreetset tüüpi pöörleva voolu stabiilsusest. See on vedeliku dünaamikas tõesti ainulaadne.
Strogatz (07:47): Olgu, nii lõbus kui see ka poleks rääkida meduusidest ja nad on küll väga lahedad ja tõhusad. Aga nende inimeste jaoks, kes kuulavad, kes võivad imestada, miks me kulutame neile nii palju vaeva? Aidake meil mõista laiemalt. Mis on vedeliku dünaamika? Kus see ülejäänud teaduses või tehnoloogias rakendub?
dabiri (08:09): Jah, nii et sujuv dünaamika on kõikjal meie ümber. Tegelikult oli minu jaoks üks tõeliselt põnevaid rakendusvaldkondi, kui kasvasin üles pürgiva mehaanikainsenerina, mõtlemine tõhusamatele rakettidele ja helikopteritele – tõukejõusüsteemidele üldiselt. Nüüd teame, et see vedeliku dünaamika valdkond, õhu ja vee liikumise uurimine, on vee või õhu liikumise osas tõesti keeruline, kuna me püüame seda füüsika abil kirjeldada. Ja nii tekkis liikumine, mis nüüd paarkümmend aastat tagasi tekkis, et öelda: miks me ei võiks uurida mõnda loomasüsteemi, kes on selle juba välja mõelnud, välja mõelnud, kuidas tõhusalt ujuda või kuidas tõhusalt lennata? Saate tegelikult minna sajandeid tagasi Leonardo da Vinci juurde ja püüda mõista, kuidas linde vaadates arendada inimjõul lendamist. Seega on loodussüsteemide uurimisel tegelikult pikk pärand, et saada inspiratsiooni tõhusamate tehnoloogiate väljatöötamiseks. Umbes nii ma valdkonda sisenesin.
(08:29) Selgub, et isegi väga lihtsal loomal, nagu meduus, on meile palju õpetada, kuna nad nii elegantselt veega suhtlevad. Ja see on tõesti see, mis on ajendanud meid uurima meduusid, eriti selles laiemas valdkonnas, mida mõnikord nimetatakse biomimeetikaks või bioinspireeritud inseneritööks. Uurime bioloogiat, et leida lahendusi inseneriprobleemidele.
(09:08) Aga meduusid tekkisid tõesti minu soovist pakkuda välja mugav suveprojekt. Olin siin Caltechis suvises uurimisprojektis ja minu siinne nõustaja ütles: "Lähme akvaariumi ja proovime leida uurimiseks loomasüsteemi," samamoodi nagu ma olin oma ülikooliaastatel uurinud helikoptereid ja rakette. Kui aus olla, siis ma ei olnud sellest vaimustuses. Sel ajal arvasin, et tulen Caltechi rakette ja tõukejõudu õppima. Caltechil on Jet Propulsion Laboratory, mille poolest ta on kuulus. Kuid jõudsime akvaariumi ja ma mõtlesin: "Noh, mul on siin 10-nädalane projekt. Lubage mul valida kõige lihtsam loom, mida ma leian. Teate, selle jaoks peaks olema lihtsam välja mõelda." Ja nii tundusid meduusid kerge väljapääsuna. Ja muidugi, siin me oleme 20 aastat hiljem ja ma üritan ikka veel aru saada, kuidas need töötavad.
Strogatz (10:17): Pean ütlema, et matemaatikuna tõmbas mind alati voolav dünaamika, sest see on nii raske. Mõned kõige keerulisemad matemaatikaprobleemid, millega oleme silmitsi seisnud mind huvitavas valdkonnas, diferentsiaalvõrrandites, tekkisid esmalt seoses vedeliku dünaamika probleemidega. Nii et sa mainisid – olgu, nii et raketid, reaktiivjõud – võiksime mõelda lennukitele, seal on meditsiinilisi rakendusi –
Dabiri (10:42): Absoluutselt. Tulime just Covidist [Covid-19] välja. Ma mõtlen, et toon teile väga aktuaalse näite: küsimused Covidi edasikandumise kohta olid tõesti sujuva dünaamika küsimused. Kuidas aerosoolid tekivad? Kuidas neid edastatakse? Kuidas neid teiste inimeste pealt kogutakse? Kui ma tahan maski kujundada, siis milline on tõhus viis seda teha? Kliimamuutuste puhul on Maa kliima modelleerimine suures osas vedeliku dünaamika probleem. Vedeliku dünaamika ilmneb meie elu kõigis aspektides.
(11:11) Minu arvates on selle loomasüsteemide uurimise puhul väga põnev see, et minu vaatenurgast on lennuki ehitamisel inimene, kes istub arvuti taha ja püüab lahendada neid väga keerulisi võrrandeid, mida kirjeldasite, et välja selgitada, milline on tiiva ideaalne kuju ja mis on ülejäänud lennuki ideaalne kuju. Mõnes mõttes lahendavad meduusid vees ujudes iga päev osalisi diferentsiaalvõrrandeid.
(11:35) Ja seega peame lihtsalt välja mõtlema, mis on nende ujumises täpselt see, mis võimaldab neil nende diferentsiaalvõrrandite konkreetse lahenduseni jõuda. Ja siis on lootus, et saame seda rakendada oma disainiprobleemide puhul, kus meil ei ole samu piiranguid nagu meduusidel evolutsioonis. Meil on aju, kesknärvisüsteem ja rohkem kui üks rakuline lihaskiht, millega töötada. Oleme välja töötanud materjalid, millega saame töötada. Nüüd on meil AI, millega töötada. Ja niisiis, kui me kombineerime selle, mida me teame meduusidest kõigi meie kui inseneride käsutuses olevate tööriistadega, on tõesti taevas, mida me saame arendada.
Strogatz (12:09): Noh, asume siis küsimuse juurde, kuidas meduusid sellega hakkama saavad. Milliseid katseid tegite, et välja selgitada, kuidas nad kasutavad kella kokku tõmbamisel tekkivaid keerisrõngaid?
dabiri (12:21): Esimene väljakutse, millega tuleb tegeleda, on asjaolu, et vesi ja õhk on läbipaistvad. Nii et isegi kui me siin istume ja räägime üksteisega, on õhk meie ümber meie hingamise tõttu pidevas liikumises. Me ei saa seda tegelikult tajuda. Sama asi on ka vees. Kui lähete akvaariumi, siis teie jaoks on peamiseks vaatamisväärsuseks ilmselt loomad, minu jaoks aga neid ümbritsev vesi. Probleem on selles, et te ei näe seda vee liikumist lihtsalt paaki vaadates. Ja nii me töötasime välja mõned uued tehnoloogiad, mis aitaksid meil mõõta loomi ümbritsevat vett.
(12:53) Esimese asjana võiksite mõelda vette värvaine, nagu toiduvärvi, panemisele, sest see näitab, kuidas vesi kohapeal kandub. See on kvalitatiivne pilt. See annab teile omamoodi üldise kirjelduse, kuid mitte midagi, millele saaksite lihtsalt numbreid panna, et öelda, et vesi liigub selles suunas nii kiiresti.
(13:11) Kuid me saame kasutada mõningaid tehnikas levinud tehnikaid. Kasutades näiteks lasereid. Seega on vees pisikesi hõljuvaid osakesi – mõelge vees hõljuvale liivale või mudale. Saame seda valgustada laserlehtedega. Võtke laserkursor, mis teil võib kodus olla, ja valgustage see läbi klaaspulga ning see levib õhukeseks valgusleheks. Nii et me panime selle valguse lehe läbi vee. See peegeldub kõigist vees leiduvatest hõljuvatest osakestest. Ja nüüd saame jälgida kõiki neid väikeseid osakesi, peaaegu nagu liikuvat täheööd. Umbes sellised näevad videod välja. Ja kõik need tähed, need setete osakesed vees, räägivad meile midagi selle kohta, kuidas vesi lokaalselt looma ümber liigub.
(13:56) Nii et me töötasime need tehnikad välja laboris. Suureks väljakutseks on siis minna ja leida põllult meduusid ja seda mõõta. Mul oli õnne, et leidsin õpilasi, kes läksid meduusidega ujuma ja lasid kaasa võtta.
Strogatz (14:10): Aga nii — las ma toon selle... Laserkursori või mis iganes võib vee alla viia ja pole probleemi.
dabiri (14:15): Noh, see oli osa – tudeng, Kakani [Katija] oli ta nimi. Tema Ph.D. Lõputöö eesmärk oli välja töötada tehnoloogia, mis võimaldab meil seda teha. Selleks, et akvalangist saaks ookeani minna, tuleb nende meduuside kõrval väga ettevaatlikult külglibistada ja seejärel laseri sisse lülitada ja nende ümber olevat vett mõõta. Ja selgub, et ta suutis päris edukalt tabada esimest korda keerlevaid hoovusi tõeliselt peenelt detailselt.
Strogatz (14:42): Kas on ka videokaamera seadistamine?
dabiri (14:45): On. Tegelikult on see pilditehnoloogia suures osas videopõhine. Nii et saate video sellest liikuvast veest, setete osakestest, mis peegeldavad laservalgust. Ja nii, vaadates, kuidas aja arenedes vesi looma ümber liigub, saame mõnel juhul aru saada, et loomad ei pane liikumiseks vette nii palju energiat. Me nimetame seda tõhusaks liikumiseks. Kui nad saavad edasi liikuda, ilma et nad peaksid enda ümber palju vett kokku kloppima.
(15:12) Huvitaval kombel ujuvad mõned meduusiliigid harva, kuid kui nad ujuvad, on see ellujäämisrežiimis, et põgeneda kiskja eest või püüda oma saaki. Sellistel juhtudel panevad nad vette palju energiat. Meie arvates on see ellujäämise küsimus. Sa ei ole nii mures tõhususe pärast, kui see kas tapab või sind tapetakse. Ja nii on neil juhtudel võimalik näha ka erinevusi loomade ümber olevas vees, mis on kõik selle lasertehnikaga jäädvustatud.
Strogatz (15:41): OK, võib-olla on kogu mu tsellofaankoti pilt lihtsalt nii vale ja ma pean selle peast välja saama, aga mulle tundub, et see kogeks nii palju lohistamist, isegi kui sellel on ilus ja kooskõlastatud liikumine. Nende keeriserõngaste käitumises peab olema mingi nipp, et liikumine oleks sama tõhus kui see on. Kas teie mõõtmised näitasid midagi üllatavat või keerulist, mida meduusid teevad?
dabiri (16:05): Jah, see on suurepärane küsimus. Ja sellel on paar võimalust mõelda. Esiteks peaksin ma taganema ja ütlema meduuside käitumise osas, mis on üks erinevusi selle vahel, mida nad loomulikult teevad ja mida me oma allveelaevadel mõelda võiksime, et meduusid kasutavad toitumiseks samu hoovusi. Nii et kui nad neid keerisrõngaid tekitavad, tõmbab see keerlev vool tegelikult saagiks nende kombitsate poole, kus see kinni püütakse ja ära süüakse.
(16:30) Ja seega on väga usutav, et tegelikult liikumine, mida me näeme – need liiguvad punktist A punkti B – ei ole tegelikult soovitud tulemus. See on lihtsalt Newtoni tegevus- ja reaktsiooniseaduste vältimatu tagajärg. Mõnel juhul loovad loomad neid keerisrõngaid lihtsalt saagi tõmbamiseks. Kuid kuna nad suruvad seda vett, on reaktsioon selles, et nad liiguvad protsessi käigus. Ja nii ei tähenda see tõhus liikumine nende jaoks tingimata kiirustamist.
(16:59) Mida me oleme suutnud teha, on öelda: „Võtame sama idee, keerisrõnga moodustumise. Meie allveelaev ei pea toituma samal viisil kui meduusid. Ja nii saame näiteks sama tõuketehnika abil kiiremini liikuda, kuigi pärisloomad ise seda ei tee. See on tegelikult erinevus bioloogia päikselise kopeerimise vahel, mis läheb tagasi aegadesse, mil inimesed püüdsid saavutada inimjõul lendamist tiibade lehvitamise abil. Lõpuks leidsime edu, kasutades fikseeritud tiibu ja kleepides asjale reaktiivmootori. Ja see oligi trikk. Nii et siin tahame olla ettevaatlikud, et mitte lihtsalt pimesi kopeerida meduuside tegevust, vaid küsida, millised tema käitumise aspektid viivad tõhusa tõukejõuni. Ja siis, kui tahame disainida kiiret ja tõhusat allveelaeva, võime kõrvale kalduda plaanist, mille loomad meile andsid.
Strogatz (17:50): Mis puutub futuristlike allveelaevade disaini, siis kas me oleme meduusist lähtunud mingisuguseid põhimõtteid või tähelepanekuid, mis võiksid viidata mingisugusele pöörasele uuele disainile?
dabiri (18:02): Oleme seda küsimust uurinud. Ja võti on jällegi need keerisrõngad, need keerlevad ümmargused sõõrikukujulised voolud. Kui suudame välja mõelda allveelaeva disaini, mis võiks neid luua, kuid see ei nõua loodusliku meduusi väga paindlikku liikumist, siis avastasime, et see võib tegelikult olla praegustele allveelaevade kujundustele oluline lisandväärtus. Oleme seda laboris testinud. Niisiis, mida saate teha, on võtta tavaline sõukruviga töötav allveelaev ja lisada tagaküljele mehaaniline kinnitus, mis selle asemel, et tagaosas liiguks sujuv pidev joavool, loob see katkendlikuma voolu. Nii et mõelge sõiduki taga oleva voolu pulseerimisele. Suutsime näidata, et see sõiduk võib olla 30 või isegi 40% energiasäästlikum kui sama tüüpi sõiduk ilma selle voolu pulsatsioonita.
(18:55) Nüüd on siin keeruline osa mehaanilise disainiga, mis pole liiga keeruline. Kui muudate selle osa liiga keeruliseks, vahetate need komponendid välja. Ja tegelikult võivad need mehaanilised komponendid ise sõidukist energiat imeda. Ja seega ei ole me suutnud välja mõelda disaini, mis saavutaks meduusist inspireeritud vedeliku dünaamika ilma liiga keeruliste mehaaniliste komponentideta. Ja see on olnud lahendamata mõistatus.
Strogatz (19:23): Noh, enne kui jätame meduusid ja nende tõukejõu – tahan minuti pärast tuuleturbiinidesse sattuda –, aga tahaksin rääkida veidi rohkem keerisrõngastest üle loomariigi. Sest olen kuulnud mõnelt oma kolleegilt, kes uurivad putukate lendu või koolibri lendu või, teate, draakonkärbseid, kulleid... On lihtsalt palju olendeid, kes kasutavad keeriseid mitmel viisil. Kuigi kõik näited, mida just mainisin, on õhus, mitte vees. Rääkige meile veidi erinevustest või sarnasustest õhus levivate olendite ja — noh, ma ei ütleks vees levivate olendite vahel. Sa tead, mida ma silmas pean? Kui ma olen vees või õhus.
dabiri (20:02): Jah, nii et veeloomad. Jah, ja me saame astuda sammu edasi vere juurde. Sest inimese südames moodustuvad samasugused keerised teie vasakusse vatsakesse, see hapnikuga rikastatud veri, kui see liigub vasakust aatumist vasakusse vatsakesse. Seda enne, kui see läbib ülejäänud keha. Seal on punkt, kus see läbib ventiili ja saate keerisrõngad, mis on hämmastavalt sarnased meduuside või kalmaaride tekitatavaga. Nii et teil on täiesti õigus, see keerissilmus või rõnga motiiv, mõnikord keerulisemad ahelstruktuurid. Kuid kõigis neis erinevates loomasüsteemides näeme seda korduvat.
(20:26) Nii et paljud meie uuringud on tegelikult püüdnud mõista, kas on olemas mõned aluspõhimõtted, mida saame nende keeriserõngaste kujunduse kohta õppida. Ja selgub, et neid on. Seega ei ole kõik keeriserõngad loodud ühesugused selles mõttes, et on olemas teatud keeriserõngad, mis sobivad suurepäraselt tõhusaks tõukejõuks, nagu näiteks meduuside näide, millest me just rääkisime. Kuid on olemas erinevat tüüpi keerisrõngaid, mis luuakse juhul, kui - lihtsalt üritatakse genereerida palju jõudu. Kui ma tahan lihtsalt väga kiiresti liikuda, siis näiteks meduusid, kes tahavad kiskja eest põgeneda, loovad keeriserõnga, mis erineb väga tõhusatest keeriserõngastest, millest hetk tagasi rääkisime.
(21:15) Niisiis, mida me arvasime – ja see on võib-olla paarkümmend aastat tagasi –, võiksime seda arusaama kasutada selleks, et mõista keeriserõngaid väga erinevas süsteemis, inimsüdames. Nii nagu ma ütlesin, tekib vasaku vatsakese täitmise ajal see keerisrõngas, mis moodustub. Selgub, et tervel patsiendil võrreldes patsiendiga, kellel on teatud haigused – näiteks dilatatsiooniline kardiomüopaatia, laienenud süda – on nende keerisrõngad väga erinevad tervel patsiendil tekkinud keeriserõngastest. Leidsime huvitava seose, kus muutus, mida näeme terve patsiendi ja mõnede nende patoloogiatega patsientide vahel, on väga sarnane erinevusega tõhusalt ujuva meduusi ja kiskja eest põgeneva või oma saaki püüdva meduuside vahel.
(22:05) Seega on üks peamisi eeliseid, kui vaadelda neid vedeliku dünaamilisi efektiivsuse ja düsfunktsiooni tunnuseid, et need muutused võivad mõnikord ilmneda enne südame struktuurimuutusi või enne mõningaid süsteemseid kogu keha hõlmavaid muutusi, mis ütlevad, et teiega on midagi valesti. Ja nii nägime seda kui võimalust tundlikumaks ja varasemaks diagnostikaks või inimkeha haiguste ja talitlushäirete lippu. Hiljem on teistes laborites näidatud, et need muutused südame voolus võivad tegelikult olla inimeste haiguste tõhus marker.
Strogatz (22:45): Vau, John, see on põnev.
dabiri (22:47): Jah, väga korralik ja ootamatu ühendus. Kuid Steve, see naaseb teie varasema punkti juurde selle keerisrõnga motiivi kordumise kohta vedelike dünaamikas – olgu selleks õhk, vesi või veri, ujumine, lendavad organismid või istuvad siin ja räägivad üksteisega ja meie süda pumpab verd.
Strogatz (23:06): Noh, see on suurepärane. Ma olen sellest viimasest meditsiinilisest näitest väga hämmingus. Sest ma mõtlen eelkõige seda, et see võib olla varajase hoiatamise süsteem ja varajane diagnostika. Aga ma mõtlen, et mis on see pilditehnoloogia, mis võimaldab, tead ju, et sa ei hakka südamesse setteid panema? Mida me teeme? Kas see on kõik - kas see ilmneb ultraheli või MRI abil? Kuidas sa välja näeksid?
dabiri (23:26): Täpselt. Jah. Nii et varane töö tehti MRT-s. Viimasel ajal ultraheli tehnikad. Praegused laborid töötavad ka potentsiaalselt isegi akustilise tuvastamise kallal, nii et teatud tüüpi keeriste moodustumise verevoolul oleks heli, mis on tõhusalt tuvastatav elektroonilise stetoskoobiga. Siin on eesmärk leida kõige lihtsam tehnoloogia, mis võimaldaks teil seda tuvastada, sest mitte igaühe käsutuses ei ole MRI-aparaati ega ultraheliaparaati. Kuid võite ette kujutada 10–20 dollarit maksvat akustilise mõõtmise heli mõõtmise seadet, mida saate Walmartist osta ja mis suudab seda tüüpi muutusi tuvastada ja seda kodus hoida.
(24:10) Nii et see on eesmärk. Me ei ole veel mingil juhul kohal. Kuid see, mida meduusid on teinud, on andnud meile esialgse eesmärgi, mida otsida, pidades silmas muutusi voolus, mis toimus nendel tervetel ja haigetel patsientidel.
Strogatz (24:24): Hea küll, nii et astume nüüd veest välja. Ja hakake veidi rääkima mõnest tööst, mida olete oma kolleegidega teinud seoses tuuleturbiinidega Californias, Alaskas, et aidata neid tõhusamaks muuta. Nii et esiteks, kui ma ütlen tuuleturbiin, siis esimene pilt, mis mulle pähe tuleb, on üks nendest hiiglaslikest valgetest propelleritest, mis kuskil väljal kõrgel seisab. Kas see on õige pilt või pean ma peas olema teistsugune pilt?
dabiri (24:54): Nii et need turbiinid on teist tüüpi turbiinid. Kuigi meie tööd ajendasid suuresti mõned väljakutsed nende suurte turbiinidega. Suurim väljakutse on see, et üksikud turbiinid on väga tõhusad selle poolest, kui hästi nad suudavad tuule liikumist elektriks muuta. Väljakutse seisneb selles, et igast turbiinist allatuult tekitavad nad palju õhulist õhku või turbulentsi. See ebaühtlane õhk vähendaks kõigi turbiinide jõudlust, mis olid esimesest allatuult.
(25:24) Ja sellepärast, kui näete üht neist tuuleparkidest, on turbiinid kõik üksteisest väga kaugel. Sest nad püüavad tagada, et turbiinide vahel olev hakitav õhk ei vähendaks rühma jõudlust.
(25:36) Mulle mõjus alati omamoodi iroonilisena, et kui sa vaatad loodust ja mõtled ookeanis parvetavatele kaladele, siis nad lehvitavad saba, loovad oma ärkamiskohti, nagu me neid kutsume. Nii et tuuleturbiini taga olevat hakkivat õhku kutsume ärkajaks. Kalad tekitavad ka neid äratusi. Nad ujuvad rühmadena ja ei asu üksteisest nii kaugele kui võimalik. Kuid selle asemel koordineerivad nad oma seisukohti üksteisega. Tegelikult saavad nad loodud voogu ära kasutada. Nii et tervik on suurem kui selle osade summa. See tähendab, et kalarühm suudab koos ujuda tõhusamalt, kui nad oleksid üksteisest eraldatud. Me näeme seda jalgrattaspordis, Tour de France'is. Näete, kuidas jalgratturid kasutavad ära oma naabrite aerodünaamikat.
(26:17) Ja seega oli siin küsimus, kas suudame leida analoogi nende kalaparvedega, mis töötaksid tuuleturbiinide paigutamisel. Nüüd on see koht, kus peaaegu juhuse tahtel õpetan Caltechis ujumise ja lendamise vedeliku dünaamikat. Ja oma loengutes kalade koolitamise kohta kirjutan ma tahvlile võrrandid selle kohta, kuidas ennustate tuuleturbiinide kasulikku koostoimet. Nende mudelite üks põhiomadusi on need keerised, millest oleme seni rääkinud. Pöörlevad hoovused, mida kalad tekitaksid. Ühe sellise keerise matemaatiline mudel on peaaegu identne sellega, kuidas kujutaksite vertikaalteljega tuuleturbiine.
(27:01) Niisiis, ma peatun seal hetkeks ja ütlen, et tuulikuid, mida olete harjunud nägema propelleri stiilis turbiine, nagu me rääkisime, nimetatakse horisontaalteljelisteks tuulikuteks. Kuna terad pöörlevad ümber horisontaalse telje. Vertikaalse teljega tuuleturbiin, labad pöörlevad ümber telje, mis paistab vertikaalselt maapinnast välja. Nii nagu näiteks karussell, oleks näide vertikaaltelje tüüpi süsteemist. Neid süsteeme saab matemaatiliselt esitada peaaegu identselt kalaparvedega.
(27:31) Ja nii see seos oligi, kus ma ütlesin, et noh, proovime mõelda tuuleparkide projekteerimisele, millel oleks selline kalakooli tüüpi orientatsioon. Nii lasin paaril õpilasel laboris ühe projekti jaoks teha ümbriku tagaküljel, kuidas see parandaks tuuleparkide jõudlust energia osas, mida saaksite antud maatükil toota.
(27:52) Oletame, et ma annan teile, Steve, 10 aakrit ja ma tahan, et te toodaksite nii palju elektrit kui võimalik, kasutades tavalisi tuuleturbiine. Propelleri tüüpi turbiinide jaoks mahutaks sellele maatükile ilmselt ainult üks neist turbiinidest. Nende väiksema vertikaalteljega tuuleturbiinide puhul selgub pliiatsi ja paberiga arvutamisel, et neid efekte kasutades saaksite samalt maatükilt 10 korda rohkem energiat.
(28:15) Nüüd on see pliiatsi ja paberiga arvutus, kuni võite öelda, et see on suurepärane teoreetiline idee. Kuid meil vedas, et olime siin Caltechis, kus ma läksin osakonda ja ütlesin: "Ma tahaksin osta maad ja proovida seda." Ja nii oli see umbes '08-'09 turukrahhi ajal. Ja nii sai maad päris odavalt. Nii et ostsime siin LA maakonna põhjaosas paar aakrit maad kõigest 10,000 15,000 või XNUMX XNUMX dollari eest. Ja me leppisime ühe ettevõttega, kes neid vertikaalteljelisi tuulikuid ehitab, et nad annavad meile need turbiinid andmete eest tasuta. Sest uue turbiini katsetamine on tõesti kallis, kui olete idufirma.
(28:54) Ja nii me panime need turbiinid sellele põllule välja. Tegelikult saime neid oma põlluplatsile umbes kaks tosinat. Ja me suutsime reaalses maailmas näidata, et tegelikult saate seda kalast inspireeritud kujundust kasutades maatükilt 10 korda rohkem energiat. Nii et see oli tõeliselt põnev leid, mille otsimist jätkame ka täna.
Strogatz (29:14): Väga-väga-väga põnev. Ma polnud sellest kunagi kuulnud. Tähendab, mul oli ebamäärane arusaam, et olete töötanud kalakoolist inspireeritud tuulegeneraatorite paigutamise kallal, kuid lihtsalt selleks, et kuulda teid lugu rääkimas ja maa ostmisel, ma mõtlen, ma ei tea. See on lihtsalt isiklik kõrvalekalle: nii et ma olen matemaatik, kes ei osta kunagi maad, et oma ideid testida. Ma mõtlen, kas kui inimesed mõtlevad tavalisele kriitikale suurte ja kõrgete propelleriga, siis teate, tuuleturbiinide kohta. Kas see on teie arvates atraktiivsem esteetiliselt või vähem ahvatlev? Ma kujutan ette, et tundub, et nad ei pea olema nii pikad ega peatama inimeste vaadet.
dabiri (30:00): Täpselt. Tegelikult uurisime seda teaduslikult, kui töötasin Stanfordi ülikoolis Bruce Cain, sotsiaalteadlane. Saime Californias uurida suhtumist nende erinevat tüüpi turbiinidesse. Ja sul on täpselt õigus. See on madalam visuaalne mõju kui oluline funktsioon.
(30:17) Kuid veelgi olulisem on potentsiaalselt väiksem mõju lindudele ja nahkhiirtele, mis on suurte turbiinide jaoks pidev väljakutse, lindude võimalus joosta labadele või nahkhiirtele ja muudele aladele. Need vertikaalteljelised tuuleturbiinid on madalamad, nagu te ütlesite maapinnale, kuid neil on ka erinev visuaalne signatuur. Niisiis, ausalt öeldes, suurte turbiinide puhul ei näe lind tera enne, kui on liiga hilja. Nende vertikaalteljeliste tuuleturbiinide puhul on visuaalne signatuur palju ilmsem, kuna labad liiguvad aeglasemalt kui nende suurte turbiinide puhul.
(30:54) Põhjus, miks te neid praegu igal pool ei näe, arvestades seda, mida ma teile just ütlesin, on see, et nende töökindluse parandamiseks on veel tööd teha, mis mõnes mõttes, mulle meeldib öelda, pole raketiteadus, tead, meil on siin ülikoolilinnakus inimesi, kes panevad Marsile kulgureid. Nii selgelt peaksime suutma kujundada tuuleturbiini, mis võib kesta näiteks Alaska talve. Kuid me ei ole tegelikult veel seal, lihtsalt ei ole nendesse uut tüüpi tehnoloogiatesse palju investeeritud, sest uue energiariistvara arendamine on väga kallis. Nii et töö on pooleli.
Strogatz (31:25): Mainisite, et mõned ideed pärinevad matemaatikast. Nagu matemaatika oli seotud kalaparvedega, mida sai seejärel tuuleturbiinide jaoks kohandada.
dabiri (31:36): See on õige.
Strogatz: Ma üritan seda matemaatikat ette kujutada. Kas saate natuke rohkem öelda? Mis on matemaatika, mis sellesse läheb?
dabiri (31:42): Jah, muidugi. Nii et see, mida me püüame välja mõelda, kui mõtleme näiteks keerisele, on lihtne matemaatiline kirjeldus selle kohta, kuidas keeris mõjutab ümbritsevat voolu. Ja nii on meil oma valdkonnas midagi, mida nimetatakse potentsiaalse voolu teooriaks. See on nende keerukamate vedelikuvoogude lihtsustatud esitus, mida oleme kirjeldanud. Kasu on see, et saan paberile kirjutada võrrandi, mis ütleb, et kui mul on mingis kohas keeris, siis kogu selle keerise ümber olev õhk või vesi teeb järgmist. Võime selle kirjutada ühele matemaatikareale.
(32:19) Selle potentsiaalse vooluteooria eeliseks on see, et kui mul on näiteks keeris minu vasakul ja keeris paremal, saan ma kohe arvutada, kuidas need üksteist mõjutavad, lihtsalt liites need kaks mõju kokku. Me nimetame seda lineaarseks superpositsiooniks, kuid me lihtsalt lisame need kaks efekti üksteise peale.
(32:38) Kalaparve uurides tähendab see seda, et saan võrrandi kirjutada ühe korra ja kui tahan teada 20 kala mõju, saan vastuse efektiivselt 20-ga korrutada, anda või võtta, ilma et peaksin tegema palju keerulisemaid arvutamisi. Tuulikute puhul saan optimaalse tuulepargi kavandamiseks, kui mul on ühe neist tuulikutest matemaatiline esitus, optimeerida terve 1,000 või soovi korral 10,000 XNUMX tuuleturbiiniga pargi, ilma et peaksin uut matemaatikat välja töötama. Seega on see väga mugav viis nende süsteemide esindamiseks.
(33:13) Selgub, et see pöörise põhiline matemaatiline esitus, mille kala heidab, on peaaegu identne – prefaktorite erinevusega – nende vertikaalteljeliste tuuleturbiinide matemaatiliste esitustega. Ja nii, et kalaparve probleemi ja tuulikuprobleemi üks-ühele kaardistamise mugavus võimaldas meil laenata palju sama matemaatilist optimeerimist, mida tehti optimaalsete kalaparvede konfiguratsioonide leidmiseks ja selle kasutamiseks peaaegu otse tuuleparkide optimeerimiseks.
(33:45) Ainus erinevus on eesmärk. Võib öelda, et kalaparves üritab optimeerimine minimeerida takistust, mida see kalarühm näeb vees liikudes, või minimeerida kõigi nende kalade ujumisel kulutatavat energiat. Tuulepargi puhul võib minu eesmärk olla "maksimeerida tuulest kogutavat energiat" või "las ma proovin seda süsteemi kujundada nii, et konkreetsest suunast tuleva tuule puhul saaksin maksimaalse tuule sõltuvalt kohalikust topograafiast, mis mul tööl on." Seega on aluseks olev matemaatiline masinavärk sama. Eesmärgid, mille jaoks optimeerime, võivad olla erinevad.
Strogatz (34:25): Ma lihtsalt pean arvama, et igaüks, kes seda kuulab, on minuga sarnaselt rabatud sellest, millist meelt on vaja teie töö tegemiseks. Huvi, millega te üles näitate, liikudes vabalt tuuleparkide projekteerimise, südames keeriste meditsiiniliste aspektide ja selle mõistmiseks vajaliku matemaatika vahel. Tõenäoliselt pole te isegi arvutiteadust veel maininud, kuid ma arvan, et see tuleks sisse.
dabiri (34:50): Absoluutselt. See on väga lõbus. Jah.
Strogatz: Hea käitumine.
dabiri (34:55): Ei, on küll. Ütleksin lihtsalt, et ma arvan, et sageli jääb õpilastele – keskkoolis või kolledžis õppivatele õpilastele – mulje, et elus tuleb valida üks asi. Ma lähen õppima bioloogiat või ma lähen õppima keemiat, ma lähen õppima füüsikat. Ja selles ongi asi. Tegelikult on mõned kõige huvitavamad uuringud nende erinevate valdkondade ristumiskohas. Ja seega ei saa öelda, et nende erinevate valdkondadega tutvumiseks oli lihtne tee. Siin Caltechis käisin esimesel kraadiõppuri aastal bioloogiatunnis Frances Arnold, Nobeli preemia laureaat. Ütleme nii, et käisin tunnis kaks korda, sest see minu jaoks esimest korda ei klõpsanud. Samal ajal on minu arvates seda väärt, et pingutada nende erinevate valdkondade õppimisega, sest nii näete probleeme minu arvates uutest vaatenurkadest.
Strogatz (35:45): See on väga inspireeriv. Nii et vahetame siis käigud millelegi, millega olete praegu hõivatud, milleks on Bideni administratsiooni nõustamine tuuleturbiinide osas. Kas te saate midagi öelda töö kohta, mida te valitsusega teete?
dabiri (36:01): Jah, absoluutselt. Teate, on olnud au selles ametis teenida. Ja ma ütlen, et see ei ole tõesti olnud otseselt seotud ühegi konkreetse meie uurimiseesmärgiga. Presidendi nõukogu fraktsioon arvan, et me kõik oleme laias laastus huvitatud teadusest ja selle arengust selles riigis. Üks konkreetne valdkond, mille vastu ma kirglikult suhtun, on meie teadusuuringute infrastruktuuri nägemine – ja selle all pean silmas keskkoolist kolledžite ja ülikoolideni kuni kraadiõppe programmideni, mis võimaldasid inimestel tegeleda nende ebatavalisemate uurimissuundadega, nagu see, millest oleme rääkinud.
(36:39) Nii et tagantjärele, tead, ma hindan väga seda positiivset reaktsiooni, mis teil nendele ideedele on. Võin teile öelda, et kui ma esimest korda ettepanekuid kirjutasin selle töö rahastamiseks, lükati need üksteise järel tagasi, sest need kõlavad pisut veidralt. Teate küll, idee, et meduuside ujumisest võiks midagi rääkida südamediagnostikast või et kalaparv räägiks meile midagi tuuleturbiinide kohta. See tundub natuke liiga võõras ja mul polnud näiteid, millele viidata, et öelda, et see kindlasti õnnestub. Nii et arvustajatel on tavaliselt esmane reaktsioon: "Noh, mis siis, kui see ei tööta?" Kus ma alati mõtlen: "Mis siis, kui see töötab? Kui lahe see oleks? Mida see lahti saaks? Ja kahjuks ei rahasta me praegu tavaliselt tööd põhimõttel "mis siis, kui see töötab?" Tavaliselt on see "mis siis, kui ei?" Ja ma arvan, et see on üks poliitilistest teemadest, millega loodan presidendi nõukogus tegeleda.
Strogatz (37:40): Noh, nii et olete Californias. Nagu kõik Californias teavad, on suur probleem kulutulekahju. Ja ma arvan, et see peaks olema midagi sellist, mille peale oleks vedelikudünaamikast huvitatud inimene mõelnud. Kas teil on selle kohta midagi teatada?
dabiri (37:55): See on õige. President Bideni teadusnõukogus on mul olnud au juhatada rühma, kes mõtleb, kuidas saaksime kasutada teadust ja tehnoloogiat metsatulekahjude paremaks lahendamiseks. Teame, et viimastel aastatel on need muutunud sagedamaks ja mõnel juhul ka raskemaks, eriti siin Californias. Siiski on tehnoloogiaid, mida me praegu ei kasuta – näiteks tuletõrjujate side, AI [tehisintellekt], mis aitab ennustada metsatulekahjude edenemist, ja isegi sellised tehnoloogiad nagu robootika ja droonid, mis aitavad segada tulekahju teekonda enne, kui esimesed reageerijad jõuavad kohale jõuda. Meie töö on tuvastanud hulga uusi ja esilekerkivaid tehnoloogiaid, mis meie arvates võiksid aidata peatada nende metsatulekahjude negatiivseid mõjusid. Seetõttu ootame nii föderaalse kui ka osariigi ja kohaliku tasandi meetmeid nende soovituste osas.
Strogatz (38:48): Ja nii et sujuv dünaamika mängib selle kõigega kuidagi kaasa?
dabiri (38:52): Jah, vedeliku dünaamika on tegelikult metsatulekahju progresseerumise üks olulisemaid tegureid. Mõelge tuultele, mis kannavad põlevaid süsi ja võivad määrata, kas nad lõkkepausi ületavad või mitte. Tuuled võivad määrata, kui kiiresti tuli liigub. Nii et kui meil on olnud tõeliselt katastroofilised metsatulekahjud, siis mõnel juhul on põhjuseks tuuled, mille kiirus oli mõnel juhul 70 või 80 miili tunnis. Üks peamisi väljakutseid nende metsatulekahjudega võitlemisel on suutlikkus kasutada vedeliku dünaamika mudeleid, et ennustada tulekahju edasist arengut. Selleks on vaja uut tüüpi andmeid maapinnalähedase tuule kohta, et täiendada ülemise õhu andmeid.
(39:31) Kuid ka see, mida me saame erinevate asukohtade simuleerimisel teha, on aidata haavatavatel kogukondadel metsatulekahjudeks ette valmistuda – teada, et nende topograafia ja taimestiku ning nende voolava dünaamika mudelite põhjal suudame neile öelda, millised kogukonna osad näevad tõenäoliselt selle tulekahju esiosa esimesena. See võib teavitada näiteks evakuatsiooniplaane.
Strogatz (39:54): Ma arvan, et ükski arutelu vedeliku dünaamika üle poleks täielik ilma turbulentsi mainimata. Seda nimetatakse sageli klassikalise füüsika suurimaks lahendamata probleemiks. Teate, see, mida ma tahaksin, on lihtsalt väike õpetus - näiteks, mis on turbulentsi probleem? Mida inimesed tahaksid mõista?
dabiri (40:12): Jah. Lihtne viis, kuidas ma seda mõnikord kirjeldan, on see, et vedelike dünaamikas on meil hulk võrrandeid, mis selgitavad vedeliku liikumist viisil, mis on piisavalt hea lennuki kujundamiseks, kuid mitte piisavalt hea, et öelda teile, millal see lennuk turbulentsi tabab. Seega ei ole meie vedeliku dünaamika võrrandid suutnud ennustada mõningaid väga levinud juhtumeid, mida vedelikuvoolus näeme. Kui mõtlete oma kodus olevale segistile ja keerate seda veidi lahti, on sellel tõeliselt klaasjas välimus. Keerad segisti veidi kõrgemale ja siis muutub see spontaanselt palju karedamaks. Saate ülemineku turbulentsele voolule. Me täheldame seda kõikvõimalikes laborikatsetes ja meil pole veel selget teoreetilist seletust selle kohta, millal seda tüüpi turbulentsile üleminek toimub.
Strogatz (41:01): Nii huvitav. Juhuslikult eile õhtul — võib-olla pole see juhus, võib-olla mõtlesin alateadlikult meie eelseisvale arutelule. Aga ma juhtusin lihtsalt mõtlema Richard Feynman'i loeng tema kuulsates füüsikaloengutes – sealsamas Caltechis, tõenäoliselt mitte liiga kaugel teie istumiskohast –, kus ta räägib veevoolust ja turbulentsi püsivast müsteeriumist. Ja ta mainib isegi, et ventilaatori peal, kui vaatate ventilaatori laba, näiteks pööningul või midagi sellist, leiate alati õhukese tolmukihi – väga pisikesi tolmuosakesi. Mis tundub salapärane, juhib Feynman tähelepanu, sest ventilaatori laba liigub õhus tohutu kiirusega. Ja ometi ei puhu see neid väikseid tolmuosakesi maha. Ja nii ma tunnen, et see on koht, mille peame lõpetama: et sina, ma tahtsin öelda, oled mingi tänapäeva Leonardo da Vinci. Aga nüüd hakkasin mõtlema, et sa oled võib-olla ka tänapäeva Richard Feynman.
dabiri (41:03): Võib-olla, kui ma ühel päeval suudan selle turbulentsiprobleemi tegelikult lahendada, saame sellise idee välja mõelda. Aga praegu, jah, ma olen alles Toledost pärit laps, kes armastab meduusid.
Strogatz (42:06): Täiuslik. Tänan teid väga, John Dabiri, et täna meiega liitusite.
dabiri (42:10): Täname, et olete olemas.
Kuulutaja (42:14): Kosmosereisid sõltuvad nutikast matemaatikast. Otsige üles uurimata päikesesüsteemid Quanta MagazineUus igapäevane matemaatikamäng Hyperjumps. Hyperjumps kutsub teid üles leidma lihtsaid numbrikombinatsioone, et viia rakett ühelt eksoplaneedilt teisele. Spoileri hoiatus: alati on rohkem kui üks viis võita. Testige oma astraalaritmeetikat aadressil hyperjumps.quantamagazine.org.
Strogatz (42: 40): Rõõm miks on podcast pärit Quanta Magazine, toimetuse poolest sõltumatu väljaanne, mida toetab Simonsi fond. Simonsi fondi rahastamisotsused ei mõjuta teemade valikut, külalisi ega muid toimetusotsuseid selles taskuhäälingus ega Quanta Magazine. Rõõm miksTootsid Susan Valot ja Polly Stryker. Meie toimetajad on John Rennie ja Thomas Lin, keda toetavad Matt Carlstrom, Annie Melchor ja Zach Savitsky. Meie teemamuusika koostas Richie Johnson. Julian Lin mõtles välja taskuhäälingusaate nime. Episoodi kujunduse autor on Peter Greenwood ja meie logo autor Jaki King. Eriline tänu Burt Odom-Reedile Cornell Broadcast Studios'is. Ma olen teie võõrustaja, Steve Strogatz. Kui teil on meile küsimusi või kommentaare, saatke meile e-kiri aadressil Aitah kuulamast.
- SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
- PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
- PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
- PlatoESG. Autod/elektrisõidukid, Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
- BlockOffsets. Keskkonnakompensatsiooni omandi ajakohastamine. Juurdepääs siia.
- Allikas: https://www.quantamagazine.org/what-can-jellyfish-teach-us-about-fluid-dynamics-20230628/
- :on
- :on
- :mitte
- : kus
- ][lk
- $ UP
- 000
- 1
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15%
- 16
- 17
- 19
- 20
- 20 aastat
- 200
- 2020
- 22
- 23
- 24
- 25
- 26%
- 27
- 28
- 30
- 31
- 32
- 39
- 40
- 50
- 51
- 70
- 80
- a
- võime
- Võimalik
- MEIST
- absoluutselt
- täitma
- Saavutada
- Saavutab
- aakri
- üle
- tegevus
- tegelikult
- lisama
- lisatud
- lisades
- aadress
- haldamine
- edendama
- ADEelis
- nõustamine
- nõuandja
- nõustajad
- Aerospace
- mõjutada
- pärast
- jälle
- tagasi
- AI
- Eesmärgid
- AIR
- õhusõiduki
- lennukid
- ALASKA
- Häire
- Materjal: BPA ja flataatide vaba plastik
- võimaldama
- võimaldab
- juba
- Ka
- Kuigi
- alati
- am
- summa
- an
- ja
- loom
- loomad
- Teine
- vastus
- mistahes
- midagi
- lahus
- app
- ilmne
- ahvatlev
- õun
- taotlus
- rakendused
- kehtima
- hindama
- OLEME
- PIIRKOND
- valdkondades
- relvad
- ümber
- Kunst
- kunstlik
- tehisintellekti
- AS
- aspektid
- ambitsioonikas
- seotud
- At
- Atrium
- suhtumine
- atraktsioon
- ära
- Telg
- tagasi
- kott
- põhineb
- alus
- nahkhiired
- BE
- Laius
- sest
- muutuma
- muutub
- saada
- olnud
- enne
- taga
- on
- Uskuma
- Kell
- kasulik
- kasu
- Kasu
- Parem
- vahel
- biden
- Bideni haldus
- Suur
- suurim
- bioloogia
- Birds
- Natuke
- BLADE
- pimesi
- Blokeerima
- veri
- löök
- Puhumine
- juhatus
- asutused
- keha
- laenama
- mõlemad
- põhi
- ostnud
- Aju
- laius
- Murdma
- hingamine
- ülekanne
- laiem
- üldjoontes
- mull
- Ehitus
- Ehitab
- põletamine
- hõivatud
- kuid
- ostma
- Ostmine
- by
- arvutama
- arvutamisel
- California
- helistama
- kutsutud
- tuli
- kaamera
- Laager
- Ülikoolilinnak
- CAN
- kanuu
- Võimsus
- pildistatud
- Püüdmine
- Karjäär
- ettevaatlik
- hoolikalt
- kaasas
- viima
- juhul
- juhtudel
- katastroofiline
- maadlus
- Rakke
- keskus
- kesk-
- Sajandeid
- kindel
- kett
- väljakutse
- väljakutseid
- võimalus
- muutma
- Vaidluste lahendamine
- odav
- keemia
- Ring
- klass
- puhta energia
- selgelt
- klõps
- Kliima
- Kliimamuutus
- lähedal
- Kaasesimees
- juhus
- kolleegidega
- Kollektsioneerimine
- kolledž
- Kolledžid
- vastu
- kombinatsioonid
- ühendama
- Tulema
- tuleb
- mugav
- tulevad
- kommentaarid
- ühine
- KOMMUNIKATSIOON
- Ühenduste
- kogukond
- Ettevõtted
- Täiendus
- täitma
- keeruline
- keeruline
- komponendid
- koostatud
- arvuti
- Arvutiteadus
- seotud
- ühendus
- pidev
- piiranguid
- tarbitud
- jätkates
- pidev
- leping
- lepingute sõlmimine
- lepingud
- kontroll
- mugavus
- Mugav
- tavaline
- muutma
- jahe
- koordineerima
- koordineeritud
- koordineerimine
- kopeerimine
- cornell
- Korrelatsioon
- võiks
- nõukogu
- riik
- maakond
- Paar
- Kursus
- Covidien
- Covid-19
- krahh
- hull
- looma
- loodud
- loob
- loomine
- Praegune
- Praegu
- da
- iga päev
- andmed
- David
- päev
- Päeva
- tegelema
- aastakümnete
- otsused
- kindlasti
- osakond
- Olenevalt
- sõltub
- kirjeldama
- kirjeldatud
- kirjeldus
- Disain
- projekteerimine
- disainilahendused
- soov
- soovitud
- detail
- Detection
- Määrama
- arendama
- arenenud
- & Tarkvaraarendus
- seade
- DID
- erinevus
- erinevused
- erinev
- raske
- suund
- otse
- arutelu
- haigus
- haigused
- eristamine
- do
- dokumentaalfilme
- ei
- Ei tee
- teeme
- tehtud
- Ära
- alla
- tosin
- draakon
- juhtida
- koostatud
- ajendatud
- draiverid
- Drones
- kaks
- ajal
- Tolm
- dünaamiline
- dünaamika
- iga
- Ajalugu
- Varajane
- lihtsam
- kergesti
- lihtne
- serv
- Juhtkiri
- Tõhus
- tõhusalt
- mõju
- efektiivsus
- tõhus
- tõhusalt
- jõupingutusi
- kumbki
- elekter
- Elektrooniline
- tekkinud
- smirgel
- tekkivad tehnoloogiad
- võimaldades
- lõpp
- kestev
- energia
- Mootor
- insener
- Inseneriteadus
- Inseneride
- piisavalt
- sisenes
- lõbustama
- Kogu
- episood
- võrrandid
- pääse
- eriti
- Isegi
- sündmused
- lõpuks
- KUNAGI
- Iga
- iga päev
- igaüks
- igaühe
- evolutsioon
- areneb
- täpselt
- näide
- näited
- suurepärane
- vahetamine
- erutatud
- põnev
- exoplanet
- Eksootiline
- Laiendama
- kallis
- katseid
- ekspert
- Selgitama
- selgitus
- uurida
- väljasuremine
- nägu
- silmitsi seisnud
- asjaolu
- kuulus
- lehvikut
- kaugele
- talu
- Põllumajandusettevõtted
- KIIRE
- kiiremini
- Kraan
- Lemmik
- tunnusjoon
- FUNKTSIOONID
- Föderaal-
- tundma
- väli
- Valdkonnad
- Joonis
- arvasin
- täitmine
- leidma
- Tulekahju
- tuletõrjujad
- esimene
- Esimest korda
- Kala
- sobima
- fikseeritud
- paindlik
- lend
- voog
- Voolud
- vedelik
- Vedeliku dünaamika
- sõidavad
- toit
- eest
- Sundida
- välis-
- vorm
- moodustamine
- moodustatud
- vormid
- õnnelik
- edasi
- avastatud
- Sihtasutus
- Prantsusmaa
- tasuta
- sage
- Alates
- esi-
- lõbu
- fond
- põhiline
- kogumispensioni
- rahastamise
- edasi
- tulevik
- futuristliku
- kasu
- mäng
- käiku
- Üldine
- tekitama
- põlvkond
- saama
- saamine
- hiiglane
- Andma
- antud
- annab
- klaas
- Go
- eesmärk
- Goes
- läheb
- hea
- Valitsus
- koolilõpetaja
- suur
- suurem
- suurim
- Greenwood
- Maa
- Grupp
- Grupi omad
- Kasvavad
- külaline
- online
- olnud
- juhtus
- Raske
- riistvara
- Kasutamine
- Olema
- võttes
- he
- juhataja
- Tervis
- tervislik
- kuulama
- kuulnud
- ärakuulamine
- süda
- Held
- aitama
- kasulik
- siin
- siin
- Suur
- rohkem
- kõrgeim
- tema
- Tulemus
- hoidma
- Avaleht
- lootus
- Horisontaalne
- võõrustaja
- tund
- Kuidas
- Kuidas
- http
- HTTPS
- inim-
- Inimestel
- i
- Ma teen
- idee
- ideaalne
- ideid
- identiques
- tuvastatud
- if
- valgustama
- pilt
- kujutage ette
- Imaging
- kohe
- mõju
- Mõjud
- oluline
- parandama
- in
- sõltumatud
- eraldi
- vältimatu
- mõju
- teatama
- info
- Infrastruktuur
- esialgne
- ülevaade
- Inspiratsioon
- Inspirational
- inspireeritud
- selle asemel
- Instituut
- Intelligentsus
- suhelda
- suhtlemist
- huvi
- huvitatud
- huvitav
- segab
- ristmik
- sisse
- investeering
- kaasates
- probleem
- IT
- ITS
- John
- Johnson
- liitumine
- meiega liitumas
- lihtsalt
- Võti
- laps
- tapma
- Laps
- kuningas
- Kuningriik
- Teadma
- teatud
- labor
- labor
- Labs
- maa
- suur
- suurelt jaolt
- laser
- laserid
- viimane
- Hilja
- pärast
- Seadused
- kiht
- viima
- Õppida
- Lahkuma
- lugemine
- loengud
- lahkus
- Pärand
- jalad
- vähem
- laskma
- Tase
- elu
- valgus
- nagu
- Tõenäoliselt
- LIMIT
- lin
- joon
- liinid
- Kuulamine
- vähe
- kohalik
- kohapeal
- liising
- kohad
- logo
- Pikk
- kaua aega
- Vaata
- näeb välja
- otsin
- välimus
- Partii
- armastab
- Madal
- vähendada
- masin
- masinad
- tehtud
- ajakiri
- põhiline
- säilitada
- tegema
- TEEB
- juhitud
- palju
- kaardistus
- marker
- Turg
- turu krahh
- Marss
- mask
- Mass
- Massiline väljasuremine
- materjalid
- matemaatika
- matemaatiline
- matemaatiliselt
- Maksimeerima
- mai..
- me
- keskmine
- tähendus
- vahendid
- tähendas
- Vahepeal
- mõõtma
- mõõtmine
- mõõdud
- mõõtmine
- mehaaniline
- meditsiini-
- Meditsiinilised rakendused
- liige
- mainitud
- mainib
- võib
- miljon
- meeles
- minut
- puuduvad
- viis
- mudel
- modelleerimine
- mudelid
- hetk
- rohkem
- tõhusam
- kõige
- liikumine
- motiveeritud
- suu
- liikuma
- edasi liikuma
- liikumine
- käike
- liikuv
- MRI
- palju
- muusika
- peab
- my
- salapärane
- Mõistatus
- nimi
- Rahvaste
- Natural
- loodus
- Lähedal
- tingimata
- Vajadus
- vaja
- negatiivne
- naabrid
- mitte kunagi
- Uus
- Uued tehnoloogiad
- järgmine
- kena
- öö
- ei
- nobeli preemia
- normaalne
- Mõiste
- nüüd
- NSF
- number
- numbrid
- eesmärk
- eesmärgid
- jälgima
- toimunud
- ookean
- of
- maha
- pakkuma
- sageli
- on
- kunagi
- ONE
- ones
- jätkuv
- ainult
- Võimalus
- optimaalselt
- optimeerimine
- optimeerima
- or
- et
- Muu
- meie
- välja
- Tulemus
- üle
- enda
- valus
- Paber
- osa
- eriline
- eriti
- osad
- möödub
- kirglik
- passiivne
- tee
- patsient
- patsientidel
- paus
- Inimesed
- inimeste
- täiuslik
- jõudlus
- ehk
- inimene
- isiklik
- perspektiiv
- perspektiivid
- Peter
- fotograaf
- Photoshoot
- Füüsika
- valima
- pilt
- tükk
- tükki
- Koht
- Kohad
- plaanid
- Platon
- Platoni andmete intelligentsus
- PlatoData
- usutav
- mängimine
- mängib
- palun
- rõõm
- podcast
- Taskuhääling
- Punkt
- võrra
- poliitika
- positsioone
- positiivne
- võimalik
- potentsiaal
- potentsiaalselt
- sisse
- ennustada
- Valmistama
- esitada
- president
- ilus
- põhimõte
- põhimõtted
- privileeg
- preemia
- tõenäoliselt
- Probleem
- probleeme
- protsess
- tootma
- Toodetud
- spetsialistid
- Õpetaja
- Programmid
- Edu
- progressioon
- projekt
- projektid
- Propell
- liikumapanev
- Ettepanekud
- tõukejõu
- kaitstud
- avaldamine
- Tõmbab
- pumpamiseks
- Lükkama
- lükka tagasi
- lükatakse
- vajutab
- Lükkamine
- panema
- Putting
- kvalitatiivne
- Kvantamagazin
- küsimus
- Küsimused
- reaktsioon
- reaalne
- päris maailm
- Reaalsus
- tõesti
- põhjus
- hiljuti
- hiljuti
- soovitused
- kordumine
- vähendama
- peegeldab
- pidama
- asjakohane
- usaldusväärsus
- meeles pidama
- aru
- esindama
- esindamine
- esindatud
- nõudma
- Vajab
- teadustöö
- REST
- avalduma
- Richard
- õige
- ring
- robootika
- Rocket
- raketiteadus
- jooks
- Ütlesin
- sama
- SAND
- nägin
- ütlema
- ütlus
- ütleb
- Kool
- Koolid
- teadus
- Teadus ja tehnoloogia
- teadlane
- teadlased
- Teine
- vaata
- nägemine
- tundub
- tundus
- tundub
- valik
- saadab
- tunne
- tundlik
- teenima
- komplekt
- seade
- raske
- kuju
- kujundatud
- Sharks
- ta
- Varjualused
- leht
- suunata
- sära
- E-pood
- lask
- peaks
- näitama
- Näitused
- signaale
- Allkirjad
- märkimisväärne
- sarnane
- sarnasused
- lihtne
- lihtsustatud
- lihtsalt
- ühekordne
- site
- istub
- Istung
- Aeglaselt
- väiksem
- Suits
- siluda
- So
- nii kaugel
- kiirelt tõuseb
- sotsiaalmeedia
- päikese-
- lahendus
- Lahendused
- LAHENDAGE
- Lahendamine
- mõned
- midagi
- kuskil
- keeruline
- heli
- Ruum
- Kosmosereis
- rääkima
- rääkimine
- eriline
- kiirus
- Kulutused
- Spotify
- laiali
- Stabiilsus
- Stanford
- Stanfordi ülikool
- tähine
- Stars
- algus
- alustatud
- käivitamisel
- riik
- vars
- Samm
- Steve
- Steven
- kinni
- Veel
- Lugu
- struktuuriline
- võitlus
- õpilane
- Õpilased
- õppinud
- stuudiod
- Uuring
- Õppimine
- stiil
- teema
- Järgnevalt
- edu
- edukas
- selline
- soovitama
- suvi
- kihilisus
- toetama
- Toetatud
- peaks
- üllatav
- ümbritsev
- ellujäämine
- ellu jääma
- Jäid ellu
- Susan
- peatatud
- ujub
- süsteem
- süsteemne
- süsteemid
- lahendada
- Võtma
- võtab
- võtmine
- rääkima
- rääkimine
- Läbirääkimised
- tank
- sihtmärk
- õpetas
- tehnikat
- Tehnoloogiad
- Tehnoloogia
- öelda
- ütleb
- tingimused
- test
- katsetatud
- kui
- tänama
- tänan
- et
- .
- Piirkond
- Tulevik
- oma
- Neile
- teema
- ennast
- SIIS
- teoreetiline
- teooria
- Seal.
- Need
- väitekiri
- nad
- asi
- mõtlema
- Mõtlemine
- see
- need
- kuigi?
- arvasin
- põnevil
- Läbi
- läbi kogu
- aeg
- korda
- et
- täna
- kokku
- liiga
- võttis
- töövahendid
- ülemine
- Teemasid
- ekskursioon
- suunas
- jälgida
- üleminek
- läbipaistev
- reisima
- tohutu
- proovitud
- tõsi
- püüdma
- tormilisus
- turbulentne
- Pöörake
- lülitub
- juhendaja
- tv
- Kaks korda
- kaks
- tüüp
- liigid
- tüüpiliselt
- vihmavari
- ebatraditsiooniline
- aluseks
- mõistma
- veealune
- Ootamatu
- kahjuks
- ainulaadne
- Ülikoolid
- Ülikool
- avamine
- avamine
- kuni
- tulemas
- us
- kasutama
- Kasutatud
- kasutamine
- tavaliselt
- väärtus
- ventiil
- eri
- sõiduk
- versioon
- Versus
- vertikaalne
- vertikaalselt
- väga
- Video
- Videod
- vaade
- Haavatav
- Ärka
- Walmart
- tahan
- tagaotsitav
- hoiatus
- oli
- Vesi
- Tee..
- kuidas
- we
- Jõukus
- webp
- teretulnud
- Hästi
- läks
- olid
- M
- Mis on
- mis iganes
- millal
- kas
- mis
- kuigi
- valge
- WHO
- kogu
- miks
- will
- võitma
- tuul
- tuuled
- võitja
- talv
- koos
- jooksul
- ilma
- Võitis
- ei tea
- Töö
- töötas
- töö
- maailm
- mures
- väärt
- oleks
- annaks
- kirjutama
- Vale
- aasta
- aastat
- jah
- veel
- sa
- Sinu
- sephyrnet