РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ ТУРБУЛЕНТНОСТИ И НЕЛИНЕЙНАЯ ДИНАМИКА (1940–1990)
Т.В. КИЛОЧИЦКАЯ
https://orcid.org/0000-0003-4471-0904
Nauka naukozn. 2021, 2(111): 137-153
https://doi.org/10.15407/sofs2021.02.137
Рубрика: История науки и техники
Язык: Украинский
Аннотация: Сегодня понятие турбулентности вышло за пределы естественных наук и широко используется в обществоведении, экономике, мировой политике, истории науки и техники. Турбулентными являются процессы самоорганизации большой системы частиц в устойчивые диссипативные структуры физической, биологической, социальной, экономической природы. С учетом этого важным и актуальным является осуществление более широкого анализа эволюции понятия турбулентности и методов его исследования.
Цель статьи – представить историю открытий по теории турбулентности, которые повлияли на
формирование нелинейной динамики.
В статье рассмотрены вклад А.Н. Колмогорова в развитие теории турбулентности; возникновение теории турбулентности Ландау – Хопфа (1944–1948) и ее влияние на формирование понятий, идей и моделей нелинейной динамики. Переход к турбулентности Ландау – Хопфа способствовал зарождению другой концепции возникновения турбулентных течений (сценарий Рюэля – Такенса, 1971).
Проанализировано дальнейшее развитие исследований турбулентности в 60–80-х гг. ХХ в., турбулентности плазмы (когда возникают сильно нелинейные задачи) уединенных волн в плазме (Н. Забуски и М. Крускал, 1965 г.), сценарий Фейгенбаума (1978–1979), сценарий турбулентного движения Помо – Манневиля (1980).
Сделан вывод, что развитие теории турбулентности повлияло на формирование нелинейной динамики и ее понятийного аппарата (понятие странного аттрактора, конструктивное понятие самоподобия). В 1971 г. Д. Рюэль и Ф. Такенс, подвергнув критике теорию Ландау – Хопфа, впервые указали на существование странного аттрактора (одного из базовых понятий нелинейной динамики), который демонстрирует чувствительность к начальным условиям.
Формированию понятия странного аттрактора и развития сценария Рюэля – Такенса также способствовали исследования Дж. Мак-Лафлин и П. Мартин (1974) и Дж. Голабаи Х. Суинни (1975). Исходя из сценария Ландау – Хопфа, при выяснении вопроса о том, как возникла турбулентность, Г.М. Заславский у 1978 г. предложил простую модель странного аттрактора, которая устанавливает связь между двумя типами хаотического движения. В 1983 г. В.С. Афрайнович и Л.П. Шильников ввели понятие квазиаттракторов.
В 1996 г. украинский ученый А.Н. Шарковский предложил концепцию «идеальной турбулентности» – нового математического явления в детерминированных системах.
Теория турбулентности стремительно развивается в Украине и за ее пределами, постепенно распространяется на различные области науки и техники.
Ключевые слова: турбулентность, нелинейная динамика, динамические системы, аттрактор.
