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혼돈 이론 수학과 역학

혼돈 이론 수학과 역학
혼돈 이론 수학과 역학

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Anonim

혼돈 이론역학 및 수학에서 결정 론적 법칙에 의해 통제되는 시스템에서 명백하게 임의적이거나 예측할 수없는 행동에 대한 연구. 보다 정확한 용어 인 결정 론적 혼돈 (deterministic chaos)은 친숙하고 일반적으로 양립 할 수없는 것으로 여겨지는 두 가지 개념을 연결하기 때문에 역설을 시사한다. 첫 번째는 가스 내 분자의 궤적 또는 집단에서 특정 개인의 투표 선택과 같이 무작위성 또는 예측 불가능 성입니다. 종래의 분석에서, 무작위성은 실제보다 더 명백한 것으로 여겨졌으며, 이는 작업중인 많은 원인의 무지에서 비롯된 것이다. 다시 말해서, 세상은 복잡하기 때문에 예측할 수 없다고 일반적으로 믿어졌습니다. 두 번째 개념은 진자 또는 행성과 같은 결정 론적 운동의 개념으로, Isaac Newton 시대 이후 처음으로 복잡한 것을 예측할 수있는 과학의 성공을 보여주는 것으로 받아 들여진 것으로 받아 들여졌습니다.

물리 과학의 원리: 혼돈

많은 시스템은 적은 수의 매개 변수로 설명 할 수 있으며 예측 가능한 방식으로 작동합니다. 그렇지 않은 경우

그러나 최근 수십 년 동안, 단순 해 보였고 관련된 힘이 잘 이해 된 물리 법칙에 의해 지배된다는 사실에도 불구하고 예측할 수없는 다양한 시스템이 연구되었습니다. 이 시스템의 공통 요소는 초기 조건과 동작 방식에 매우 높은 감도입니다. 예를 들어, 기상학자인 에드워드 로렌츠 (Edward Lorenz)는 단순한 열 대류 모델이 본질적으로 예측할 수없는 예측 가능성을 가지고 있다는 것을 발견했다. 보다 가정적인 예로는 핀볼 기계가 있습니다. 볼의 움직임은 중력 롤링 및 탄성 충돌 법칙 (완전히 이해 됨)에 의해 정확하게 제어되지만 최종 결과는 예측할 수 없습니다.

고전 역학에서 역학 시스템의 동작은 기하학적으로 "유인 자 (attractor)"의 움직임으로 설명 될 수 있습니다. 고전 역학의 수학은 단일 점 (정상 상태를 특징으로 함), 폐쇄 루프 (주기주기) 및 토리 (여러주기의 조합)의 세 가지 유형의 유인자를 효과적으로 인식했습니다. 1960 년대에 미국 수학자 Stephen Smale은 새로운 종류의“이상한 유인 자”를 발견했습니다. 이상한 유인 자에게는 역학이 혼란 스럽습니다. 나중에 이상한 유인 자들이 모든 규모의 확대 구조를 가지고 있음을 인식했다. 이러한 인식의 직접적인 결과는 프랙탈 개념 (자체 유사성의 특성을 나타내는 복잡한 기하학적 형태의 클래스)의 개발로 컴퓨터 그래픽에서 현저한 발전을 가져 왔습니다.

혼돈의 수학의 적용은 난류의 유동, 심장 박동의 불규칙성, 집단 역학, 화학 반응, 플라즈마 물리학, 별의 집단과 클러스터의 운동을 포함하여 매우 다양합니다.