بخش ششم:
تحقیقات تکمیلی در زمینه سیالات:
در ابتدا،مشخص نبود که چگونه میتوان از این نظریه بسیار تخصصی برای کاربردهای خاص استفاده کرد.اما لیو و گلوریسو در سال 2018،معادلات را به شکلی قابل فهمتر بازنویسی کردند و محاسبات شروع به انتشار کردند.این کار جدید به نظریهپردازان اجازه داد تا با کارایی بیشتری فعالیت کنند و محاسبات خود را به پیش ببرند.به طور خاص،آنها توانستند اصطلاحات کوچکی را در معادلات ناویه-استوکس شناسایی کنند که قبلاً نادیده گرفته شده بودند،اصطلاحاتی که برخی از اثرات حرکت تصادفی مولکولها را نشان میدهند.لاندری گفت:
آنچه ما انجام میدهیم،چیزی فراتر از یک نسخه جایگزین از دینامیک سیالات است.در واقع،این روش دقیقتر است.
لوکا دلاکرتاز در دانشگاه شیکاگو،از این نظریه جدید برای محاسبه دقیقتر نحوه انتشار گرما در یک مایع استفاده کرد و دریافت که این انتشار در چند لحظه اول،کندتر از حد انتظار است،به دلیل نوسانات تصادفی.این اثر بسیار کوچک است که در آب قابل اندازهگیری نباشد،اما در سیستمهای کوانتومی که از تعداد محدودی ذره تشکیل شدهاند،اهمیت بیشتری پیدا میکند.دلاکرتاز گفت:
انجام فیزیک دقیق در سیستمهای پیچیده کوانتومی چند ذره،دیوانهوار به نظر میرسد،اما اکنون امکانپذیر است.
محققان دیگر از این نظریه برای استخراج معادلات مشابه ناویه-استوکس برای حالات عجیب ماده،مانند ماده فراکتالی،استفاده کردند.به طور خلاصه،ماده فراکتالی از گروههایی از ذرات تشکیل شده است که به طور جمعی مانند یک ذره عمل میکنند.ذرات منفرد فراکتون در جای خود ثابت میمانند؛فقط زمانی که فراکتونها با هم متحد شوند،میتوانند حرکت کنند.
در سال 2020،اندرو لوکاس،فیزیکدان دانشگاه کلرادو، بولدر،و همکارانش،تقارنهای جدیدی را در فاز فراکتالی شناسایی کردند و از چارچوب نظریه میدان موثر برای استخراج یک نسخه فراکتالی از معادلات ناویه-استوکس استفاده کردند.این کار،دریچهای به روی درک دستههای جدیدی از فازهای ماده شبیه به مایع باز کرد.لوکاس گفت:
فقط چند خط جبر لازم است تا آن را در چارچوبی که[لیو]توسعه داده است،قرار دهیم و ببینیم چه چیزهایی امکانپذیر است.
در سال 2024،لوکاس و گروهش،بر اساس نظریه لیو،پایههای برخی از اجزای آن را به طور صریح مشخص کردند.آنها از یک تقارن قوی جدید استفاده کردند که به این واقعیت مربوط است که تعداد کل ذرات در یک سیال همیشه یکسان است.این تقارن به طور جزئی شکسته شده و به یک تقارن ضعیف تبدیل میشود،زیرا تعداد دقیق ذرات در یک منطقه خاص از یک سیال میتواند از لحظه به لحظه تغییر کند.آنها دریافتند که پیامد این تقارن شکسته،یک پراکندگی طولانی و کند است.این به توضیح این موضوع کمک میکند که چرا برای پخش شدن یک قطره جوهر در یک سیال که از ذراتی تشکیل شده است که به طور مداوم از پیکوثانیه تا پیکوثانیه با هم برخورد میکنند،چندین ثانیه طول میکشد.
لوکاس و همکارانش،این تقارن را در سال 2024 در نظریه میدان موثر لیو ادغام کردند.لوکاس گفت:
مهمترین دستاورد ما این بود که کاری را که لیو انجام میداد،توجیه کنیم.به نظر من،این پایان یک داستان است.
در حالی که چارچوب نظریه میدان موثر،محاسبات جدیدی را به وجود آورده است،ممکن است جایزه واقعی،بیشتر مفهومی باشد:
یک تعریف جدید از اینکه چه چیزی یک سیال را سیال میکند.یک سیال،هر مادهای است که مجموعهای خاص از تقارنها را دارد،مهم نیست که از چه چیزی تشکیل شده است.
نیکولیس گفت:
چیزی جادویی در مورد دینامیک سیالات وجود دارد.روغن، آب،جیوه.اینها همه چیزهای بسیار متفاوت هستند،از نظر میکروسکوپی،اما در عمل،وقتی به نحوه جریان آنها نگاه میکنیم،رفتارهای بسیار مشابهی دارند.
پایان.
منبع:
https://www.quantamagazine.org/theory-of-fluids-enters-the-21st-century-20260817/
#فیزیک_سیالات
@Einstein_astronomy
