Bevezetés
A medúzák, amelyek zsákszerű testüket finoman lüktetve mozognak a tengereken, nem biztos, hogy sok olyan titkot rejtenek, ami érdekelné az emberi mérnököket. De bármilyen egyszerűek is a lények, a medúzák mesterien tudják kihasználni és szabályozni a körülöttük lévő víz áramlását, néha meglepő hatékonysággal. Mint ilyenek, olyan kifinomult megoldásokat testesítenek meg a folyadékdinamikai problémákra, amelyekből a mérnökök, matematikusok és más szakemberek tanulhatnak. John Dabiri, an expert in mechanical and aerospace engineering at the California Institute of Technology, talk with Steven Strogatz in this episode about what jellyfish and other aquatic creatures can teach us about submarine design, the optimal placement of wind turbines, and healthy human hearts.
Figyelj Apple Podcastok, Spotify, Google Podcastok, Fűzőgép, TuneIn vagy kedvenc podcast-alkalmazását, vagy megteheti onnan streamelni Quanta.
Másolat
Steven Strogatz (00:03): Steve Strogatz vagyok, és ez az A miért öröme, egy podcast innen Quanta Magazineez a matematika és a természettudomány mai legnagyobb megválaszolatlan kérdései közé vezet.
(00:14) Az emberek azt mondják, hogy a biológia nagyszerű tanár a mérnökök számára. Gondoljunk csak arra, hogy egy szárnyaló sas mit taníthat nekünk az aerodinamikáról. Mai vendégem úgy gondolta, egy medúza tanulságos dolog lenne nyári mérnöki gyakorlatra tanulni. Évekkel később pedig még mindig a medúzákat tanulmányozza, hogy rengeteg információt kínáljanak a folyadékdinamikáról, ami ennek az epizódnak a témája.
(00:36) Mit taníthat nekünk a medúzák és a halrajok mozgása a levegő, a víz, sőt a vér mozgásáról? Mai vendégünk a halrajok egyhangú mozgásának matematikai tanulmányozásával kitalálta, hogyan lehet szélturbinákat elhelyezni a tiszta energia hatékonyabb előállításához. De ez még nem minden. Kiderült, hogy a medúza úszásának módja akár az emberi szív egészségéről is tájékoztathat bennünket. A medúza pedig új trükköket tanított meg a víz alatti hajtásról, ami hasznos lehet a tengeralattjáró-tervezés új generációjában. De hadd meséljen többet vendégünk, John Dabiri. A Caltech gépészeti és repülőgépmérnöki professzora. Megnyerte a Waterman-díj 2020-ban az ország legmagasabb kitüntetése a pályakezdő tudósok és mérnökök számára. Ő is tagja Biden elnöknek Tudományos és Technológiai Tanácsadók Tanácsa. Üdvözöljük, John Dabiri professzor.
John Dabiri (01:31): Köszönöm, Steve. Jó itt lenni.
Strogatz (01:33): Igazán nagy öröm, hogy itt vagy. Már egy ideje ismerjük egymást, de azt hiszem, korábban nem volt alkalmunk üzletről beszélgetni, ezért izgatott vagyok. Tudod, be kell vallanom, bár sokat fogunk veled beszélgetni a medúzáról, én még soha nem tartottam medúzát, soha nem csípett meg medúza.
dabiri (01:51): Lemaradsz. mindkettőt megcsináltam.
Strogatz (01:55): Hogyan? Milyen volt a szúrással járó közeli találkozása a medúzával?
dabiri (02:00): Nos, tudod, valójában egy fotózás volt, amit egy magazinnak készítettem, és a fotós úgy gondolta, jó lenne, ha közelebbről megismerhetném a témáimat. Így hát bevitt a vízbe, és azt mondta, hogy tartsam meg a zselét. És közben a csápjai elkezdtek csöpögni a lábamon. Szóval ez egy nagyon fájdalmas fotózás volt, de sikerült.
Strogatz (02:21): Grimaszolsz a képen?
dabiri (02:23): Tudod, valahogy sikerült azt a látszatot kelteniük, hogy mosolygok és élvezem az egészet, pedig elég szánalmas volt.
Strogatz (02:29): Nos, sajnálom, ma nem fogunk ennek alávetni.
dabiri (02:31): Köszönöm, köszönöm.
Strogatz (02:33): Szóval, tudod, amikor azt látom, hogy például David Attenborough TV-műsorokban vagy más természetműsorokban medúzákat úszkálnak, szinte zacskónak tűnnek, olyan, mint egy celofán zacskó, amit a víz tologat. . De tudom, hogy ez nem lehet helyes. Ők nem csak passzív úszók. Szóval mesélnél nekünk egy kicsit? Hogyan mozognak? Vannak izmaik?
dabiri (02:52): Megteszik, és valójában a medúza az első olyan állat, amelyről tudjuk, hogy képes mozogni az óceánban. A dokumentumfilmekben látható úszást egyetlen sejtréteg hajtja. Gondolj egy nagyon vékony izomrétegre, amely szinte a szíved dobogásához hasonló ritmussal képes összehúzódni és kitágulni. És ez lehetővé teszi számukra, hogy áthaladjanak az óceánon.
Strogatz (03:13): Szóval, amikor a ritmusról beszélsz, az elgondolkodtat, akkor nekik is kell egy idegrendszerük, amely irányítja az izmokat.
dabiri (03:20): Valójában a medúzáknak egyáltalán nincs központi idegrendszerük. nekik sincs agyuk. Mindössze ezek a kis sejtcsoportok vannak a testük körül, amelyek megmondják nekik, hogy mikor kell gyújtani az izmaikat, mikor kell összehúzódniuk. Így ezeket az izmokat arra használják, hogy koordinálják az úszásmozgásukat oly módon, ami nagyon különbözik attól, ahogyan te és én mozgunk.
Strogatz (03:39): Húha. Szóval, ez… Van egy csengő, igaz? A harangról beszélnek. Mit jelent a csengő?
dabiri (03:42): Így van. Tehát ha egy akváriumban lévő medúzát nézel, úgy néz ki, mint egy esernyő vagy egy táska, ahogy mondtad. És ennek az esernyőnek az alsó széle körül van néhány klaszter, általában körülbelül nyolc. És ezek azok a helyek, ahol a test jeleket küld az úszáshoz, az izomösszehúzáshoz. Így az összehúzó jelek összehangolásával nagyon alacsony energiafelhasználással tudnak átúszni a vízen.
Strogatz (04:12): Igen, határozottan nem tudok kapcsolódni ehhez, ha a saját úszásomra gondolok, ami annyira kínos, és sok energiát pazarol el. Szóval mit mondasz itt? Azt mondod, nagyon hatékony úszók? Hogy érted?
dabiri (04:27): Tudjuk, hogy több mint 200 millió évvel ezelőtt a medúzák voltak az első állatok, amelyek úsztak. Túlélték a tömeges kihalási eseményeket. Így sokáig úgy gondolták, hogy van valami a hatékony mozgási képességükben, ami lehetővé tette számukra, hogy olyan sokáig életben maradjanak az óceánokban, hogy életben maradjanak még olyan egzotikusabb úszókkal szemben is, mint a delfinek és a cápák. ami eszedbe juthat, amikor egy kiváló úszóra gondolsz.
(04:53) Well, it turns out that the very simple body shape of these jellies, the simple umbrella, it creates what are called vortex rings. Think of a doughnut of swirling water. So each time the animal contracts its muscles, it creates this doughnut of water. And it almost pushes off of that doughnut of swirling water to move through the water without having to use a lot of energy in the process. So it’s a very different swimming stroke than what you or I would try to accomplish in the ocean, but it’s quite effective.
Strogatz (05:25): Hirtelen egy kép jut eszembe. Mondd meg, hogy rossz úton járok-e ezzel vagy sem. De emlékszem, hogy gyerekként a nyári táborban kenuztam. És azt akarták, hogy tegyük az evezőnket a vízbe. És azt mondták, hogy csináljak egy J ütést, amikor az evezővel vissza kell nyomni, majd visszacsavarni. És lehetett látni, hogy kis örvények, kis vízörvények jönnek ki belőle.
dabiri (05:46): Így van.
Strogatz: Ez a stroke, ez releváns ahhoz, amiről az örvényekkel beszélsz?
dabiri (05:50): Az. Tehát az egész óceánon, sőt, még most is, amikor hozzád beszélek, a szám nyomja körülöttem a levegőt, és létrehozza ezeket a kavargó áramlatokat, amelyeket örvényeknek nevezünk. Tehát amikor úszik, létrehozza azokat az örvényeket. Az a kenulapát hozza létre ezeket a kavargó örvényeket. Az örvénygyűrűikben lévő medúzákban az a különbség, hogy szinte tökéletes kör alakúak. Ez a kör alakú forma pedig lehetővé teszi számukra, hogy olyan hatékonysággal úszhassanak, mint amit te vagy én a karunk simogatásával vagy egy kenulapáttal tudunk generálni. Tehát valójában az örvények, az örvénylő áramlatok alakja a kulcsa a nagyon hatékony úszásuknak. És ezt próbáltuk hosszú ideig megérteni annak a rejtélynek a feltárásával, hogy ezek az állatok hogyan éltek túl sokáig az óceánban. Valójában a kör alakú örvénygyűrűk a kulcsok.
Strogatz (06:41): Lássuk tehát, hogy a kép a fejemben van-e. Amikor egy kör alakú örvénygyűrűről beszélünk, most a másik kép, ami eszembe jut, azok… nem… Az emberek nem dohányoznak annyit, mint régen, de tudod, hova megyek, igaz? Például vannak srácok, akik szivaroznak, vagy olyanok, akik füstgyűrűt fújnak.
dabiri (06:57): Pontosan.
Strogatz: Ez az a fajta kör, amelyet el kellene képzelnem valaki lekerekített ajkairól?
dabiri (07:02): Abszolút. Amikor én tanítottam, akkor ezt a klasszikus példát használtam (de most megpróbáljuk elriasztani a dohányzást vagy a gőzölést). De ha elképzeli a példa nem mérgező változatát, akkor pontosan igaza van. Azok a füstgyűrűk, amelyeket az emberek fújnának, úgy néznek ki, mint egy légfánk, és örvénylik, és hosszú távolságra megtartja ezt a kör alakú formát a fúvató személytől.
(07:23) Lehet, hogy ennek egy másik változata az, hogy néha látni fogsz delfineket, akik ezt teszik az óceánban, és a hozzájuk hasonló alakú buborékgyűrűkkel játszanak. Ez egy vízfánk, amelynek közepén levegő rekedt. És az a mód, ahogyan a delfinek képesek fenntartani ezeket a gyűrűket ebben az esetben, az adott típusú örvénylő áram stabilitása miatt van. Valóban egyedülálló a folyadékdinamikában.
Strogatz (07:47): Rendben, bármennyire is szórakoztató a medúzákról beszélni, és bevallottan nagyon menők és hatékonyak. De azok az emberek, akik odakint hallgatnak, és esetleg azon tűnődnek, miért fordítunk rájuk annyi erőfeszítést? Segítsen nekünk tágabban megérteni. Miről szól a folyadékdinamika? Hol alkalmazható a tudomány vagy a technológia többi részében?
dabiri (08:09): Yeah, so fluid dynamics is all around us. In fact, for me, one of the really exciting application areas, growing up as an aspiring mechanical engineer, was in thinking about more effective rockets and helicopters — propulsion systems in general. Now, we know this field of fluid dynamics, the study of how air and water move, is really complicated in terms of the motion that the water or the air makes, in terms of how we try to describe it using physics. And so there was a movement that emerged, now a couple of decades ago, to say: Why don’t we study some animal systems that have already figured it out, figured out how to swim efficiently or how to fly efficiently? You can actually go back centuries to Leonardo da Vinci and trying to understand how to develop human-powered flight by looking to birds. So there is actually a long legacy of studying natural systems to gain inspiration into how we can develop more effective technologies. That’s kind of how I entered the field.
(08:29) It turns out that even a very simple animal like the jellyfish has a lot to teach us because of how they interact with the water in such an elegant way. And that’s what really what has driven us to study jellyfish in particular in this broader field of what’s sometimes called biomimetics, or bio-inspired engineering. Looking at biology to find solutions for engineering challenges.
(09:08) De a medúza igazából abból a vágyamból jött létre, hogy egy kényelmes nyári projekttel álljak elő. Itt voltam a Caltech-nél egy nyári kutatási projekten, és a tanácsadóm azt mondta: „Menjünk az akváriumba, és próbáljunk meg egy állati rendszert találni, amit tanulmányozni lehet”, ugyanúgy, ahogyan egyetemi éveimben helikoptereket és rakétákat tanultam. Hogy őszinte legyek, ettől nem voltam elragadtatva. Akkoriban azt hittem, hogy a Caltechre jövök, hogy rakétákat és meghajtást tanuljak. A Caltech rendelkezik a Jet Propulsion Laboratory-val, amelyről híres. De eljutottunk az akváriumba, és azt gondoltam: „Nos, van itt egy 10 hetes projektem. Hadd válasszam ki az általam talált legegyszerűbb állatot. Tudod, egyszerűbb modellt kellene kitalálni hozzá.” Így a medúza könnyűnek tűnt. És persze itt vagyunk 20 évvel később, és még mindig próbálom kitalálni, hogyan működnek.
Strogatz (10:17): I have to say, as a mathematician, I was always drawn to fluid dynamics because it’s so difficult. Some of the most difficult math problems that we have faced in the area I’m interested in, in differential equations, first arose in connection with problems in fluid dynamics. So you mentioned — OK, so rockets, jet propulsion for — we could think about airplanes, there’s medical applications —
Dabiri (10:42): Absolutely. We just came out of Covid [Covid-19]. I mean, to give you a very present example: Questions about the transmission of Covid really were fluid dynamics questions. How do the aerosols form? How are they transmitted? How are they collected on other people? If I want to design a mask, what’s an effective way to do that? In climate change, modeling the Earth’s climate is in large part a fluid dynamics problem. Fluid dynamics shows up in all aspects of our life.
(11:11) Szerintem az az igazán izgalmas ebben az állati rendszerek tanulmányozásában, hogy az én szemszögemből, ha repülőgépet építesz, akkor az ember ül le a számítógéphez, és megpróbálja megoldani azokat a nagyon összetett egyenleteket, leírtad, hogy kitaláld, mi az ideális alakja a szárnynak, mi az ideális alakja a repülőgép többi részének. Bizonyos szempontból a medúzák minden nap parciális differenciálegyenleteket oldanak meg, miközben a vízben úsznak.
(11:35) És ezért csak azt kell kitalálni, hogy pontosan mi az, ami az úszásukban teszi lehetővé számukra, hogy eljussanak a differenciálegyenletek adott megoldására. És akkor az a remény, hogy ezt a saját tervezési problémáinkra is alkalmazhatjuk, ahol nem vonatkoznak ránk ugyanazok a korlátok, mint a medúzáknak az evolúció során. Van egy agyunk, egy központi idegrendszerünk, és több mint egyetlen sejtes izomrétegünk van, amellyel dolgozhatunk. Olyan anyagokat dolgoztunk ki, amelyekkel dolgozni tudunk. Most AI kell dolgoznunk. És ha tehát a medúzáról tudókat kombináljuk a mérnökként rendelkezésünkre álló összes eszközzel, akkor valóban az ég szab határt annak, hogy mit tudunk fejleszteni.
Strogatz (12:09): Nos, akkor menjünk bele abba a kérdésbe, hogy a medúza hogyan csinálja. Milyen kísérleteket végzett annak kiderítésére, hogyan használják a harangjuk összehúzásakor keletkező örvénygyűrűket?
dabiri (12:21): Az első kihívás tehát az, hogy a víz és a levegő átlátszó. Tehát még miközben itt ülünk és beszélgetünk egymással, a levegő körülöttünk a légzésünk miatt állandó mozgásban van. Ezt nem igazán tudjuk felfogni. Ugyanez igaz a vízben is. Ha akváriumba mész, számodra valószínűleg az állatok a fő attrakció, de számomra az őket körülvevő víz. A probléma az, hogy nem látja könnyen a víz mozgását, ha csak a tartályt bámulja. Ezért kifejlesztettünk néhány új technológiát, amelyek segítségével megmérhetjük az állatokat körülvevő vizet.
(12:53) Az első dolog, amit tehet, az az, hogy festéket tesz a vízbe, például ételfestéket, mert ez megmutatja, hogyan szállítják a vizet helyileg. Ez egy minőségi kép. Ez egyfajta általános leírást ad, de nem olyasmit, amivel könnyen számokat írhatna fel, hogy azt mondhassa, a víz ilyen gyorsan ebbe az irányba halad.
(13:11) De amit tehetünk, az az, hogy alkalmazunk néhány technikát, amelyek általánosak a mérnökökben. Például lézerrel. Tehát a vízben apró, lebegő részecskék vannak – gondoljunk csak a vízben lebegő homokra vagy iszapra. Ezt megvilágíthatjuk lézerlapokkal. Vegyél egy lézermutatót, ami esetleg otthon van, és világítsd át egy üvegrúddal, és a sugarat vékony fényréteggé terjeszti. Így hát ezt a fénylapot átvittük a vízen. Visszaverődik a vízben lévő összes lebegő részecskéről. És most nyomon követhetjük ezeket a kis részecskéket, szinte úgy, mint egy mozgó csillagos éjszakát. Valahogy így néznek ki a videók. És mindegyik csillag, az üledék részecskéi a vízben, elárulnak valamit arról, hogyan mozog a víz helyileg az állat körül.
(13:56) Tehát ezeket a technikákat a laboratóriumban fejlesztettük ki. A nagy kihívás ezután az, hogy menjünk, medúzát keresünk a terepen, és ténylegesen megmérjük. Szerencsém volt, hogy találtam olyan diákokat, akik vadul úsztak a medúzával, és lézert vittek magukkal.
Strogatz (14:10): De hát – hadd szerezzem meg… Elviheted a lézermutatót vagy bármit a víz alá, és semmi gond.
dabiri (14:15): Nos, ez is része volt a diáknak, Kakani [Katija] volt a neve. Ph.D. A dolgozat az volt, hogy kidolgozzuk azt a technológiát, amely lehetővé teszi számunkra ezt. Ahhoz, hogy egy búvár az óceánba tudjon menni, nagyon óvatosan dőljön el ezek mellett a medúzák mellett, majd kapcsolja be a lézert és mérje meg a körülöttük lévő vizet. És kiderült, hogy nagyon sikeresen tudta megörökíteni az örvénylő áramlatokat először igazán kitűnő részletességgel.
Strogatz (14:42): És van valami videokamera beállítás is?
dabiri (14:45): Van. Valójában ez a képalkotó technológia nagyrészt videó alapú. Tehát kap egy videót a mozgó vízről, az üledékrészecskékről, amelyek visszaverik a lézerfényt. Így ha megnézzük, hogy az idő előrehaladtával hogyan mozog a víz az állat körül, bizonyos esetekben rájöhetünk, hogy az állatok nem fordítanak annyi energiát a vízbe, hogy mozogjanak. Ezt nevezzük hatékony mozgásnak. Amikor előre tudnak haladni anélkül, hogy sok vizet kellene felkavarniuk maguk körül.
(15:12) Érdekes módon egyes medúzafajok ritkán úsznak meg, de ha mégis, akkor túlélési módban van, azért van, hogy megszökjenek egy ragadozó elől, vagy elkapják a zsákmányt. Ilyen esetekben valójában sok energiát fordítanak a vízbe. Úgy gondoljuk, hogy ez a túlélés kérdése. Nem aggódik annyira a hatékonyság miatt, amikor vagy megöl, vagy megölnek. És így ezekben az esetekben is láthatunk különbséget az állatok körüli vízben, mindezt ezzel a lézertechnikával rögzítjük.
Strogatz (15:41): Jó, lehet, hogy az egész celofán zacskóképem annyira rossz, és ezt ki kell vernem a fejemből, de nekem úgy érzem, hogy akkora húzással találkoznék, még ha szép is van. összehangolt mozgás. Biztos van valami trükk abban, ahogy ezek az örvénygyűrűk viselkednek, hogy a mozgás olyan hatékony legyen, mint amilyen. A méréseiből kiderült valami meglepő vagy trükkös, amit a medúza csinál?
dabiri (16:05): Igen, ez egy nagyszerű kérdés. És van egy-két módja annak, hogy elgondolkodjunk ezen. Mindenekelőtt a medúzák viselkedését illetően azt kell mondanom, hogy az egyik különbség aközött, amit a természetben csinálnak, és amit a saját tengeralattjáróinkban gondolhatunk, a medúzák ugyanazokat az áramlatokat használják táplálékra. Tehát ahogy létrehozzák ezeket az örvénygyűrűket, az örvénylő áram valójában a csápjaik felé vonzza a zsákmányt, ahol elfogják és megeszik.
(16:30) Így nagyon valószínű, hogy a mozgás, amit látunk – A pontból B pontba mozognak – valójában nem a kívánt eredmény. Ez csak elkerülhetetlen következménye Newton cselekvés- és reakciótörvényeinek. Egyes esetekben az állatok csak azért hozzák létre ezeket az örvénygyűrűket, hogy magukhoz vonják a zsákmányt. De mivel nyomják a vizet, a reakció az, hogy közben mozognak. És így számukra ez a hatékony mozgás nem feltétlenül azt jelenti, hogy sietve próbálnak eljutni valahova.
(16:59) Ahol azt tudtuk tenni, hogy azt mondjuk: „Vegyük ugyanezt a gondolatot, az örvénygyűrű kialakulását. A tengeralattjárónknak nem kell ugyanúgy táplálkoznia, mint a medúzáknak.” És így gyorsabban haladhatunk, például ugyanazt a meghajtási technikát használva, bár maguk az igazi állatok nem teszik ezt. Valójában ez a különbség a biológia mesterkélt másolása között, visszamenőleg arra az időre, amikor az emberek nagyon kemény szárnycsapkodással próbáltak emberi erővel repülni. Végül úgy találtuk meg a sikert, hogy rögzített szárnyakat használtunk és egy sugárhajtóművet ragasztottunk a dologra. És ez volt a trükk. Tehát itt óvatosnak kell lennünk azzal kapcsolatban, hogy ne egyszerűen vakon másoljuk azt, amit a medúza csinál, hanem azt kérdezzük meg, hogy viselkedésének mely aspektusai vezetnek a hatékony meghajtáshoz. És amikor olyan tengeralattjárót akarunk tervezni, amely gyors és hatékony, eltérhetünk attól a tervtől, amelyet az állatok adtak nekünk.
Strogatz (17:50): Tehát a futurisztikus tengeralattjárók tervezésével kapcsolatban van-e olyan elv vagy megfigyelés, amit a medúzából merítettünk, ami valamiféle őrült új dizájnt sugallhat?
dabiri (18:02): Megvizsgáltuk ezt a kérdést. És a kulcs ismét ezek az örvénygyűrűk, ezek az örvénylő, kör alakú fánk alakú áramok. Ha ki tudunk találni egy olyan tengeralattjáró-tervet, amely létrehozhatja ezeket, de ehhez nincs szükség egy természetes medúza nagyon rugalmas mozgására, akkor azt találtuk, hogy ez valóban fontos hozzáadott érték lehet a jelenlegi tengeralattjáró-tervekhez. Ezt teszteltük a laborban. Tehát azt teheti, hogy vesz egy hagyományos propeller meghajtású tengeralattjárót, és ad hozzá egy mechanikus rögzítést a hátuljához, amely ahelyett, hogy a sima, folyamatos sugáráramlást meghajtja a hátulján, szaggatottabb áramlást hoz létre. Tehát gondoljon a jármű mögötti áramlás lüktetésére. Meg tudtuk mutatni, hogy ez a jármű 30 vagy 40%-kal energiahatékonyabb lehet, mint az azonos típusú jármű anélkül, hogy az áramlásban pulzálna.
(18:55) Nos, a trükkös rész itt egy olyan mechanikai kialakítás, amely nem túl bonyolult. Ha túl bonyolulttá teszi ezt az alkatrészt, akkor ezeket az alkatrészeket ki fogja cserélni. Valójában ezek a mechanikai alkatrészek maguk is képesek energiát szívni a járműből. Így nem tudtunk olyan kialakítást kidolgozni, amely túlságosan bonyolult mechanikai alkatrészek nélkül éri el a medúza által ihletett folyadékdinamikát. És ez volt a megfejtetlen rejtély.
Strogatz (19:23): Nos, mielőtt elhagynánk a medúzákat és azok hajtóerejét – egy perc múlva be akarok jutni a szélturbinákba –, de szeretnék egy kicsit többet beszélni az állatvilágot átszelő örvénygyűrűkről. Mert hallottam néhány kollégámtól, akik a rovarrepülést vagy a kolibri repülést tanulmányozzák, vagy, tudod, a sárkánylegyeket, a sólymokat… Csak nagyon sok lény van, amely különféle módon használja ki az örvényeket. Bár az imént említett példák mindegyike a levegőben van, nem a vízben. Mesélne nekünk egy kicsit a különbségekről vagy a hasonlóságokról a levegőben szálló lények és – nos, nem mondanám, hogy vízi lények között. Tudod, mire gondolok? Ha a vízben vagy a levegőben vagyok.
dabiri (20:02): Igen, szóval a víziek. Igen, és egy lépéssel tovább léphetünk a vérig. Mert az emberi szívben ugyanazok az örvények képződnek a bal kamrában, az oxigénnel dúsított vér, amint a bal pitvarból a bal kamrába halad. Ez azelőtt van, hogy áthaladna a tested többi részén. Van egy pont, amikor áthalad egy szelepen, és olyan örvénygyűrűket kapsz, amelyek feltűnően hasonlítanak ahhoz, amit a medúza vagy a tintahal hoz létre. Szóval teljesen igazad van, ez az örvényhurok vagy gyűrű motívum, néha a bonyolultabb láncszerkezetek. De mindegyik különböző állati rendszerben ezt látjuk megismétlődni.
(20:26) Tehát kutatásaink nagy része valójában arra törekedett, hogy megértsük, vajon vannak-e olyan alapelvek, amelyek alapján megismerhetjük ezen örvénygyűrűk kialakítását. És kiderül, hogy vannak. Tehát nem minden örvénygyűrűt egyformán hoznak létre abban az értelemben, hogy vannak bizonyos örvénygyűrűk, amelyek kiválóan alkalmasak a hatékony meghajtásra, mint például a medúza, amelyről az imént beszéltünk. De vannak különböző típusú örvénygyűrűk, amelyek abban az esetben jönnek létre – pusztán megpróbálnak nagy erőt generálni. Ha csak nagyon gyorsan akarok mozogni, például a medúzák, amelyek el akarnak menekülni egy ragadozó elől, egy örvénygyűrűt hoznak létre, amely különbözik azoktól a nagyon hatékony örvénygyűrűktől, amelyekről egy pillanattal ezelőtt beszéltünk.
(21:15) Tehát amit gondoltunk – és ez talán néhány évtizeddel ezelőtt történt –, talán felhasználhatnánk ezt a belátást arra, hogy megértsük az örvénygyűrűket egy egészen más rendszerben, az emberi szívben. Tehát ahogy mondtam, a bal kamra feltöltődése során ez az örvénygyűrű keletkezik. Kiderült, hogy egy egészséges páciensben, illetve egy bizonyos betegségben szenvedő betegben – például dilatációs kardiomiopátiában, megnagyobbodott szívben – az örvénygyűrűik nagyon különböznek az egészséges betegekben kialakuló örvénygyűrűktől. Érdekes összefüggést találtunk, ahol az egészséges beteg és néhány ilyen kóros beteg között tapasztalt változás nagyon hasonló a hatékonyan úszó medúza és a ragadozó elől menekülő vagy zsákmányát elkapni próbáló medúza közötti különbséghez.
(22:05) Tehát az egyik legfontosabb előnye annak, ha a hatékonyság és a diszfunkció folyékony dinamikus jeleit vizsgáljuk, hogy ezek a változások néha a szív szerkezeti változásai előtt, vagy néhány szisztémás, az egész testre kiterjedő változás előtt következhetnek be. valami nincs rendben veled. Így ezt egy érzékenyebb és korábbi diagnózis lehetőségének, vagy az emberi szervezet betegségeinek és diszfunkcióinak jelzőjének tekintettük. Ezt követően más laboratóriumok is kimutatták, hogy a szíven belüli áramlás ezen változásai valójában az emberek betegségeinek hatékony markerei lehetnek.
Strogatz (22:45): Hú, John, ez izgalmas.
dabiri (22:47): Igen, nagyon ügyes és váratlan kapcsolat. De Steve, ez visszatér a korábbi pontodhoz, amely az örvénygyűrű motívumának megismétlődéséről szól a folyadékdinamikában – legyen szó levegőről, vízről vagy vérről, akár úszásról, akár repülő élőlényekről van szó, akár itt ülve beszélgetünk a mieinkkel. vért pumpáló szívek.
Strogatz (23:06): Hát ez nagyszerű. Nagyon le vagyok nyűgözve ettől az utolsó orvosi példától. Mert úgy értem, főleg, hogy ez lehet egy korai figyelmeztető rendszer és korai diagnosztika. De kíváncsi vagyok, mi az a képalkotó technológia, amely lehetővé teszi, hogy tudod, hogy nem fogsz üledéket tenni a szívbe, igaz? Mit csinálunk? Ez minden – ultrahangon vagy MRI-n látszik? hogy nézne ki?
dabiri (23:26): Pontosan. Igen. Tehát a korai munka az MRI-ben történt. Újabban ultrahangos technikák. A jelenlegi laboratóriumok még az akusztikus detektáláson is dolgoznak, hogy a véráramlás bizonyos típusú örvényképződésekben olyan hangot kapjon, amely hatékonyan érzékelhető egy elektronikus sztetoszkóppal. Itt az a cél, hogy a legegyszerűbb technológiát dolgozzuk ki, amely lehetővé teszi ennek észlelését, mert nem mindenkinek lesz MRI-készüléke vagy ultrahang-készüléke. De el lehet képzelni egy 10–20 dolláros akusztikus mérési hangmérő eszközt, amelyet a Walmartnál vásárolhat, és amely képes észlelni az ilyen típusú változásokat, és ez otthon is elérhető.
(24:10) Szóval ez a cél. Még semmiképpen nem tartunk ott. De amit a medúzák csináltak, az megadja nekünk a kezdeti célpontot, hogy mire kell figyelnünk, az egészséges és a beteg betegek áramlásában bekövetkezett változások tekintetében.
Strogatz (24:24): Na jó, akkor most lépjünk ki a vízből. És kezdjen el egy kicsit beszélni arról a munkáról, amelyet kollégáival végzett a szélturbinákkal kapcsolatban Kaliforniában, Alaszkában, hogy elősegítse azok hatékonyabbá tételét. Tehát először is, ha azt mondom, hogy szélturbina, az első kép, ami eszembe jut, az az óriási fehér légcsavar, amely valahol valami mezőn magasan áll. Ez a megfelelő kép, vagy én – más kép kellene a fejemben?
dabiri (24:54): Tehát ezek a turbinák más típusú turbinák. Bár munkánkat nagyrészt az ezekkel a nagy turbinákkal kapcsolatos kihívások motiválták. A legnagyobb kihívás az, hogy az egyes turbinák nagyon hatékonyak abból a szempontból, hogy mennyire képesek a szél mozgását elektromos árammá alakítani. A kihívás az, hogy az egyes turbinák hátszélében sok szaggatott levegőt vagy turbulenciát hoznak létre. Ez a szaggatott levegő csökkentené minden turbina teljesítményét, amely az elsőhöz képest lefelé volt.
(25:24) És ezért, ha meglát egy ilyen szélerőművet odakint, a turbinák nagyon messze vannak egymástól. Mert arra törekednek, hogy a turbinák közötti szaggatott levegő ne csökkentse a csoport teljesítményét.
(25:36) Mindig is ironikusnak tűnt, hogy ha a természetbe nézel, az óceánba iparkodott halakra gondolsz, azok csapkodják a farkukat, létrehozzák a maguk nyomait, ahogy mi nevezzük őket. Tehát azt a szaggatott levegőt a szélturbina mögött ébrenlétnek hívjuk. A halak létrehozzák ezeket az ébredéseket is. Csoportosan úsznak, és nem oszlanak el egymástól a lehető legtávolabb. De ehelyett összehangolják álláspontjukat, egyiket a másikkal. Valójában kihasználhatják a létrehozott áramlást. Úgy, hogy az egész nagyobb, mint a részek összege. Ez azt jelenti, hogy a halcsoport hatékonyabban tud együtt úszni, mint ha elkülönülnének egymástól. Ezt látjuk a kerékpározásban, a Tour de France-on. Látni fogja, ahogy a kerékpárosok kihasználják szomszédaik aerodinamikáját.
(26:17) A kérdés tehát az volt, hogy találhatunk-e analógiát azokra a haliskolákra, amelyek szélturbinákat helyeznének el. Nos, itt van az a hely, ahol szinte véletlenül – a Caltechnél tartok egy órát az úszás és a repülés folyadékdinamikájáról. A halnevelésről szóló előadásaimban pedig felírom a táblára azokat az egyenleteket, amelyek alapján megjósolhatod a szélturbinák közötti előnyös kölcsönhatást. E modellek egyik legfontosabb jellemzője ezek az örvények, amelyekről eddig beszéltünk. Az örvénylő áramlatok, amelyeket a halak keltenek. Az egyik ilyen örvény matematikai modellje majdnem teljesen megegyezik azzal, ahogyan az úgynevezett függőleges tengelyű szélturbinákat ábrázolná.
(27:01) Szóval, megállok egy pillanatra, és azt mondom, hogy azokat a szélturbinákat, amelyeket a propeller stílusú turbinákhoz szokott látni, amint arról beszéltünk, vízszintes tengelyű szélturbináknak nevezik. Mivel a pengék egy vízszintes tengely körül forognak. Egy függőleges tengelyű szélturbina, a lapátok egy tengely körül forognak, amely függőlegesen kilóg a talajból. Így például egy körhintó egy függőleges tengely típusú rendszer példája lenne. Ezek a rendszerek matematikailag szinte azonosan ábrázolhatók a halrajokkal.
(27:31) És ez volt az összefüggés, amikor azt mondtam, hogy nos, próbáljunk meg olyan szélerőművek tervezésén gondolkodni, amelyekben ez a haliskola-típusú orientáció lenne. Így volt néhány diák a laborban, az egyik projektjüknél, hogy elkészítsék a borítékot, hogy ez hogyan javítaná a szélerőművek teljesítményét az adott földterületen termelhető energia tekintetében.
(27:52) Tegyük fel, hogy adok neked, Steve, 10 hektárt, és azt akarom, hogy annyi áramot termelj, amennyit csak tudsz a hagyományos szélturbinákkal. A propeller típusúak esetében valószínűleg csak egy ilyen turbinát tudna elhelyezni azon a telken. Ezeknél a kisebb, függőleges tengelyű szélturbináknál ceruza-papír számítással kiderül, hogy 10-szer több energiát lehetne kihozni ugyanarról a földterületről, ha kihasználjuk ezeket a hatásokat.
(28:15) Nos, ez egy ceruza-papír számítás, amíg azt nem mondhatod, hogy ez egy nagyszerű elméleti ötlet. De szerencsénk volt, hogy itt lehettünk a Caltechben, ahol elmentem az osztályra, és azt mondtam: „Szeretnék venni egy kis földet, és kipróbálnám ezt.” És ez a 08-09-es piaci összeomlás környékén történt. És így elég olcsón lehetett földhöz jutni. Így hát vettünk néhány hektár földet itt L. A. megye északi részén, azt hiszem, mindössze 10,000 15,000 vagy XNUMX XNUMX dollárért. Megállapodtunk az egyik olyan céggel, amely ezeket a függőleges tengelyű szélturbinákat gyártja, hogy az adatokért cserébe ingyen adják nekünk a turbinákat. Mert nagyon drága egy új turbina tesztelése, ha induló.
(28:54) És ezért kihelyeztünk egy sor ilyen turbinát arra a mezőre. Körülbelül két tucatnyian feljutottunk a helyszínre. És meg tudtuk mutatni a való világban, hogy ezzel a halak által ihletett kialakítással tízszer több energiát lehet kihozni egy földterületből. Szóval ez egy igazán izgalmas lelet volt, és még ma is folytatjuk a keresést.
Strogatz (29:14): Nagyon-nagyon-nagyon izgalmas. Soha nem hallottam erről. Úgy értem, volt valami homályos elképzelésem arról, hogy a haliskola által ihletett szélturbinák elhelyezésén dolgozott, de csak azért, hogy halljam a történetet és a földvásárlást, nem tudom. Ez csak egy személyes félreértés: Szóval matematikus vagyok, aki soha nem vesz földet, hogy tesztelje az ötleteimet. Kíváncsi vagyok, ha az emberek a nagy, magas propellernek tűnő szélturbinák normális kritikáira gondolnak. Ön szerint ez a fajta vonzóbb, esztétikailag vagy kevésbé vonzó? Elképzelném, hogy úgy tűnik, nem kell olyan magasnak lenniük, vagy nem kell akadályozniuk az emberek látását.
dabiri (30:00): Pontosan. Valójában ezt tudományosan tanulmányoztuk, miközben a Stanford Egyetemen dolgoztam Bruce Cain, társadalomtudós. Kaliforniában tanulmányozhattuk a különböző típusú turbinákkal kapcsolatos attitűdöket. És pontosan igazad van. Ez az alacsonyabb vizuális hatás, mint fontos jellemző.
(30:17) De még ennél is jelentősebb az a potenciálisan kisebb hatás a madarakra és a denevérekre, ami a nagy turbinák számára folyamatos kihívást jelent, mivel a madarak belefuthatnak a lapátokba, denevérekbe és más területekre. Ezek a függőleges tengelyű szélturbinák, mint mondtad, alacsonyabbak a talajhoz képest, de más a látványuk is. Tehát őszintén szólva a nagy turbinaházakban a madár egyszerűen nem látja a lapátot, amíg nem késő. Ezeknél a függőleges tengelyű szélturbináknál a vizuális jel sokkal szembetűnőbb, mivel a lapátok lassabban mozognak, mint a nagy turbináknál.
30:54 nem rakétatudomány, tudod, vannak emberek itt az egyetemen, akik marsjárókat raknak a Marsra. Egyértelmű tehát, hogy képesnek kell lennünk olyan szélturbina tervezésére, amely például az alaszkai télen át kibírja. De valójában még nem tartunk ott, egyszerűen nem történt sok befektetés ezekbe az új típusú technológiákba, mert nagyon költséges egy új energetikai hardvert kifejleszteni. Tehát a munka folyamatban van.
Strogatz (31:25): Említetted, hogy az ötletek egy része matematikából származik. Mint például, volt olyan halrajokhoz kapcsolódó matematika, amelyet aztán a szélturbinák esetére lehetett igazítani.
dabiri (31:36): Így van.
Strogatz: Megpróbálom elképzelni azt a matematikát. Mondanál egy kicsit többet? Mi az a matematika, ami ebbe belefér?
dabiri (31:42): Igen, persze. Tehát amit megpróbálunk kitalálni, amikor például egy örvényre gondolunk, az egy egyszerű matematikai leírás arról, hogyan hat az örvény a környező áramlásra. És így van a mi szakterületünkön is, az úgynevezett potenciáláramlás-elmélet. Ez az általunk leírt bonyolultabb folyadékáramlások egyszerűsített ábrázolása. Az előny az, hogy egy papírra fel tudok írni egy egyenletet, amely azt mondja, hogy ha van egy örvényem egy adott helyen, akkor az örvény körüli levegő vagy víz mit fog tenni. Ezt leírhatjuk egyetlen matematikai sorba.
(32:19) Tehát ennek a potenciális áramláselméletnek az az előnye, hogy ha mondjuk van egy örvény a bal oldalamon és egy örvény a jobbomon, akkor azonnal ki tudom számítani, hogyan hatnak egymásra, pusztán a két hatás összeadásával. Ezt lineáris szuperpozíciónak nevezzük, de ezt a két hatást csak egymásra adjuk.
(32:38) A halrajok tanulmányozása során ez azt jelenti, hogy egyszer fel tudok írni egy egyenletet, és ha meg akarom tudni 20 hal hatását, akkor hatékonyan meg tudom szorozni a választ 20-zal, adok vagy veszek anélkül végezzen sokkal bonyolultabb számításokat. A szélturbinák esetében egy optimális szélerőmű megtervezéséhez, ha megvan az egyik szélturbina matematikai reprezentációja, optimalizálni tudok egy teljes 1,000 vagy ha szeretnék 10,000 XNUMX szélturbinát anélkül, hogy fejleszteni kellene. tényleg bármilyen új matematika. Tehát ez egy igazán kényelmes módja ezeknek a rendszereknek.
(33:13) Kiderült, hogy egy hal által kidobott örvény alapvető matematikai ábrázolása – egy prefaktor eltéréssel – majdnem azonos a függőleges tengelyű szélturbinák matematikai ábrázolásával. A haliskola-probléma és a szélturbina-probléma egyenkénti leképezésének kényelmessége lehetővé tette számunkra, hogy kölcsönkérjünk egy csomó matematikai optimalizálást, amelyet az optimális halraj-konfigurációk kidolgozása érdekében végeztünk, és ezt szinte közvetlenül felhasználtuk a szél Farm.
(33:45) Az egyetlen különbség az objektív. Mondhatnánk, hogy a haliskolában az optimalizálás megpróbálja minimalizálni azt a húzóerőt, amelyet a halcsoport a vízen áthaladva észlel, vagy minimalizálja az összes hal által úszás közben elhasznált energiát. A szélerőműpark esetében a célom az lehet, hogy „maximalizáljam a szélből begyűjtött energia mennyiségét”, vagy „próbálkozzam úgy megtervezni ezt a rendszert, hogy bizonyos irányokból érkező szél esetén maximális szél a munkahelyi domborzattól függően.” Tehát a mögöttes matematikai gépezet ugyanaz. Az általunk optimalizált célok eltérőek lehetnek.
Strogatz (34:25): Csak arra kell gondolnom, hogy bárki, aki ezt hallgatja, meg fog döbbenni, ahogy én vagyok, milyen elme kell ahhoz, hogy elvégezze azt a munkát, amit éppen csinál. Tudod, milyen széles érdeklődést mutatsz a szélerőművek tervezése, a szívben lévő örvények orvosi vonatkozásai és a megértéséhez szükséges matematika között. Valószínűleg még nem is említetted a számítástechnikát, de azt hiszem, ez bejön.
dabiri (34:50): Abszolút. Nagyon szórakoztató. Igen.
Strogatz: Jó hozzáállás.
dabiri (34:55): Nem, az. Csak annyit mondanék, hogy azt hiszem, a diákoknak – a középiskolásoknak vagy a főiskolásoknak – sokszor az a benyomásuk támad, hogy az életben egy dolgot kell választani. Biológiát fogok tanulni, vagy kémiát, fizikát fogok tanulni. És ez a lényeg. Valójában a legérdekesebb kutatások némelyike valóban e különböző területek metszéspontjában zajlik. És így nem azt mondom, hogy könnyű volt megszokni ezeket a különböző területeket. Itt, a Caltechen, végzős hallgatóként egy biológia órára jártam Frances Arnold, a Nobel-díjas. Tegyük fel, hogy kétszer vettem át az órát, mert nekem nem kattant először. Ugyanakkor szerintem megéri küzdeni azért, hogy megtanuljuk ezeket a különböző területeket, mert úgy gondolom, hogy a problémákat új nézőpontból lehet látni.
Strogatz (35:45): Ez nagyon inspiráló. Tehát akkor váltsunk sebességet valamire, amivel mostanában elfoglalt, vagyis tanácsokat ad Biden kormányának a szélturbinákkal kapcsolatban. Tud valamit mondani a kormányzattal végzett munkáról?
dabiri (36:01): Igen, abszolút. Tudod, megtiszteltetés volt ebben a minőségben szolgálni. És azt mondom, ez valóban nem kapcsolódott közvetlenül egyetlen kutatási célunkhoz sem. Az Elnöki Tanács csoportja, úgy gondolom, hogy mindannyiunkat széles körben érdekel a tudomány és annak fejlődése ebben az országban. Az egyik különleges terület, amiért szenvedélyesen meglátom, hogy kutatási infrastruktúránk – és ez alatt a középiskoláktól a főiskolákon és egyetemeken át a posztgraduális kutatási programokig – lehetővé tették az emberek számára, hogy folytassák ezeket a szokatlanabb kutatási irányokat, mint amit mi beszéltek róla.
(36:39) Szóval, utólag visszagondolva, nagyon örülök, hogy hallom azt a pozitív reakciót, amellyel ezekre az ötletekre adnak választ. Elmondhatom, hogy amikor először írtam javaslatokat ennek a munkának a finanszírozására, sorra utasították el őket, mert kissé furcsán hangzanak. Tudod, az ötlet, hogy bármi, ami a medúzaúszásról szólna, tájékoztatná a szívdiagnosztikát, vagy hogy a halnevelés bármit is elárulna a szélturbinákról. Kicsit túlságosan idegennek tűnik, és nem volt példa arra, hogy azt mondjam, hogy ez feltétlenül sikeres lesz. Tehát a bírálók általában azt a kezdeti reakciót kapják, hogy „Nos, mi van, ha nem működik?” Ahol mindig azt gondolom: „Nos, mi van, ha működik? Milyen menő lenne? Mit nyithat ez ki?” És sajnos jelenleg nem általában a „mi van, ha működik?” alapon finanszírozzuk a munkát? Általában ez a "mi van, ha nem?" És úgy gondolom, hogy ez az egyik olyan politikai elem, amellyel remélem, az Elnöki Tanácson belül meg tudunk küzdeni.
Strogatz (37:40): Nos, akkor Kaliforniában vagy. Egy nagy probléma, amint azt Kaliforniában mindenki tudja, a futótűz. És úgy gondolom, hogy ez olyasvalami, amilyenre a folyékony dinamika iránt érdeklődő ember gondolt volna. Van valami beszámolnivalód ezzel kapcsolatban?
dabiri (37:55): Így van. Biden elnök Tudományos Tanácsában abban a megtiszteltetésben volt részem, hogy társelnöke lehettem egy olyan csoportnak, amely azon gondolkodik, hogyan használhatjuk fel a tudományt és a technológiát az erdőtüzek jobb kezelésére. Tudjuk, hogy az utóbbi években egyre gyakoribbá váltak, és bizonyos esetekben súlyosabbá váltak, különösen Kaliforniában. Mégis vannak olyan technológiák, amelyeket jelenleg nem használunk – például kommunikáció a tűzoltók számára, mesterséges intelligencia [mesterséges intelligencia], amely segít megjósolni az erdőtüzek előrehaladását, és még olyan technológiák is, mint a robotika és a drónok, amelyek segítenek megzavarni a tűz útját a tűz előtt. érkezhetnek az elsősegélynyújtók. Munkánk során számos új és feltörekvő technológiát azonosítottunk, amelyekről úgy gondoljuk, hogy segíthetnek megfékezni ezen erdőtüzek negatív hatásait. Ezért várjuk mind a szövetségi, mind az állami és helyi szintű lépéseket ezen ajánlások kapcsán.
Strogatz (38:48): És a folyékony dinamika valahogy belejátszik az egészbe?
dabiri (38:52): Igen, a folyadékdinamika valójában az egyik legfontosabb mozgatórugója a futótűz előrehaladásának. Gondoljunk csak a szelekre, amelyek égő parazsat hordoznak, és megszabhatják, hogy átkelnek-e a tűzszüneten. A szél meghatározhatja, milyen gyorsan mozog a tűz. Tehát amikor valóban katasztrofális erdőtüzeink voltak, néhány esetben azért, mert a szél néhol 70 vagy 80 mérföld/órás volt. A futótüzek leküzdésének egyik legfontosabb kihívása az, hogy folyadékdinamikai modelleket lehessen használni a tűz jövőbeli előrehaladásának előrejelzésére. A talajközeli szélre vonatkozó új típusú adatokra van szükség ahhoz, hogy kiegészítsék a felső levegő adatait.
(39:31) De azt is megtehetjük a különböző helyszínek szimulálásakor, hogy segítünk a veszélyeztetett közösségeknek előre felkészülni az erdőtüzekre – tudni, hogy domborzatuk és növényzetük alapján, valamint ezekkel a folyadékdinamikai modellekkel meg tudjuk mondani nekik, hogy mely részek a közösség tagjai valószínűleg először látják a tűz elejét. Ez tájékoztathatja például az evakuálási terveket.
Strogatz (39:54): Well, I suppose no discussion of fluid dynamics would be complete without mentioning turbulence. It’s often called the greatest unsolved problem in classical physics. You know, what I would like is just a little tutorial — like, what even is the problem of turbulence? What is it that people would like to understand?
dabiri (40:12): Igen. Az az egyszerű mód, ahogy néha leírom, hogy a folyadékdinamikában egyenleteink vannak, amelyek úgy magyarázzák a folyadék mozgását, hogy az elég jó egy repülőgép megtervezéséhez, de nem elég jó ahhoz, hogy megmondja, mikor ér turbulencia a repülőgép. . Tehát a folyadékdinamikai egyenleteink nem tudták megjósolni néhány nagyon gyakori jelenséget, amelyeket a folyadékáramlásban látunk. Ha az otthoni csaptelepre gondol, és csak egy kicsit nyitja meg, akkor az igazán üveges megjelenést kap. Kicsit feljebb csavarod a csapot, aztán spontán módon sokkal durvább lesz. Átmenetet kap a turbulens áramlásba. Ezt mindenféle laboratóriumi kísérletben megfigyeljük, és még nincs tiszta elméleti magyarázatunk arra, hogy mikor következik be az ilyen típusú turbulenciába való átmenet.
Strogatz (41:01): Nagyon érdekes. Véletlenül tegnap este – talán nem véletlen, talán tudat alatt a közelgő beszélgetésünkre gondoltam. De véletlenül csak arra gondoltam Richard Feynman’s előadása a híres fizikáról szóló előadásaiban – ott a Caltechben, valószínűleg nem túl messze attól, ahol ülünk –, ahol a víz áramlásáról és a turbulencia tartós rejtélyéről beszél. És még azt is megemlíti, hogy a ventilátoron, ha ránézel egy ventilátorlapátra, például fent a padláson vagy ilyesmi, mindig találsz egy vékony porréteget – nagyon apró porszemcséket. Ami titokzatosnak tűnik, mutat rá Feynman, mert a ventilátorlapát óriási sebességgel mozog a levegőben. És mégsem fújja le azokat a kis porszemcséket. És úgy érzem, ez az a hely, ahol véget kell vetnünk: azt akartam mondani, hogy te egyfajta modern Leonardo da Vinci vagy. De most kezdtem azt hinni, hogy te is egy mai Richard Feynman vagy.
dabiri (41:03): Talán ha egy nap valóban meg tudom oldani a turbulencia problémát, akkor elgondolkodhatunk egy ilyen ötlettel. De egyelőre igen, még csak egy toledói gyerek vagyok, aki szereti a medúzát.
Strogatz (42:06): Tökéletes. Nagyon köszönjük, John Dabiri, hogy csatlakozott hozzánk ma.
dabiri (42:10): Köszönöm, hogy vagytok.
Bemondó (42:14): Az űrutazás az okos matematikán múlik. Keressen feltáratlan napelemes rendszereket itt Quanta Magazineúj napi matematikai játéka, a Hyperjumps. A Hyperjumps arra készteti, hogy egyszerű számkombinációkat találjon, hogy rakétáját egyik exobolygóról a másikra vigye. Spoiler figyelmeztetés: Mindig több módon lehet nyerni. Tesztelje asztrális aritmetikáját itt hyperjumps.quantamagazine.org.
Strogatz (42: 40): A miért öröme egy podcast tőle Quanta Magazine, a Simons Alapítvány által támogatott, szerkesztőileg független kiadvány. A Simons Alapítvány finanszírozási döntései nincsenek hatással a témák kiválasztására, a vendégekre vagy más szerkesztői döntésekre ebben a podcastban vagy a Quanta Magazine. A miért örömeis produced by Susan Valot and Polly Stryker. Our editors are John Rennie and Thomas Lin with support by Matt Carlstrom, Annie Melchor and Zach Savitsky. Our theme music was composed by Richie Johnson. Julian Lin came up with the podcast name. The episode art is by Peter Greenwood and our logo is by Jaki King. Special thanks to Burt Odom-Reed at the Cornell Broadcast Studios. I’m your host, Steve Strogatz. If you have any questions or comments for us, please email us at Köszönöm, hogy meghallgattak.
- SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
- PlatoESG. Autóipar / elektromos járművek, Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
- BlockOffsets. A környezetvédelmi ellentételezési tulajdon korszerűsítése. Hozzáférés itt.
- Forrás: https://www.quantamagazine.org/what-can-jellyfish-teach-us-about-fluid-dynamics-20230628/
- :van
- :is
- :nem
- :ahol
- ][p
- $ UP
- 000
- 1
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15%
- 16
- 17
- 19
- 20
- 20 év
- 200
- 2020
- 22
- 23
- 24
- 25
- 26%
- 27
- 28
- 30
- 31
- 32
- 39
- 40
- 50
- 51
- 70
- 80
- a
- képesség
- Képes
- Rólunk
- teljesen
- elérni
- Elérése
- ér
- hold
- át
- Akció
- tulajdonképpen
- hozzá
- hozzáadott
- hozzáadásával
- cím
- igazgatás
- előre
- Előny
- tanácsadás
- tanácsadó
- tanácsadók
- légtér
- érint
- Után
- újra
- Augusztus
- AI
- célok
- AIR
- repülőgép
- Repülők
- ALASKA
- Éber
- Minden termék
- lehetővé
- lehetővé teszi, hogy
- már
- Is
- Bár
- mindig
- am
- összeg
- an
- és a
- állat
- állatok
- Másik
- válasz
- bármilyen
- bármi
- külön
- app
- látszólagos
- tetszetős
- Apple
- Alkalmazás
- alkalmazások
- alkalmaz
- méltányol
- VANNAK
- TERÜLET
- területek
- fegyver
- körül
- Művészet
- mesterséges
- mesterséges intelligencia
- AS
- szempontok
- becsvágyó
- társult
- At
- Atrium
- hozzáállás
- vonzás
- el
- Tengely
- vissza
- táska
- alapján
- alap
- denevérek
- BE
- Gerenda
- mert
- válik
- válik
- egyre
- óta
- előtt
- mögött
- hogy
- Hisz
- Csengő
- előnyös
- haszon
- Előnyök
- Jobb
- között
- Biden
- Biden Adminisztráció
- Nagy
- Legnagyobb
- biológia
- Madarak
- Bit
- PENGE
- vakon
- Blokk
- vér
- fúj
- Fúj
- bizottság
- testületek
- test
- kölcsönkér
- mindkét
- Alsó
- megvett
- Agy
- szélesség
- szünet
- lélegző
- rádióadás
- tágabb
- nagyjából
- buborék
- Épület
- épít
- égő
- elfoglalt
- de
- megvesz
- Vásárlás
- by
- számít
- kiszámítása
- Kalifornia
- hívás
- hívott
- jött
- szoba
- Tábor
- KAPUSTÁBOR
- TUD
- kenu
- Kapacitás
- rögzített
- Rögzítése
- Karrier
- óvatos
- gondosan
- végrehajtott
- visz
- eset
- esetek
- végzetes
- Fogás
- Cellák
- Központ
- központi
- évszázadok
- bizonyos
- lánc
- kihívás
- kihívások
- esély
- változik
- Változások
- olcsó
- kémia
- Kör
- osztály
- tiszta energia
- világosan
- kettyenés
- Klíma
- Klímaváltozás
- közel
- Társelnök
- egybeesés
- munkatársai
- Gyűjtő
- Főiskola
- Főiskolák
- elleni küzdelem
- kombinációk
- össze
- hogyan
- jön
- kényelmes
- érkező
- Hozzászólások
- Közös
- közlés
- Közösségek
- közösség
- Companies
- Kiegészítés
- teljes
- bonyolult
- bonyolult
- alkatrészek
- áll
- számítógép
- Computer Science
- összefüggő
- kapcsolat
- állandó
- korlátok
- fogyasztott
- folyamatos
- folyamatos
- szerződés
- szerződéskötés
- szerződések
- kontrolling
- kényelem
- Kényelmes
- hagyományos
- megtérít
- Hűvös
- koordináta
- összehangolt
- koordinációs
- másolás
- Cornell
- Összefüggés
- tudott
- Tanács
- ország
- megye
- Pár
- Tanfolyam
- Covidien
- Covid-19
- Crash
- őrült
- teremt
- készítette
- teremt
- létrehozása
- Jelenlegi
- Jelenleg
- da
- napi
- dátum
- David
- nap
- Nap
- üzlet
- évtizedek
- határozatok
- minden bizonnyal
- osztály
- attól
- függ
- leírni
- leírt
- leírás
- Design
- tervezés
- tervek
- vágy
- kívánatos
- részlet
- Érzékelés
- Határozzuk meg
- Fejleszt
- fejlett
- Fejlesztés
- eszköz
- DID
- különbség
- különbségek
- különböző
- nehéz
- irány
- közvetlenül
- vita
- betegség
- betegségek
- megkülönböztetés
- do
- dokumentumfilmek
- nem
- Nem
- Ennek
- csinált
- ne
- le-
- tucat
- Sárkány
- húz
- húzott
- hajtott
- illesztőprogramok
- Drónok
- két
- alatt
- Dust
- dinamikus
- dinamika
- minden
- Korábban
- Korai
- könnyebb
- könnyen
- könnyű
- él
- Szerkesztőségi
- Hatékony
- hatékonyan
- hatások
- hatékonyság
- hatékony
- eredményesen
- erőfeszítés
- bármelyik
- villamos energia
- Elektronikus
- alakult
- csiszolókő
- fejlődő technológiák
- lehetővé téve
- végén
- tartós
- energia
- Motor
- mérnök
- Mérnöki
- Mérnökök
- elég
- lépett
- szórakoztat
- Egész
- epizód
- egyenletek
- menekülés
- különösen
- Még
- események
- végül is
- EVER
- Minden
- minden nap
- mindenki
- mindenki
- evolúció
- fejlődik
- pontosan
- példa
- példák
- kiváló
- csere
- izgatott
- izgalmas
- exobolygó
- Egzotikus
- Bontsa
- drága
- kísérletek
- szakértő
- Magyarázza
- magyarázat
- feltárt
- kihalás
- Arc
- szembe
- tény
- híres
- ventilátor
- messze
- farm
- Farms
- GYORS
- gyorsabb
- Csap
- Kedvenc
- Funkció
- Jellemzők
- Szövetségi
- érez
- mező
- Fields
- Ábra
- mintás
- töltő
- Találjon
- természet
- tűzoltók
- vezetéknév
- első
- Hal
- megfelelő
- rögzített
- rugalmas
- repülés
- áramlási
- flow
- folyadék
- Folyadékdinamika
- repülő
- élelmiszer
- A
- Kényszer
- külföldi
- forma
- képződés
- alakult
- formák
- szerencsés
- Előre
- talált
- Alapítvány
- Franciaország
- Ingyenes
- gyakori
- ból ből
- front
- móka
- alap
- alapvető
- finanszírozott
- finanszírozás
- további
- jövő
- futurisztikus
- Nyereség
- játék
- fogaskerekek
- általános
- generál
- generáció
- kap
- szerzés
- óriás
- Ad
- adott
- ad
- üveg
- Go
- cél
- Goes
- megy
- jó
- Kormány
- diplomás
- nagy
- nagyobb
- legnagyobb
- Csalitos
- Földi
- Csoport
- Csoportok
- Növekvő
- Vendég
- vendég
- kellett
- történt
- Kemény
- hardver
- hasznosítása
- Legyen
- tekintettel
- he
- fej
- Egészség
- egészséges
- hall
- hallott
- hallás
- Szív
- hős
- segít
- hasznos
- neki
- itt
- Magas
- <p></p>
- legnagyobb
- övé
- Találat
- tart
- Kezdőlap
- remény
- Vízszintes
- vendéglátó
- óra
- Hogyan
- How To
- http
- HTTPS
- emberi
- Az emberek
- i
- BETEG
- ötlet
- ideális
- ötletek
- identiques
- azonosított
- if
- világít
- kép
- kép
- Leképezés
- azonnal
- Hatás
- Hatások
- fontos
- javul
- in
- független
- egyéni
- elkerülhetetlen
- befolyás
- tájékoztat
- információ
- Infrastruktúra
- kezdetben
- Insight
- Ihlet
- Inspiráló
- inspirálta
- helyette
- Intézet
- Intelligencia
- kölcsönhatásba
- kölcsönhatás
- kamat
- érdekelt
- érdekes
- zavarja
- útkereszteződés
- bele
- beruházás
- bevonásával
- kérdés
- IT
- ITS
- János
- Johnson
- csatlakozott
- csatlakozik hozzánk
- éppen
- Kulcs
- Kölyök
- Megöl
- Kedves
- király
- Királyság
- Ismer
- ismert
- labor
- laboratórium
- Labs
- Telek
- nagy
- nagymértékben
- lézer
- lézerek
- keresztnév
- Késő
- a későbbiekben
- törvények
- réteg
- vezet
- TANUL
- Szabadság
- Előadás
- előadások
- balra
- Örökség
- lábak
- kevesebb
- hadd
- szint
- élet
- fény
- mint
- Valószínű
- LIMIT
- lin
- vonal
- vonalak
- Kihallgatás
- kis
- helyi
- helyileg
- elhelyezkedés
- helyszínek
- logo
- Hosszú
- hosszú idő
- néz
- hasonló
- keres
- MEGJELENÉS
- Sok
- szeret
- Elő/Utó
- alacsonyabb
- gép
- gépezet
- készült
- magazin
- Fő
- fenntartása
- csinál
- KÉSZÍT
- sikerült
- sok
- térképészet
- jelző
- piacára
- tőzsdekrach
- március
- maszk
- Tömeg
- Tömeges kihalás
- anyagok
- matematikai
- matematikai
- matematikailag
- Maximize
- Lehet..
- me
- jelent
- jelenti
- eszközök
- jelentett
- Közben
- intézkedés
- mérés
- mérések
- mérő
- mechanikai
- orvosi
- Orvosi alkalmazások
- tag
- említett
- megemlíti
- esetleg
- millió
- bánja
- perc
- hiányzó
- Mód
- modell
- modellezés
- modellek
- pillanat
- több
- hatékonyabb
- a legtöbb
- mozgás
- motivált
- száj
- mozog
- menj tovább
- mozgalom
- mozog
- mozgó
- MRI
- sok
- zene
- kell
- my
- titokzatos
- Rejtély
- név
- Nemzetek
- Természetes
- Természet
- Közel
- szükségszerűen
- Szükség
- szükséges
- negatív
- szomszédok
- soha
- Új
- Új technológiák
- következő
- szép
- éjszaka
- nem
- Nóbel díj
- normális
- fogalom
- Most
- NSF
- szám
- számok
- célkitűzés
- célok
- megfigyelni
- történt
- óceán
- of
- kedvezmény
- ajánlat
- gyakran
- on
- egyszer
- ONE
- azok
- folyamatban lévő
- csak
- Alkalom
- optimálisan
- optimalizálás
- Optimalizálja
- or
- érdekében
- Más
- mi
- ki
- Eredmény
- felett
- saját
- fájdalmas
- Papír
- rész
- különös
- különösen
- alkatrészek
- bérletek
- szenvedélyes
- passzív
- ösvény
- beteg
- betegek
- szünet
- Emberek (People)
- emberek
- tökéletes
- teljesítmény
- talán
- person
- személyes
- perspektíva
- perspektívák
- kimerül
- fotós
- fotózás
- Fizika
- vedd
- kép
- darab
- darabok
- Hely
- Helyek
- tervek
- Plató
- Platón adatintelligencia
- PlatoData
- valószínű
- játék
- játszik
- kérem
- öröm
- podcast
- podcasting
- pont
- pont
- politika
- pozíciók
- pozitív
- lehetséges
- potenciális
- potenciálisan
- powered
- előre
- Készít
- be
- elnök
- szép
- alapelv
- elvek
- kiváltság
- díj
- valószínűleg
- Probléma
- problémák
- folyamat
- gyárt
- Készült
- tehetséges alkalmazottal
- Egyetemi tanár
- Programok
- Haladás
- haladás
- program
- projektek
- Hajt
- meghajtva
- javaslatok
- meghajtás
- védett
- A megjelenés
- Húz
- szivattyúzás
- Nyomja
- visszavet
- meglökött
- kitolja
- Toló
- tesz
- elhelyezés
- minőségi
- Quantamagazine
- kérdés
- Kérdések
- reakció
- igazi
- való Világ
- Valóság
- tényleg
- ok
- új
- nemrég
- ajánlások
- ismétlődés
- csökkenteni
- tükrözi
- tekintik
- megbízhatóság
- eszébe jut
- jelentést
- képvisel
- képviselet
- képviselők
- szükség
- megköveteli,
- kutatás
- REST
- mutatják
- Richard
- jobb
- Gyűrű
- robotika
- Rakéta
- rakéta tudomány
- futás
- Mondott
- azonos
- SAND
- látta
- azt mondják
- mondás
- azt mondja,
- Iskola
- Iskolák
- Tudomány
- Tudomány és technológia
- Tudós
- tudósok
- Második
- lát
- látás
- látszik
- Úgy tűnt
- Úgy tűnik,
- kiválasztás
- küld
- értelemben
- érzékeny
- szolgál
- készlet
- felépítés
- szigorú
- Alak
- alakú
- cápák
- ő
- istállókat
- adatlap
- váltás
- ragyog
- Webshop
- lövés
- kellene
- előadás
- Műsorok
- jelek
- aláírások
- jelentős
- hasonló
- hasonlóságok
- Egyszerű
- egyszerűsített
- egyszerűen
- egyetlen
- weboldal
- ül
- Ülés
- Lassan
- kisebb
- Füst
- sima
- So
- eddig
- lebegés
- Közösség
- nap
- megoldások
- Megoldások
- SOLVE
- Megoldása
- néhány
- valami
- valahol
- kifinomult
- hang
- Hely
- Űrutazás
- beszél
- beszélő
- speciális
- sebesség
- Költési
- Spotify
- terjedése
- Stabilitás
- Stanford
- Stanford Egyetem
- csillagos
- Csillag
- kezdet
- kezdődött
- indítás
- Állami
- Származik
- Lépés
- Steve
- steven
- ragasztás
- Még mindig
- Történet
- szerkezeti
- Küzdelem
- diák
- Diákok
- tanult
- stúdiók
- Tanulmány
- Tanul
- stílus
- tárgy
- Később
- siker
- sikeres
- ilyen
- javasol
- nyár
- ráhelyezés
- támogatás
- Támogatott
- feltételezett
- meglepő
- környező
- túlélés
- túlélni
- túlélte
- Susan
- felfüggesztett
- úszik
- rendszer
- szisztémás
- Systems
- felszerelés
- Vesz
- tart
- bevétel
- Beszél
- beszéd
- Talks
- tartály
- cél
- tanított
- technikák
- Technologies
- Technológia
- mondd
- megmondja
- feltételek
- teszt
- kipróbált
- mint
- köszönet
- Kösz
- hogy
- A
- A terület
- A jövő
- azok
- Őket
- téma
- maguk
- akkor
- elméleti
- elmélet
- Ott.
- Ezek
- tézis
- ők
- dolog
- Szerintem
- Gondolkodás
- ezt
- azok
- bár?
- gondoltam
- izgalommal
- Keresztül
- egész
- idő
- alkalommal
- nak nek
- Ma
- együtt
- is
- vett
- szerszámok
- felső
- Témakörök
- Bejárás
- felé
- vágány
- átmenet
- átlátszó
- utazás
- borzasztó
- kipróbált
- igaz
- megpróbál
- turbulencia
- turbulens
- FORDULAT
- fordul
- oktatói
- tv
- Kétszer
- kettő
- típus
- típusok
- jellemzően
- esernyő
- konvenciókhoz nem ragaszkodó
- mögöttes
- megért
- víz alatt
- Váratlan
- sajnálatos módon
- egyedi
- Egyetemek
- egyetemi
- kinyit
- kinyitó
- -ig
- közelgő
- us
- használ
- használt
- segítségével
- rendszerint
- érték
- szelep
- különféle
- jármű
- változat
- Ellen
- függőleges
- függőlegesen
- nagyon
- videó
- Videók
- Megnézem
- Sebezhető
- Ébred
- Walmart
- akar
- kívánatos
- figyelmeztetés
- volt
- Víz
- Út..
- módon
- we
- Vagyon
- webp
- fogadtatás
- JÓL
- ment
- voltak
- Mit
- Mi
- bármi
- amikor
- vajon
- ami
- míg
- fehér
- WHO
- egész
- miért
- lesz
- nyer
- szél
- szelek
- győztes
- Téli
- val vel
- belül
- nélkül
- Nyerte
- csodálkozó
- Munka
- dolgozott
- dolgozó
- világ
- aggódik
- érdemes
- lenne
- adna
- ír
- Rossz
- év
- év
- Igen
- még
- te
- A te
- zephyrnet