Denizciler, yüzyıllardır, birdenbire hiçbir yerden çıkıp tedbirsiz denizcilerin gemilerini alabora edebilecek devasa haydut dalgalar hakkında iplikler ördüler. Bilim adamları onlara inanmadı çünkü hikayeler dalgalar hakkında bilinen diğer her şeyle çelişiyor gibiydi. Ardından kameralar ve diğer araçlar, haydut dalgaların varlığının inkar edilemez kanıtlarını yakalamaya başladı. Ton van den BremerAkışkanlar mekaniği uzmanı Steven Strogatz ile bilimin hileli dalgaların nasıl oluştuğu, onları tahmin etmenin mümkün olup olmadığı ve dalgaların bir laboratuvarda nasıl yeniden yaratılabileceği hakkında öğrendikleri hakkında konuşuyor.

Dinle Apple Podcast'leri, Spotify, Google Podcast'ler, dikiş, TuneIn veya favori podcasting uygulamanız veya şuradan yayınla Kuantum.

Transkript

Steven Strogatz (00:03): Ben Steve Strogatz ve bu Neden Sevinci, bir podcast Quanta Dergisi bu sizi günümüzün matematik ve fen alanındaki en büyük cevaplanmamış sorularından bazılarına götürür. Bu bölümde, okyanusta haydut dalgalar olarak bilinen canavar dalgalarına neyin sebep olduğunu soracağız. 

(00:20) İnsanlık zamanları boyunca, okyanuslar her türlü efsaneyle dolup taştı. 1600'lerde bir fırtına sırasında ortadan kaybolan ve şimdi sonsuza dek denizlerde yelken açmak zorunda kalan Flying Dutchman hayalet gemisini düşünün. Ya da balıkçıların tehditkar bir şekilde su yüzeyinden çıktıklarına yemin ettikleri sürüngen deniz yılanları ya da yatıştırıcı, baştan çıkarıcı şarkılarıyla denizcileri ölüme çeken Yunan mitolojisindeki Sirenler. Bunların hepsinin efsane olduğunu biliyoruz. Ancak denizin efsane olmayan bir gizemi vardır ve bu ölümcül olabilir: haydut dalgalar. Bunlar, görünüşte hiçbir yerden çıkmayan dev dalgalardır. Gemilere çarpabilir veya petrol platformlarına çarpabilirler. Ve okyanus çok büyük olduğundan, pek çok faktörle birlikte, onları incelemek gerçekten zor çünkü gerçekten tanık olmak zor. 

(01:08) En ünlülerinden biri denir Draupner dalgası. 1995 yılında Kuzey Denizi'ndeki Draupner gaz boru hattı platformuna çarptı ve 25.6 metre veya 84 fitlik şaşırtıcı bir maksimum yüksekliğe ulaştı. Bu, yaklaşık altı ila sekiz katlı bir binanın büyüklüğünde. Aletlerle ilk kez haydut bir dalga ölçülüyordu. 

(01:30) Uçsuz bucaksız okyanusta haydut bir dalgayı yakalamak nadirdir, bu yüzden onlar hakkında hala nispeten az şey biliyoruz. Ancak Ton van den Bremer gibi bilim adamları bunu değiştirmeye çalışıyor. Dr. van den Bremer, Hollanda'daki Delft Teknoloji Üniversitesi'nde hileli dalgaları incelemek için dalga havuzlarını ve modellemeyi kullanıyor. İnşaat mühendisliği ve yerbilimleri doçentidir ve aynı zamanda Oxford Üniversitesi'nde mühendislik bilimi bölümünde kıdemli bir araştırma görevlisidir. Ton, bugün haydut dalgalar hakkında konuşmak için bize katıldığın için çok teşekkürler.

Ton van den Bremer (02:01): Teşekkürler. Bu bir zevk.

Strogatz (02:02): Pekala, bunu gerçekten dört gözle bekliyorum. Bu büyüleyici bir konu. Onları karakterize etmenin temel sorunuyla başlayalım. Bir haydut dalgayı haydut yapan nedir? Mesela, sahilde gördüğümüz sıradan okyanus dalgalarından ne farkı var? Veya bize ne kadar büyük oldukları hakkında biraz daha bilgi verin. Ne kadar hızlı seyahat edebilirler.

Van den Bremer (02:19): Genellikle çok fazla dalganız olur, değil mi? Böylece birini diğerine karşılaştırabilirsiniz. Ve gerçekten yaptığınız şey bu. Yani temelde deniz durumu dediğimiz şeyin bir karakterizasyonuna bakıyorsunuz. Yani bu, dalgaların ne kadar yüksek olduğunun bir ortalamasıdır. Ve sonra haydut dalgalar, o deniz durumundaki ortalama dalgadan çok çok daha büyük olarak tanımlanır. Ve bu nedenle, aslında çok spesifik olarak, hileli bir dalganın, "önemli dalga yüksekliği" adı verilen bir miktarın iki katı olarak tanımlandığını söylüyoruz. Ve önemli dalga yüksekliği, temel olarak dalgaların zamanın o noktasında ne kadar büyük olduğunun bir ölçüsüdür. Ve dalganız bunun iki katını aşarsa, "Ah, bu artık bir haydut dalga" deriz.

Strogatz (02:55): Demek ilginç. Her şeye göre bir tür aykırı değer…

Van den Bremer (02:59): Hem matematiksel, kesin anlamda - normal dağılıma sahibiz - hem de bir tür genel tabirle, anormal bir dalga gibi bir şey olarak düşünebilirsiniz, değil mi? Dalgaların normal dağılımına sahibiz ve bu normalden çok uzak bir şey. Beklediğinizden çok daha büyük. 

(03:14) Ama elbette buna dikkat etmelisiniz çünkü ne beklediğiniz, ne kadar beklediğinize bağlıdır. Yani dalgalar, gelir ve giderler, değil mi? Her zaman meydana gelirler. Bu, yeterince uzun süre beklerseniz, her zaman haydut bir dalganız olduğu anlamına gelir. Bu sadece ne kadar beklemeye istekli olduğunuzla ilgili bir soru. Ve haydut dalgalar temelde uzun bir süre beklemeniz gereken dalgalardır.

Strogatz (03:34): Daha önce kullandığın o deyim neydi? Karakteristik dalga yüksekliği?

Van den Bremer (03:37): Buna belirgin dalga yüksekliği diyoruz. Herhangi bir istatistiksel tanımlamada, standart sapmaya sahipsiniz, değil mi? Genişliği - eğer bir örneğim varsa, bu örneği, diyelim ki bir insanın boyunu tarif etmek isterim, değil mi? Ortalama yüksekliğin ne olduğu konusunda bir fikrim var ama aynı zamanda o popülasyonun varyansı hakkında da bir fikrim var. Ve bir anlamda varyans veya yüzeyin değişimi, dalgaların tipik olarak ne kadar büyük olduğu, önemli dalga yüksekliğidir. Buna önemli bir dalga yüksekliği denir.

Strogatz (04:03): Eski günlerde bilim adamlarının denizcilerin haydut dalgalar hakkındaki hikayelerine inanmaları neden bu kadar imkansızdı?

Van den Bremer (04:08): Hayal etmeniz gereken şey, bilirsiniz, bir süredir gökyüzünü ve aslında uzayı inceliyoruz ve bu nispeten kolaydı. Ama okyanus çok daha zor. Bunu ancak gemilerden, dalga şamandıralarından veya kıyıdan inceleyebiliriz. Ve kıyıdan bir şeyler incelerseniz, bilirsiniz, sadece yakın çevre hakkında bir şeyler öğrenirsiniz. Yani temelde derin, derin okyanustan, derin okyanusun yüzeyinden gelen her şey gemilerden geldi. Demek denizci masallarıydı bu. 

(04:33) Ve tabii ki hareket eden bir nesneden ölçüm almak inanılmaz derecede zor. Bir geminiz var ve bir ölçü almanız gerekiyor. Yani bunların hepsi bir tür anekdot oldu. Ve petrol arama çalışmalarının başladığı 70'ler ve 80'lerin başlangıcına kadar değildi ve derin okyanusta platformlar üzerinde inşa etmeye başladık - yani, şeyleri güvenilir bir şekilde ölçebileceğimiz sabit yapılar. Ve bu gerçekten de Draupner dalgasının nasıl ölçüldüğüdür. Norveç Kuzey Denizi'nde normalde ölçüm yapamayacağınız bir yer olan Draupner platformundan ölçülmüştür. Ama artık bir dıştan takma platformunuz var. Bu da size bu ölçümleri yapma fırsatı veriyor. 

(05:07) Bu alan, insanların bunları tahmin ettiği veya gerçekleştiğini tahmin ettiği bir alandır, ancak 90'larda bu noktaya kadar gerçekten herhangi bir veri yoktu. İsterseniz gerçekten yeni. Bu noktada nihayet bir ölçüm yaptık ve “Tamam, bu artık bir ölçüm hatası değil” dedik. Daha önce belki haydut dalgaları ölçmüştük ama “Tamam, belki alet bozuktu değil mi? Kesinlikle bu kadar yüksek olamaz. Çok büyük, bir terslik olmuş olmalı.” Ve şimdi, bu güvenilir bir ölçümdü. Doğru ölçüldüğü için güvenilirdi. Aynı yükseklikteki petrol platformunda da bir miktar hasar oluştu. Yani dalga aslında petrol platformunu vurdu. Yani birden fazla kanıt kaynağı vardı. Ve bu, onu ilk güvenilir haydut dalgası yaptı.

Strogatz (05:46): Biraz hayal edeyim. Altı sekiz katlı bina diyerek görsel bir imaj vermeye çalıştım. Bunu hayal etmem için doğru yol mu yoksa normalde birine ne söylerdin?

Van den Bremer (05:56): Bence bu iyi bir tanım. Bu büyüklük, demek istediğim, size bir gösterge veriyor. Ama temel olarak, çok, çok daha az yüksek olan ve her zaman yolunuza çıkan bir dizi binanız olacağını hayal etmelisiniz, değil mi? Bunlar size doğru geldiğini gördüğünüz normal dalgalardır. Yani, diyelim ki, iki ya da üç kat yüksekliğinde görmeye oldukça alışmıştınız. Ve sonra birdenbire, bunun iki veya üç katı daha yüksek olan bir tane var. Ve gerçekten de bundan bahsediyoruz.

Strogatz (06:19): Böyle dev bir dalganın oluşmasına neden olacak koşullar hakkında ne biliyoruz? Okyanusta veya atmosferde ne olması gerektiğini biliyor muyuz?

Van den Bremer (06:26) Pek çok farklı mekanizma var ve elimizde çok az ölçüm olduğu için hangisinin baskın mekanizma olduğunu söylemek bizim için çok zor. Ama oldu iki tür mekanizma bu, isterseniz, ödül için yarışıyor. Ve bunlardan biri basitçe - biz buna doğrusal dağılım odaklanması diyoruz. Ve açıklayacağım. Temel olarak, okyanus birçok dalgadan oluşur. Ve ... rastgele değil, pek çok yönde seyahat ediyorlar. Ve tüm farklı genliklere sahip bu farklı dalgalardan çok sayıda var. Ve zamanın bir noktasında epeyce dalga bir araya gelir ve birikirler. Onlar (söylediklerimizi) doğrusal olarak üst üste bindirirler. Yani bir metrelik bir dalga ve başka bir metrelik başka bir dalga var ve hepsi toplanıyor. Ve yeterince uzun süre beklerseniz, birçok dalganın biriktiğini göreceksiniz. Ve bu bir mekanizma. 

(07:11): Yani bilim adamları bunu daha az heyecan verici buluyor, belki de tamamen doğrusal bir mekanizma olduğu için. Yani bu sadece lineer süperpozisyon, yeterince uzun süre beklemeniz gerekiyor. Ve bu muhtemelen okyanustaki başıboş dalgaların çoğunu açıklıyor, ama hepsini değil, çünkü doğrusal olmayan etkilerle ilgili ikinci bir mekanizma var. 

(07:26) Yani bu, bir araya gelen bu dalgaların artık doğrusal olarak toplanmadığı bir etki. Yani bir metre artı bir metre iki metre değil, bir metre artı bir metre birdenbire üç metre veriyor. Ve bu doğrusal olmayan etki muhtemelen bunun bu kadar çekici bir alan olmasının nedenidir, çünkü bu doğrusal olmayan mekanizma sadece okyanus dalgası fiziğinde değil, birçok farklı sistemde ortaya çıkar. Ve okyanus dalgaları da dahil olmak üzere optik dahil pek çok uygulamada gördüğümüz doğrusal olmayan bazı Schrödinger denklemleriyle açıklanıyor. Ve temelde bir ve birin artık toplanmamasına ve daha büyük dalgalara yol açmamasına yol açar. 

(08:01) Şimdi, ikinci mekanizma için, bu kesinlikle haydut dalgalara yol açabilir. Ama aynı zamanda gerçekten derin okyanusla sınırlı, bu yüzden kıyıya yakın olamaz. Ve Draupner dalgası için su, orada bir rol oynayacak kadar derin değildi. Yani bazı haydut dalgalarda rol oynadı, ancak çoğunlukta değil. 

(08:18) Ve ​​bir de pek çok başka mekanizma var, çok az anlaşılan mekanizmalar, çok sert esen rüzgarın etkisi, rüzgar patlamaları gibi. Su derinliğindeki hızlı değişimlerle ilgili başka etkiler de var. Yani birdenbire, suyun derinliklerinde bir adım atıyorsunuz. Su derinliği değişir. Bu da haydut dalgalara yol açabilir.

Strogatz (08:38): O halde görselleştirmeli miyim -doğrusal toplama mekanizması veya doğrusal olmayan Schrödinger mekanizması yoluyla- tek bir dalgayı görselleştirmeli miyim? Büyük bir su tümseği mi? Yoksa bu devlerden iki veya üçünün bana doğru geldiğini düşünmeli miyim?

Van den Bremer (08:53): İşte bu iyi bir soru. Yani tipik olarak, derin okyanustaki dalgalar dağılır. Bu, belirli bir şekle sahip belirli bir dalganız varsa, hareket ettikçe bunun değiştiği anlamına gelir. Bu, birbirimizle makul bir şekilde kolayca iletişim kurabildiğimiz ses dalgalarından farklı çünkü birbirimizle konuştuğumuzda yaptığımız tüm dalgalar bir şekilde kulaklarımıza aynı anda ulaşıyor. Şimdi, bu genellikle okyanus dalgaları için geçerli değildir. Ve bu aşırı dalgalara sahip olduğumuzda - aslında, gruplar halinde veya paketler halinde gelirler, yani bunlardan birkaçı. Ve denizin durumuna bağlı olarak, daha az veya daha fazla dalga olabilir, ancak tipik olarak, dalga paketi veya dalga grubu olarak adlandırılan bu şeyi oluşturan iki ila beş ila altı dalga arasındadır. Ve bunlardan biri en büyüğü olacak ve sonra birkaç tane daha büyük olacak ve sonra yok olacak. 

(09:41) Yani birdenbire ortaya çıktığı hikayesi belki doğru değil ama hızlı bir şekilde geliyor. Çünkü bu dalgaların periyotları vardır, yani her dalga altı ile 20-30 saniye arasında sürer. Demek bu bir çeşit büyüklük sırası. Böylece hızlı gelir ve hızlı gider ve grup biraz daha uzun sürer. Ama hepsi dakika ölçeğinde gitti.

Strogatz (10:04): Yani bunlardan bahsederken — bir süre için 20-30 saniye gibi bir şey mi dediniz?

Van den Bremer (10:09) Bu doğru olabilir. Nerede olduğunuza bağlıdır, temelde okyanusun neresinde olduğunuza ve rüzgarın okyanusa enerji girişi için ne kadar zamana sahip olduğuna bağlıdır. Yani derin okyanustaysanız, örneğin 10 saniyeye kadar daha uzun süreler elde edersiniz. Ama kıyı ortamına yakınsanız esen rüzgar dalgaları oluyor, periyotlar kısalıyor. Rüzgarın sadece daha kısa süre estiği daha genç denizler. Yani rüzgar sadece, bilirsiniz, fırtına yeni başladı, görece hızlı dalgalar görmeye başlarsınız, yani kısa süreler ve sonra zamanla, daha uzun sürelere ulaşırsınız. 

Strogatz (10:40): Sadece takip ettiğimden emin olmak için çünkü dönemin ne anlama geldiğini bildiğimi düşünüyorum, mesela birinci sınıf fizik dersinde, bir yay üzerinde aşağı yukarı sallanan bir kütleyi hayal ettiğim yerde. basit harmonik osilatör. Yani burada bir dalga bağlamında, kendimi kumsalda otururken hayal etsem, bir dalga gelmiş ve kumdan kaleme çarpmışsa bu dönem olacaktır. Ve bir sonraki dalganın kumdan kalemi daha da yıkmasına kadar geçen süre, işte o dönem.

Van den Bremer (11:03): Aynen. Ve sonra, kumdan kalenizi yıkmak için gelen o dalgaları gördünüz, değil mi? Haydut dalgaya, belki de her iki tarafta, biraz daha kısa olan birkaç başka dalga gibi eşlik edebilir. Ama birlikte, bir grup olarak gelirler.

Strogatz (11:16): Uh huh, bu senin grup fotoğrafın. İyi. Ve sonra, günlük dilde bildiğimiz "dağılma" terimi vardı: Bir kalabalığa dağılmasını söylerseniz, o zaman tüm bireyler dağılır. Bir dalganın veya dalga paketinin dağılması ne anlama gelir?

Van den Bremer (11:30): Bunun anlamı - ve bu aynı zamanda temel olarak mekanizmadır, haydut dalgaların arkasında tanımladığım bu ilk mekanizma - farklı periyotlardaki dalgaların, farklı dalga boylarında birlikte, farklı hızlarda hareket ettikleri anlamına gelir. Ve bu, sadece farklı genliklere değil, daha da önemlisi farklı frekanslara sahip birkaç farklı dalga yaparsam, birbirlerini yakalayabilmelerini sağlar. Sağ. Ve bu, farklı dalgalar (farklı dönemler anlamında) oluşturabileceğim ve onları bırakabileceğim bir mekanizma sağlıyor. Ve bunun anlamı, eğer onları aynı anda yaparsam ve gitmelerine izin verirsem, hepsi farklı hızlarda hareket eder ve böylece dağılırlar. 

(12:05) Ama tersi de olabilir: Farklı zamanlarda yapılmışlarsa bir araya gelebilirler. Ve bu bizi büyük dalgaya götürür, çünkü daha hızlı hareket eden dalgalar, yavaş hareket eden dalgaları yakalamaktadır. Ve bu, bu uzun dalgalara yol açar. Ve bu gerçekten de doğrusal odaklama mekanizmasının yarısıdır. Farklı hızlarda hareket eden farklı dönem dalgaları yakalanır ve büyük bir dalgaya yol açar.

Strogatz (12:26): Anlıyorum. Bu yüzden - daha önce "odaklanmak" kelimesini kullandığını fark ettim. Demek aklındaki buydu. Ya da hayır?

Van den Bremer (12:32): İki yön, değil mi? Yani temelde farklı dönemlerden kaynaklanan “odaklanma” diyoruz, değil mi? Yani isterseniz sadece bir yöne odaklanır, değil mi? Çünkü onlar farklı dalgalar, farklı hızlar ve hepsi yetişiyor - odaklanıyorlar, bir şekilde birbirleriyle buluşuyorlar. Ama elbette, yönlü odaklanma dediğimiz bir şeye de sahip olabilirsiniz. Ve burada artık tek yönde değil birden fazla yönde dalgalarımız var. Ve onlar — bunu görselleştirmek çok daha kolay, değil mi? Farklı yönlerden gidiyorsunuz ve hepiniz bir noktaya geliyorsunuz. Ve buna yönlü odaklama diyoruz. Odaklanmanın gerçekleşmesini sağlayan, odaklanan bu iki yön var.

Strogatz (13:06): Çok yardımcı oldu. Bu konuda söylenecek son bir şey daha var. Devasa bir dalga düşündüğümde, aklım hemen o ünlü ahşap blok Japon baskısına geri döner: "Kanagawa'daki Büyük Dalga” Gerçek olsaydı tsunami olur muydu? Bu haydut bir dalga mı? Ayrıca, bunların arasındaki fark nedir?

Van den Bremer (13:24): Bence bu çoğunlukla bir sanat eseri ve çok zor — Tamam. Yılı bilmiyorum ama epey zaman önceydi. Yani bilmiyoruz, bizde yoktu - kayıt yapabildiğimiz Draupner platformumuz vardı. Bu durumda, gerçekten bir kaydımız yoktu. Muhtemelen - bir resim olduğu göz önüne alındığında, muhtemelen kıyıya yakın bir dalgadır, çünkü aksi takdirde muhtemelen kaydedilemezdi. Bu, onu geleneksel bir haydut dalga olma açısından elemektedir, çünkü bu mekanizmalardan birine sahip olma eğilimindeyiz - en azından geleneksel haydut dalga mekanizması, doğrusal olmayan mekanizma açısından - bu gerçekten kıyıya yakın yerlerde meydana gelmiyor. . Yani muhtemelen doğrusal olmayan haydut dalgalardan biri değil. Ve gerçekte ne olduğu, muhtemelen bir tsunami değildi, çünkü o — bir tsunami çok uzun sürerdi, muhtemelen bu tahta oymacılığına sığmazdı. Sanırım bir ağaç oymacılığıydı, muhtemelen öyledir. Bilirsin, dalga boyları tablonun boyutuyla aynı.

(14:13) Yani olabilir, haydut bir dalga olabilirdi ama bunu söylememizin bir yolu yok çünkü onu o zamandaki diğer tüm dalgalarla karşılaştırmamız gerekecek. Bu yüzden çoğunlukla çekici bir örnekti. Ve biz bilim insanları olarak bilimsel şapkamızı çıkarıp bir süreliğine sanatçı olduğumuzda tek şey, Draupner dalgasıyla ilgili deneylerimizde de gözlemlediğimiz bazı hareketler, bazı dalga tipi davranışlar gördük, bu Draupner yeniden ürettiğimiz dalga.

(14:42) Bu da bizi başka bir konuya getiriyor ve bu dalga kırılması, değil mi? Dalgaların birbiriyle buluşabileceği ve bir şekilde üst üste binebilecekleri fikrini tanımladım ve yeterince uzun süre beklerseniz, dalga her zaman daha uzun, daha uzun ve daha uzun olacaktır. Ama bunun da bir sınırı var değil mi? Bir noktada, dalga kırılacak. Ve hepimiz buna aşinayız çünkü dalgaların kırıldığını görüyoruz ve beyaz tepeyi görüyoruz, sıçrayan suları görüyoruz. Ama bunun anlamı, tipik olarak, geleneksel olarak, eskiden düşündüğümüz bir dalgada, aynı zamanda dalganın ne kadar uzun olabileceğinin de sınırıdır. Bir maksimum ayarlar, yani hiçbir dalga bundan daha büyük olamaz.

(15:13) Ve bu çalışmada gösterdiğimiz bu Draupner dalgasını modellemekDraupner dalgası, dalga bileşenlerinden oluşsaydı, tek bir yönde hareket eden bireysel dalgalardan oluşsaydı - biz buna tek yönlü diyoruz - o zaman muhtemelen kırılırdı. Anlattığın kadar uzun olmazdı. Ama o zaman onu çok yönlü dalgadan ya da aslında özellikle iki yönden gelen dalga enerjisine sahip olduğumuz bir geçiş sisteminden yaparsak, ancak o zaman çok daha uzun bir dalga elde edebiliriz. Ve bu çok daha uzun dalga, 1995'te ölçüldüğü kadar uzun olabilir. Ve bu kırılmayı gördüğümüz hareketin bir kısmı, bu farklı hale geldi.

(15:51) Yani, tek yönlü dalgalarınız varsa gördüğünüz bu yuvarlanan kırılma yerine, sahile giderseniz, bu tür ileri doğru yuvarlanma hareketini görme eğilimindesiniz. Eğer kesişen dalgalarımız varsa, o zaman yukarı doğru bir sıçramamız olur. Ve yukarı doğru sıçrayan bu Büyük Dalga'nın bu ahşap oymacılığında ortaya çıktı. Ve biz - yine, bilimsel şapkamız ve sanatçı şapkamızla - bir laboratuvarda neleri çoğaltabileceğimizi gördük. Ve Draupner haydut dalgasını açıklamak için kullanabileceklerimiz.

Strogatz (16:19): Oh, bu, bu büyüleyici. O yüzden yuvarlanan dalgalardan bahsettiğinizde, aklıma hemen sörfçüler geliyor. Hani yani sakin bir günde kumsalda otururken ufak dalgalar görürüz tabi. Ama Hawaii'deki yarışmalara bakarsanız, dalgalar tepelerinde yuvarlanırken dalgaların içindeki sörfçülere bakarsanız - en azından, siz yuvarlanan dalgalardan bahsederken aklımdaki görüntü bu.

Van den Bremer (16:41): O yüzden kullandım. Bu, insanların bildiği tanıdık bir görüntü, çünkü sahile gittiler, ama derin okyanusta bile, değil mi? Bir uçaktan bakarsanız, nispeten rüzgarlı bir günde aşağı bakarsınız, her yerde beyaz parçalar görürsünüz. Ve bir şekilde düşmüş dalgalar var, eğer isterseniz çok dik hale geldi. Yani o kadar dikler ki, isterseniz kendilerini gerçekten zapt edemiyorlar ve öylece düşüyorlar. Ve biraz sıçrama görüyorsunuz. Ve bu, sörfçüleri incelediğinizde ve sahilde gördüğünüzde gördüğünüz türden bir su sıçraması. Ama aynı zamanda herhangi bir sörfçüden çok uzakta, derin okyanusta da oluyor.

Strogatz (17:12): Peki, anladığımı görmek için değindiğiniz bilimsel noktaya geri dönmeme izin verin. Dalgalar tek yönlüyse, aşağı yukarı hepsi tek yönde hareket ediyorsa, bir kez büyük bir dalga oluşturmak için birleşmeye başladıklarında, demek istediğim, yüksekliklerinin sınırlı olacağıydı. Çok yönlü bir mekanizma olması gerektiğini iddia ediyorsunuz.

Van den Bremer (17:32): Temel olarak, dalga çok dikleşiyorsa - ve bunu tek yönde düşünmek en kolayı, değil mi? Sadece bir yokuş yukarı ve aşağı yürümeye çalışıyorsun. O tepe çok dikse, o zaman düşersin. Tek yönlü resme olan da bu, değil mi? Çok dik olan bir şeyin bu geleneksel fikri. Ve olan şey, temel olarak, dalganın sıvıyı geçmesidir. Akışkan dalgadan daha hızlı gider ve bir şekilde devrilir.

(17:53) Ama kesişme varsa, farklı bir mekanizma hayal edebilirsiniz, çünkü artık iki farklı yönden gelen iki dalganız var. Ve karşılaştıklarında, artık belirgin bir düşme yönü yoktur çünkü dalganın gittiği belirgin bir yön yoktur. Ve bunun yerine olan şey, hareketin yukarı doğru gitmesidir. Karşılaştığınızı düşünebilirsiniz, o noktada birbirinizden kaçınmanın tek yolu ikisinin de yukarıya zıplamasıdır. Ve gevşek terimlerle, olanların bir nevi olduğunu düşünüyoruz.

(18:19) Ve bir şekilde, bu yukarı doğru davranışa sahip olmamız, dalganın olması gerekenden daha dik olmasına neden oluyor. Aksi takdirde, bir şekilde devrilecekti. Ve şimdi daha dik ve daha uzun hale geldi. Ve bu nedenle temelde bu Draupner kaydı Elimizde, 1995'ten o zamanki dalganın gerçekten çok dik olan bir kaydı var. Ve eğer tek yönden gelen enerji olsaydı muhtemelen bu dikliğe ulaşmadan çok önce kırılacağını gösteriyoruz.

(18:45) Ve tabii ki bu dalganın bir kaydına sahip olduğumuzu da eklemeliyiz. Ama bir noktada bir kaydımız var. Yani bir noktamız var - temelde aşağıyı gösteren bir lazer ve yüzeyi kaydediyor. Elimizde dalgaların nereden geldiğine dair bilgi yok. Bu yüzden, bunca yıldan sonra geriye dönüp baktığımızda, yönsel kompozisyonun ne olabileceği konusunda bir çıkarım yapmak ve orada bazı varsayımlar yapmak zorunda kaldık. Ve onlar, belki de gerçekten de karşıdan karşıya geçme davranışı dediğimiz şeyin devam ettiğini gösteren kanıtlar olduğunu gösteriyorlar.

Strogatz (19:11): Burada kendi laboratuvarınıza geçiş yapalım. Bu - şimdiye kadar biraz bahsettiniz. Ve umarım daha derine inebiliriz. Bu Draupner dalgasında neler olup bittiğini niteliksel olarak anlamaya çalışan bir tür yeniden canlandırma veya simülasyon veya başka bir şey yapmışsınız gibi geliyor. Seni doğru mu duyuyorum?

Van den Bremer (19:30): Bu kesinlikle doğru. Bu alan — çünkü okyanusta istediğiniz dalgaları yaratmak çok zor, değil mi? Aslında yapamazsın. Rüzgarı beklemek zorundasın. Bu yüzden onları kendimiz yapıyoruz. Yani yüzme havuzlarımız var, büyük yüzme havuzlarımız var, ancak yüzme havuzlarının kenarları dalga kürekleridir. Yani bunlar bizim giriş sinyalini tam olarak kontrol etmemize izin veren cihazlar ve böylece temel olarak dalgaları istediğimiz gibi yapıyoruz. Ve geleneksel olarak bu havuzlar ya bir uçta bir ya da iki dalga oluşturucu bulunan çok uzun - biz onlara oluk diyoruz - ya da bir ucunda dalga oluşturucu bulunan büyük kare havuzlardır. Ve bu, dalgaların birçok yönden hareket ettiği bu geçiş senaryolarını oluşturmayı çok zorlaştırıyor.

(20:11) Bu deneyler, FloWave Okyanus Enerjisi Araştırma Tesisi Edinburgh Üniversitesi'nde. Ve bu tesis oldukça benzersizdi çünkü tamamen yuvarlaktı. Yani yuvarlak bir havuz. Ve tüm yan duvarlar ayrı ayrı dalga yapıcılardan oluşur. Yani bu havuzun etrafında 164 ayrı dalga yapıcı var. Ve onları istediğimiz şekilde kontrol edebiliriz. Böylece farklı yönlerden gelen dalgalar yapabiliriz.

(20:33) Yaptığımız şey, sadece Draupner dalgası yapmak. Ve bunu tüm enerjinin bir yönde olduğu yerde yaptık ve sonra onu birbirine açılı iki sisteme böldük. Ve sonra bu açıyı değiştirdik. Ve bu şekilde, temel olarak şunu öğrendik — bu Draupner dalgasını bir laboratuvar ortamında yaratıp yaratamayacağımızı inceleyebildik. Ve tek yönlü bir ortamda olsaydık, tüm dalgaları tek yöne gönderirsek, bunu başaramayacağımızı gösterdik. Bu tesiste yapabileceğimiz bu yönlülüğü gerektiriyordu.

Strogatz (21:01): Bunun sesini seviyorum. Bu konuda daha çok şey duymak istiyorum. Öyleyse bir bakayım. Yuvarlak havuz, ne kadar büyük - olimpik bir yüzme havuzunu daha yuvarlak olarak hayal etmeli miyim?

Van den Bremer (21:13): Doğru, sanırım dünyada bunlardan birkaç tane var. Ve bazıları gerçekten de olimpik yüzme havuzlarının boyutunu aşıyor. Bu sadece 25 metre çapında. Yani nispeten kısa. İki metre derinliğinde.

Strogatz (21:23): Ve dalgalandırıcı. Bunun ne olduğunu anlamama izin ver. Yani ona bağlı bir çeşit motor olan ve onu pompalayabilen bir kürek var mı?

Van den Bremer (21:30): Hayır, pompalamayın. Bu sadece bir kürek, değil mi? Yani bu sadece — yani temelde, bu iki metrelik mesafe boyunca, duvar bir menteşe üzerinde. Ve bir nevi kanat çırpıyor. Ve kontrol mekanizmalı motor ile çok kontrollü kanat çırpmaktadır. Ve ne kadar hızlı kanat çırptığını, yani dalganın frekansını ve kanat çırpma hareketinin, yani genliğinin ne kadar büyük olduğunu belirleyebiliriz. Bu, dalganın genliğini ayarlar.

Strogatz (21:52): Ve 164 tane olduğunu söylüyorsunuz, sanırım aşağı yukarı eşit aralıklarla yerleştirilmişler?

Van den Bremer (21:57): Hayır, sürekli. Yani tüm duvar, temelde —

Strogatz: Oh, sürekli.

Van den Bremer (22:01): Hepsi — hepsi — hepsi, her şey, temelde sadece dalga yapıcı var.

Strogatz (22:06): Bütün duvar dalga yapıcılardan yapılmış, ama 164 tane dedin.

Van den Bremer (22:09): Evet. Böylece bu size — 360 dereceyi bu sayıya bölebilirsiniz ve eminim başka bir sayı elde edersiniz. Ve bu sadece birkaç derece anlamına gelir, temel olarak bu şekilde elde edebileceğimiz yönlü dağılımdaki çözünürlüktür.

Strogatz (22:21): Ve o zaman oyun şu - o havuzda yaratabileceğiniz en büyük dalgayı mı hedefliyorsunuz?

Van den Bremer (22:26): Bu oynanabilecek bir oyun. Ve gerçekten de bizde var. Ama bu sadece biraz sıkıcı bir oyun. Çünkü görünüşe göre, eksenleri tamamen simetrik olarak odaklarsanız, kişi muazzam dalgalar oluşturabilir. Yani tamamen yuvarlak bir şey yapıyorsunuz ve gerçekten de bu eksenel simetrik dalgaları yapabileceğinizi göstermiştik. Ve bu eksenel simetrik yollar, doğada birden çok uygulamada ortaya çıkarlar. Örneğin, madeni para gibi serbest bir yüzeyden bir şey düşürürseniz, küçük bir "küt" sesi olduğunu görürsünüz. Ve bu aslında oluşmakta olan küçük bir eksenel simetrik dalgadır. Faraday dalgalarında bulacaksınız. Ve burada da bulabilirsiniz. Ve bu tür bir artışa yol açar, bu gerçek büyük artış. Yani, 360 dereceden dalgalar gönderirseniz, hepsinin toplanıp üst üste bindiğini ve bunun muazzam bir artışa yol açtığını hayal edebilirsiniz.

(23:09) Gerçek okyanusta bu asla olmaz. Ancak bu davranışın unsurları var. Bunun unsurları, benim tanımladığım şey, bilirsiniz, kafa kafaya karşılaşan veya birbirine çarpan iki araba. 360 tanesine sahip olduğunuzu hayal edin, değil mi? İsterseniz, hepsi bir hedefin merkezine doğru ilerliyor. Bu gerçekten büyük bir dalgaya yol açar.

(23:27) Bizce bu, gerçek okyanusta meydana gelen mekanizma hakkında biraz fikir veriyor. Dalgalar her yönden geldiğinde gerçekten değil, çünkü bu, hızla değişen bir kasırganın olduğu kasırga koşulları dışında asla olmaz. Sonra dalgalar bir dakikada bir yönden gelir. Ve biraz sonra başka bir yönden geliyorlar. Ancak her zaman yönlü dağılım dediğimiz bir şey vardır. Yani enerjinin birden fazla farklı yöne bir miktar yayılması.

Strogatz (23:48): Draupner dalgasına yol açabilecek koşulları simüle etmeye çalıştığınızda, oyunda yaklaşık kaç farklı yön vardı? Sadece iki ya da üç ya da…?

Van den Bremer (23:57): Her şeyden önce, yapmamız gereken şey, herhangi bir dalga üretemezdik. Bu nedenle, bu tesisin merkezinde, merkezi gösterge dediğimiz yerde, temel olarak hedef noktasının ortasında olduğundan emin olmaya çalıştık - bu noktada, Draupner platformundan ölçeklenen ölçüm zaman serisini yeniden oluşturmak istedik. laboratuvar. Yani aslında, 1995'teki kayıtta olduğu gibi, o merkezi yerde, sadece o dalgada değil, etrafındaki birkaç dalgada tam olarak gözlemlenen şeye sahiptik. Yani biraz zaman. Ve sonra yön bilgisi konusunda biraz özgürlüğümüz oldu, ancak bunun gerçekçi olmasını istedik. Ama sonra bazı varsayımlarda bulunmak zorunda kaldık. Ve o zamanki hava durumundan bazı kanıtlar vardı, havanın "tahminleri" - yani, havanın nasıl olduğuna dair gerçek sonrası tahminler - farklı yönlerden rüzgar ve sistemlerin olduğuna dair bazı bilgiler vardı.

(24:42) O zaman mevcut enerjinin tamamının muhtemelen iki farklı sistemden geldiğini söylemek için bazı argümanlarımız vardı. Ve bu iki farklı sisteme, kendilerine ait yönlü yayılımlar verdik. Yani isterseniz, her biri bir miktar yönlü yayılmaya sahip iki sistem vardı. Yani birkaç açıdan fazlaydılar. Ve bu iki sistem arasında farklı bir açı olduğunda, iki sistem arasındaki o açıda, değiştirdiğimiz açı buydu.

Strogatz (25:04): Bana kabaca bir fikir verin. Ne, bir tür rezonans etkisi var mı? En iyi açı var mı?

Van den Bremer (25:09): Temelde her şey bir yönde olsaydı kırılacağını gördük, değil mi? Kırılacaktı. Ve sonra sistemleri ayırmak zorunda kaldık. Ve 60 derecede yaklaştığımızı gördük. Ve 120 dereceye kadar çıkmak zorunda kaldık. Ancak bunu büyük bir çözünürlükte yapmadık. Yani 100 derece mi yoksa 140 derece mi olduğunu söylemek zor, ama en azından 60 dereceden büyük herhangi bir şey size yeterince yüksek dalgalar elde etmemiz için yeterli enerji yayılmasını, yeterli geçişi, yeterli geçiş açısını verir. Ve geçiş açısını daha da büyütürsek, daha büyük yolların mümkün olduğunu düşünüyorum. Yani sadece geçişin gerekli olduğuna dair bir işaret verdi. Ama tam olarak ne kadar geçiş olduğunu söylemeye cesaret edemedik.

Strogatz (25:47): Tamam. Ve ölçekleme fikrinden kısaca bahsettiniz. Ve belki de bir dakikalığına bunun altını çizmeliyiz, okyanusta görülenle aynı dalgayı elde etmeye çalışmıyorsunuz.

Van den Bremer (25:58): Ya da şöyle düşünebilirsiniz — gerçek dalga okyanusta onlarca metre, ya da 25 metre, oysa bu deneylerde onlarca santimetreden bahsediyoruz, yani çok daha küçük. Yani temel olarak, yapmamız gereken şey, düşünmeniz gereken, bence en önemli kısım diklik, değil mi? Yani diklik bir eğimdir. Yani bu yükseklik değil, varyasyonun meydana geldiği yüksekliğin uzunluğa bölümüdür. Ve ölçeklendirebileceğimiz. Bu bir kısım. Yani şeklimiz doğru mu? doğru şekle, doğru açılara sahip, isterseniz. Ve sonra bu sistemi tanımlayan yönetici denklemleri biliyoruz. Ve bu yöneten denklemler aynı zamanda sadece şekli ölçeklendirmemizi değil, şekli ölçeklendirdikten sonra zaman ölçeklerini de ayarlamamızı sağlar. Çünkü zaman ölçeklerini de ayarlamamız gerekiyor, çünkü laboratuvardaki dalgalarımız sahadaki dalgalarımızdan çok daha hızlı, çok daha kısa süreler.

(26:47) Ve bu dalgaları yönlendiren fizik, bunu, sistemi tanımlayan karakteristik bir sayı olan Froude sayısı denilen bir şeye dayalı olarak ölçeklendirmemize izin veriyor. Ve bu ölçeklendirme başarılı oldu. Ve bu ölçeklendirme, inanılmaz derecede iyi çalıştığı için birçok okyanus dalgası biliminin laboratuvarlarda yapılmasının nedeni olmuştur. Ayrıca tüm önemli süreçleri kaybetmeden çiplerin testini kaldırabilir, laboratuvar ortamında dalga koşullarını test edebilirsiniz. Aslında, işleri doğru yapmak için gereken kilit süreçlerin birçoğunu elde tutmak.

Strogatz (27:16): Pekala, haydut dalgaların istatistikleri hakkında konuşmak için biraz vites değiştirelim. Katıldığınız çalışmalardan birinin istatistiklerin grafiklerine baktığına ve bu grafiklerin yüksek frekanslı kuyruğundan enerjinin sadece birazını - diyelim ki %1'ini çıkarırsanız - ne olacağı hakkında sorular sorduğuna inanıyorum. Bize o çalışmadan bahsetmek ister misin?

Van den Bremer (27:36): Yani bu, yine laboratuvarda bir şeyler yapmaya çalışmakla ilgili. Ve eğer düşünürseniz - burada dalga spektrumu denen bir kavramı tanıtmam gerekiyor. Dolayısıyla, dalga iklimini anlamak istiyorsanız - yani bu, zamanın o noktasındaki temel olarak dalgaların nasıl olduğudur - dalga spektrumu denen bir şeyi çizersiniz. Yani size enerjilerin tüm farklı frekanslardaki dağılımının bir göstergesini veriyor, değil mi? Tipik olarak - bu dalga spektrumunun belirli bir zirvesi var ve bu, baskın olanın olduğu yer, bilirsiniz, muhtemelen sahilde oturduğunuzda gözlemleyeceğiniz dönem budur. Ama aynı zamanda bir kuyruk var. Ve kuyruk grafiğin sağında. Yani yüksek frekanslarda bir kuyruk vardır ve bu kuyruğun içinde enerji vardır. Ama bu kuyruğu laboratuvarda yapmak inanılmaz derecede zor. Çünkü yapmanız gereken, örneğin 1 Hertz'lik bir dalganız varsa kuyruğa ulaşmak için 5 Hz'e ulaşmanız gerekebilir. Ve okyanusta olan da o kuyruk. Ama o kuyruğu doğrudan laboratuvarda elde etmek zor. Ve burası, ölçekleme türünün bir kısmının bozulduğu yerdir.

(28:33) Ve biz gösteriyoruz ki kuyruğu yanlış anlarsanız - tipik olarak dalga oluşturucunuz, kürekleriniz bu yüksek frekansları üretemediği için - gerçek okyanustakinden çok daha yüksek ölçeklendirme nedeniyle bu frekanslar çok yükselir - o kadar yükselirler ki, raketiniz tipik olarak yeterince hızlı titreşemez, değil mi? Ve sadece çalışmayı durdurur. Ve bu nedenle kuyruğu yapmak çok zordur. Ve bu nedenle insanlar genellikle onu keser. "Şey, 2 Hz'in üzerinde, tipik olarak bunu başaramayacağız çünkü dalga üretimimize güvenmiyoruz" diyorlar.

(29:00) Ama dalga fiziğinde bu kuyruğu oluşturan doğrusal olmayan süreçler de var çünkü spektrumun bunları tanımlayan doğrusal olmayan denklemlerle, örneğin doğrusal olmayan Schrödinger denklemiyle dengede olması için kuyruğun orada olması gerekir. Ve eğer kuyruğunu çıkarırsan, geri gelebilir. Ve geri dönerken daha büyük dalgalar yaratır.

(29:19) Bu nedenle, üzerinde çalıştığımız makale türü, laboratuvarda inanılmaz derecede dikkatli olmanız gerektiğidir, eğer haydut dalgalarla ilgileniyorsanız, özellikle onlar tek yönlü (tek yönde) olduklarında, eğer cevap vermeden yanlışlıkla bir şey çıkarırsın, o kuyrukta pek bir şey olmaz, çok çok az enerji vardır. Düzensiz dalgalar söz konusu olduğunda, yanlışlıkla doğrusal olmayan fiziğin geri koyduğu bir şeyi kaldırıyor olabilirsiniz, ancak daha fazla dalga elde ettikçe istediğinizden daha fazla. Ve bu gerçekten temsili değil. Bu yüzden, gösterdiğimiz gibi, bu kuyruk konusunda dikkatli olmalısınız. Bu çok önemlidir ve ölçeklendirmek ve doğrudan laboratuvara girmek zordur.

Strogatz (29:51): Öyleyse bunu, bu tür deneyleri sadakatle yapmanın zorluğuyla ilgili gerçekten teknik bir nokta olarak mı düşünmeliyiz?

Van den Bremer (30:00): Bence yapabilirsin. Ve bence bu her zaman bir sınırlama olacak, çünkü muhtemelen bunları asla, gerçekten, ağır bir kürek titreştirerek bir frekans aralığında gerçekten çok hızlı bir şekilde yapamayacağız. Bu her zaman zordur. Bir müzik enstrümanınız varsa, bazı frekansları gerçekten iyi, bazılarını ise o kadar iyi yapamazsınız. Ve bu sadece aletin boyutundan kaynaklanıyor, bu durumda paletlerin boyutundan.

(30:18) Bu yüzden, temelde bazı deneyler hakkında uyarıcı bir hikaye olduğunu düşünüyorum. Ve daha önce kuyruğu gerçekten teknik bir varsayım olarak düşündüğümüz dalga tankı deneylerine dayalı olarak tasarlanan pek çok şey var: "Sadece pratik bir varsayım yapıyoruz, sınırı 2 Hz olarak belirliyoruz. Ve bu önemli değil. Bunu görmezden gelelim.” Ve bunun aslında düşündüğümüzden çok daha önemli olduğunu gösteriyoruz. Ve bu konuda çok ama çok dikkatli olmalıyız.

Strogatz (30:41): Bunun daha geniş bir görünümü için biraz geriye gidelim. Diğer alanlardan bahsettiniz - doğrusal olmayan Schrödinger denkleminin ortaya çıktığı yer. Optikte; belki şöyle düşünebiliriz… İnsanlar, bilirsiniz, günümüzde yüksek hızlı internet ile iletişimin bir kısmının optik fiberler üzerinden gerçekleşebileceğinin farkında olabilir. Peki dalgaların devreye girdiği başka alanlar var mı? Ve bu bilgiyi uygulayabileceğimiz haydut dalgaların benzerleri var mı?

Van den Bremer (31:07): Bu doğru. Pekala, hemen hak kazanmalıyım, bunlar benim alanım değil. Yani ben gerçekten, bilirsin, riske giriyorum. Ama şunu söylemeye çalışacağım, aslında, tarif ettiğiniz alanlarda, temel olarak optiğe de sahipsiniz, aynı zamanda dalgalarla da uğraşıyoruz, değil mi? Bunu açıklayan denklemler, indirgenmiş formlarında benzerdir.

(31:24) Bu sistemlerden çok fazla. temelde iki şeyi birleştirdi. Daha önce tanımladığım bu mekanizma olan bir dağılma var: farklı dağılma davranışlarının farklı dalgaları. Sen ve ben konuştuğumuzda, çok fazla dağılmamız yok. Ancak optik dalgalarımız olduğunda, dağılmamız olabilir. Elimizde - aslında su dalgaları olduğunda, dağılmamız olur, tek etki budur. Ve sonra diğer etki, doğrusal olmama etkisidir. Temel olarak, bir ve bir toplamı [iki] değil. Ve bu iki temel etki, temel olarak pek çok dalga fenomeninde meydana gelir.

(31:54) Ve eğer onları bir araya getirirseniz ve her ikisini de içeren mümkün olan en basit denklemi yazmaya çalışırsanız, bu lineer olmayan Schrödinger denklemini elde edersiniz. Ve bu denklem güçlüdür, çünkü tüm bu farklı alanlarda ortaya çıkar, çünkü bu dağılım ve doğrusal olmama durumunu elde etmenin en basit yoludur. Bunu birlikte almak. Doğrusal olmayan Schrödinger denkleminin aldığı biçim - bir yandan dağılıma, diğer yandan doğrusal olmamaya verilen ağırlık - farklıdır. Alana bağlıdır, malzemenizin özelliklerine bağlıdır, örneğin bir optik kablodan bahsediyorsanız, 25 metreye bir metre su dolu bir leğene karşı, yani katsayılar farklıdır. Ama sistem, denklem aynı.

Strogatz (32:35): Gerçekten senin alanın olmadığını söylediğin için seni dürttüğüm için beni affet. Ama optik alanında çalışan arkadaşlarınızdan, ilgilenmeleri gereken haydut dalgalar gibi bir şey gördükleri bir şey var mı, biliyor musunuz?

Van den Bremer (32:46): Bu doğrusal olmayan Schrödinger denklemi ve varyantları — her türlü güzel çözüme sahip. Ve bu güzel çözümlerden bazıları, nelerin haydut dalgalar olabileceğinin örnekleridir. Ve bu güzel çözümlerin belirli matematiksel biçimleri vardır. Ve bunlardan bazıları - onlara neredeyse "yaratık" diyebilirdik - tarif ettiğiniz yalnız dalga gibi çözüm türleri, ama aynı zamanda "nefes" denen şeyler. Bunlar nefes aldıkları dalgalardır. Böylece büyürler ve sonra tekrar giderler. Ve uzayda nefes alabilirler - uzayda bir kez meydana gelebilirler - veya zamanda meydana gelebilirler, zamanda bir kez meydana gelebilirler. Ve bu damızlık yapıları, bilirsiniz, onları sıvılar laboratuvarımızda, büyük su kanalımızda gerçekten kolayca bir laboratuvarda yapabiliriz.

(33:25) Fakat benzer şekilde, bu nefes alanlar - ve onlardan çok var - optikte ve farklı ortamlarda gözlemlendi. Ve gerçekten de, bence alanların buluştuğu yer, bu yaratıklar, onları çağırmayı seviyorum ya da nefes alanlar, bir dizi farklı ortamda gözlemlendiler, bir dizi farklı madde türü, benim durumumda, sadece su denilen gerçekten basit bir şey.

Strogatz (33:48): Çok güzel ifade edilmiş. Peki ya matematik ve bilgisayarlar? Onlardan fazla bahsetmedik. Demek istediğim, - kendim, çeşitli türden doğrusal olmayan sistemler üzerinde çalışmayı sevdiğim - matematiksel olarak analiz etmenin çok zor olduğunu biliyorum. Ve eminim ki bu uzamsal veçheye sahip olduğunuz ve bazı çoklu boyutların devreye girmesi gereken yerlerde sizin için daha da fazladır. Hesaplamalar zor olmalı, matematik daha da zor olmalı. Bütün bunlar hakkında bizim için birkaç sözünüz var mı? Kesinlikle deneysel ve istatistiksel bir konu mu?

Van den Bremer (34:21): Hayır, öyle - sanırım, başlangıçta, sanırım - yani, hileli dalgalar açısından, hileli dalgalar matematiksel olarak inceleniyordu, belki de sahada fazla çalışılmadan önce, çünkü biz almıyorduk birçok ölçüm. Ve laboratuvarda bu dalgaların incelenmesi gerçekten çok başarılı oldu... Sanırım su dalgalarını başlatan matematik topluluğu vardı, belki de nispeten basit denklemler oldukları için. Uzay ve zamanda evrim olduğu için bunları zor düşünebilirsiniz, ama en azından su sudur, değil mi? Yani özellikleri değişmez. Ve zor çünkü serbest bir yüzey var, değil mi? Temelde hava vardır ve bir noktada su vardır. Bölme çizgisinin ikisi arasında nerede olduğu tanımlanmalıdır. Bu onu zorlaştırıyor ama bu inanılmaz derecede zengin bir alan. Ve bence şanslıyız, çünkü yöneten denklemler basit, sınır koşulları zor. Ve bu, ilerleme kaydedebileceğiniz ve zengin bir matematiksel araç setini uygulayabileceğiniz bir şey sağlar.

(35:14) Ama bu alandaki hudutları düşünürseniz, hudutlar muhtemelen dalgakırıcıdır. Ve bu tam olarak bu denklemlerin bu kadar basit olmayı bıraktığı zamandır. Dolayısıyla, dalgaların tam olarak nasıl yayıldığını anlamamızı sağlayan güzel matematiksel araçlarımız çalışmayı durdurur. Ve orada, gerçekten büyük bilgisayarlara başvurmalı ve kaba kuvvet sayısal simülasyonları yapmalıyız.

(35:35) Kırılan bir dalga hayal edin. Ve kumsalda bunlardan birini görmüşsünüzdür ve tüm beyaz perdeyi ve hava girişini görürsünüz. Ve bu inanılmaz derecede zorlaşıyor. Ve bence, bu alanda sınırın oturduğu yer burasıdır. Ve bu aynı zamanda meslektaşlarımla birlikte alternatiflere baktığımız yer. Örneğin, bir yandan kırılmayan dalgalar için güzel bir matematiksel denklemin bu kombinasyonunu yaptığımız makine öğrenimi tipi teknikler, onlarca yıldır var olan bir denklem. Ve bunu, çok sayıda kırılma dalgasını ve birçok farklı konumu ölçtüğümüz laboratuvar deneyleriyle birleştiriyoruz. Ve bu bilgi parçalarını veriye dayalı makine öğrenimi türü tekniklerle birleştiriyoruz. Dolayısıyla, bu doğrusal olmama ve dağılıma sahip basit (ya da "basit" diyorum) doğrusal olmayan Schrödinger tipi denklemlerimizin gücüne hala sahip olabiliriz ve sonra bu yeni veya nispeten yeni hesaplama yöntemlerine, makine öğrenimi tipi yöntemlere sahip olabiliriz. Bence kırılmaya başlayan büyük dalgalarda bile bir dalganın evrimini tahmin edebilmek için son sınır, dalga kırılması.

Strogatz (36:35): Ah, bu çok güzel bir özet. Ve makine öğreniminin oynayabileceği rolü düşünmek çok ilham verici, çünkü bilimin neredeyse her dalında ve hatta bilimin dışında çok sıcak bir alan gibi görünüyor. Bu yüzden, bunu söylediğini duyduğuma pek şaşırmadım sanırım. Ama yine de çok ama çok heyecan verici. Ve bu tahmin sorusuna değindiniz. Bu sana sormak istediğim son soruydu. İnsanların kasırgaları veya depremleri tahmin etmeye can attığı gibi, haydut dalgaları tahmin edebileceğimizi düşünüyor musunuz? Yani her alanda bu çok çetrefilli bir iş.

Van den Bremer (37:10): Sanırım burada iki tahmin seviyesi var, değil mi? Biri, olasılığın arttığı ortamları tahmin etmektir. Bu yüzden bunu yapabileceğimizi düşünüyorum. Örneğin belli bir denizimiz, belli bir nakliye rotamız olsa ve “Bu şartlar altında ortaya çıkma olasılığı çok daha yüksek olur” dersek. Ve bu muhtemelen ihtiyacımız olan seviyedir, çünkü haydut bir dalga meydana gelir, birkaç dalga için beklemeniz gerekir. Ve eğer sadece - eğer frekans kabul edilemez hale gelirse, değil mi? Yani diyorsunuz ki, “Ortalama olarak yarım günde bir oluyorlar. Yani, her birkaç bin dalgada bir.” O zaman bunu navigasyon olarak kullanmak kabul edilemez hale geliyor. Muhtemelen ulaşabileceğimiz seviye. Ve muhtemelen saha verilerini anlamamıza bağlı olarak biraz ilerleme kaydediyoruz.

(37:51) Diğer tahmin türü, bir yerde olduğumuz yerde, bir tür canlı tahminimiz var - "Bir veya iki saniye içinde, bir dalga bizi vuracak mı?" ya da gerçekten… Ve bu çok zor. Ve bunun gerekli olduğu uygulamalar olduğunu düşünüyorum. Örneğin, bir gemiye helikopter indirmek. Bu tür bir canlı tahmin gerekli, birkaç saniye gecikmeyle “Tamam, bu dalga sistemi olacak. Dalgalar böyle olacak. Geminizin hareketi böyle olacak.” Ve bu, hileli dalgalar söz konusu olduğunda inanılmaz derecede zordur, çünkü onlar sadece bu istatistiksel aykırı değerlerdir. Yani bunu tahmin etmek için ya büyük miktarda veriye ihtiyacınız var. Temel olarak, bu şeyleri tahmin edebilmek için çok büyük miktarda veriye ihtiyacınız var çünkü bunlar çok ama çok nadir.

Strogatz (38:31): Bu büyük bir zevkti. Çok teşekkür ederim. Dalga uzmanı Ton van den Bremer ile konuşuyoruz. Bugün bize katıldığınız için tekrar teşekkürler.

Van den Bremer (38:37): Teşekkürler. Bu bir zevkti.

Spiker (38:43): Uzay yolculuğu akıllı matematiğe bağlıdır. Keşfedilmemiş güneş sistemlerini bulun Quanta Dergisi'ın yeni günlük matematik oyunu Hyperjumps. Hyperjumps, roketinizi bir ötegezegenden diğerine götürmek için basit sayı kombinasyonları bulmanız için sizi zorlar. Spoiler uyarısı: Her zaman kazanmanın birden fazla yolu vardır. Astral aritmetiğinizi şu adreste test edin: hyperjumps.quantamagazine.org.

Strogatz (39: 14): Neden Sevinci gelen bir podcast Quanta Dergisi, Simons Foundation tarafından desteklenen editoryal olarak bağımsız bir yayın. Simons Vakfı'nın finansman kararlarının, bu podcast'teki veya diğer yayınlardaki konuların, konukların veya diğer editoryal kararların seçimi üzerinde hiçbir etkisi yoktur. Quanta Dergisi. Neden Sevinci yapımcılığını Susan Valot ve Polly Stryker üstleniyor. Matt Carlstrom, Annie Melcher ve Zach Savitsky'nin desteğiyle editörlerimiz John Rennie ve Thomas Lin'dir [ve Nona McKenna]. Tema müziğimiz Richie Johnson tarafından bestelendi. Julian Lin podcast adını buldu. Bölüm resmi Peter Greenwood'a, logomuz ise Jaki King'e ait. Cornell Broadcast Studios'tan Bert Odom-Reed'e özel teşekkürler. Ben sunucunuzum, Steve Strogatz. Bizim için herhangi bir sorunuz veya yorumunuz varsa, lütfen bize e-posta gönderin. [e-posta korumalı] Dinlediğiniz için teşekkürler.