Вперше в історії вчені математично описали природний феномен, який можна побачити лише у Китаї

Дослідники з Університету Баффало та Університету Колорадо Боулдер вперше змогли математично описати складні двовимірні хвильові явища, зокрема так звані «матричні припливи», які утворюються при зіткненні хвиль у різних напрямках. Цей ефект минулого року спостерігали на річці Цяньтан у Китаї, де два припливні вали сформували сітчастий візерунок на воді.

Такі хвилі поширюються вперед у вигляді коливань і можуть існувати досить довго. Дотепер їх вдавалося описати лише в одновимірному випадку, коли хвиля рухається одним напрямком, як у вузькому каналі. Складність рівнянь для двовимірних систем довгий час не дозволяла отримати точні рішення.

Автори дослідження — професор математики Джино Бйондині, колишній аспірант Баффало Олександр Біволчич (нині викладач Університету Ембрі-Ріддл) та професор Марк Хоєфер з Колорадо — використали суперкомп’ютери Центру обчислювальних досліджень UB для моделювання цих процесів. Звичайний ноутбук виконував би одну симуляцію понад 20 годин, тоді як графічні процесори скорочували цей час приблизно до години.

Результати чисельних експериментів показали картини, схожі на ті, що спостерігали на річці Цяньтан восени 2024 року. Це підтвердило, що математика може пояснити формування «матричних припливів» та інших складних двовимірних структур не лише у воді, а й у плазмі чи конденсованих середовищах.

Наступним етапом стане відтворення явища в лабораторних умовах, наприклад у водних резервуарах, аби перевірити точність прогнозів. Як відзначає Бйондині, головна цінність у тому, що математика дозволяє описати реальні процеси, які до цього вважалися занадто складними для точного аналізу.