Иако се поредак често прелази у хаос, понекад је и обрнуто. Турбулентна течност, на пример, има тенденцију да спонтано формира уредан узорак: паралелне пруге.
Иако су физичари експериментално посматрали овај феномен, они сада могу објаснити зашто се то дешава коришћењем основних једнаџби динамике флуида и тако их приближити разумевању зашто се честице понашају на овај начин.
У лабораторији, када се течност постави између две паралелне плоче које се крећу у супротним смеровима једна од друге, њен проток постаје турбулентан. Али након неког времена, турбуленција почиње да се смири у пругастом узорку. Резултат је платно глатких и турбулентних линија које воде под углом према току (замислите мале таласе створене ветром у реци).
"Из хаотичног покрета турбуленције добијате структуру и јасан поредак", рекао је виши аутор Тобиас Сцхнеидер, доцент у школи за инжењерство у Швајцарском савезном технолошком институту Лозана. Ово „необично и врло нејасно“ понашање „дуго је дуго фасцинирало научнике“.
Физичар Рицхард Феинман је предвидио да се објашњење мора скривати у основним једнаџбама динамике флуида, названим Навиер-Стокесовим једначинама.
Али ове једначине је веома тешко решити и анализирати, рекао је Сцхнеидер за Ливе Сциенце. (Показивање да Навиер-Стокесове једнаџбе чак имају глатко решење у свакој тачки за 3Д флуид је један од проблема са наградама од милион долара у вредности од милион долара.) До овог тренутка нико није знао како једнаџбе предвиђају ова понашања која стварају образац. Сцхнеидер и његов тим користили су комбинацију метода, укључујући рачунарске симулације и теоријске прорачуне, како би пронашли скуп „врло посебних решења“ за ове једначине који математички описују сваки корак преласка из хаоса у ред.
Другим речима, разбили су хаотично понашање у његове не-хаотичне грађевне блокове и пронашли решења за сваки мали део. "Понашање које опажамо није тајанствена физика", рекао је Сцхнеидер. "То је некако скривено у стандардним једначинама које описују проток течности."
Овај образац је важан за разумевање, јер показује како се бурни и смирени, иначе познати као "ламинарни ток", међусобно конкуришу да би одредили његово коначно стање, наводи се у саопштењу. Када се овај образац појави, турбулентни и ламинарни токови су једнаки по снази - без иједне стране која победи у тегљачу.
Али овај образац се заиста не примећује у природним системима, попут турбуленција у ваздуху. Сцхнеидер напомиње да би такав образац уствари био "прилично лош" за авион, јер би морао да лети кроз скеле неравних, а не турбулентних линија.
Уместо тога, главни циљ овог експеримента био је разумевање основне физике течности у контролисаном окружењу, рекао је он. Само разумевањем врло једноставних покрета течности можемо почети да разумемо сложеније системе турбуленције који постоје свуда око нас, од протока ваздуха око авиона до унутрашњости цевовода, додао је.
Истраживачи су своја открића објавили 23. маја у часопису Натуре Цоммуницатионс.
