Физики ИТФ РАН нашли простой способ предсказывать гигантские волны, угрожающие кораблям и спутниковой связи.
Гигантские волны высотой с многоэтажный дом, внезапно возникающие в открытом океане, десятилетиями считались морской легендой. Сегодня ученые знают: «волны-убийцы» реальны и могут быть описаны математически. Прорыв в этой области совершили российские физики из Института теоретической физики РАН совместно с зарубежными коллегами.
Ключ к разгадке – нелинейное уравнение Шредингера. Именно в соответствии с ним, как полагают исследователи, ведут себя экстремальные волны, а также аналогичные явления в оптике и электронике. Главная сложность в том, что нелинейные системы не подчиняются простым правилам: их реакцию на внешние воздействия нельзя представить как сумму отдельных факторов.
«Хорошая аналогия – коробка передач. Чтобы предсказать ее работу, не нужно знать устройство каждой шестеренки. Достаточно понимать базовый принцип: выигрыш в силе означает проигрыш в скорости», – поясняет один из авторов исследования Петр Гриневич.
В экспериментах роль такой «коробки передач» сыграл специальный кристалл, чьи оптические свойства менялись в зависимости от интенсивности света. Наблюдая за ним, ученые зафиксировали эффект «математического дежавю»: система периодически возвращалась в исходное состояние вопреки представлениям о хаотичности нелинейных процессов.
На основе этих наблюдений российские математики вывели компактный набор формул, позволяющих с высокой точностью моделировать поведение таких систем. Теперь эти расчеты можно применять не только для прогнозирования океанских волн, но и для улучшения телекоммуникаций, а также в фундаментальных исследованиях, например, при изучении конденсата Бозе-Эйнштейна, экзотического состояния материи, пишет РИА Новости.
Открытие приближает момент, когда моряки получат надежный инструмент для предупреждения об опасности, а инженеры – способ защитить оптические сети от сбоев. Наука, начавшаяся с теоретических расчетов, обретает вполне прикладное значение.
Напомним, недавно Кулик рассказал, что вулкан Тамбора может проснуться и изменить климат Земли.
