Olga Ladyzhenskaya: 3 Innovasjoner som skylder en gjeld til hennes briljans

Den greske filosofen Pythagoras laget uttrykket "tallene hersker universet", og tusenvis av år senere er Olga Ladyzhenskaya et skinnende eksempel på den visdommen. Til tross for at han ble svartlistet fra Leningrad State University, gikk den trofaste russiske matematikeren til en fantastisk akademisk karriere, som kan sees i alt fra videospill til værprognoser. Google feiret på torsdag hva ville vært Ladyzhenskaya 97-årsdag med en forsiden Doodle.

Ladyzhenskaya er best kjent for sitt arbeid med væskedynamikk, et studiefelt som tok mesteparten av tiden sin i gang i 1961. Spesielt ved å bruke et sett av 1800-tallets ligninger kjent som Navier-Stokes-ligningene, ble Ladyzhenskaya publisert arbeid var i stand til å destillere bevegelse av viskøse væsker ned til en håndfull variabler. Dette arbeidet gjorde bevegelsen til gooey-stoffer forutsigbare, et gjennombrudd som fortsatte å tillate forskere, ingeniører og til og med videospilldesignere å modellere og gjenskape bevegelsen forskjellige typer væsker.

"Problemene nærmest hennes hjerte … har alltid vært hydrodynamikkens likninger, spesielt Navier-Stokes-ligningene, som hun har gjort dype og varige bidrag til," skrev tysk matematiker Michael Struwe i en fortelling om hennes prestasjoner.

Væskebevegelsen kan ikke virke som en veldig praktisk oppdagelse, men Ladyzhenskayas gjennombrudd i utviklingen av Navier-Stokes-ligningene førte til en rekke oppfinnelser som fremdeles er tatt for gitt i dag.

3. Værvarsling

Hver gang du husker å ta den paraplyen på vei ut av døren, skylder du en liten gjeld til Ladyzhenskaya.Du kjenner disse værsegmentene de løper på nyhetene som skildrer skyteparter ved hjelp av hvirvlende masser av grønne, gule og røde klosser som svinger over jorden? Den allestedsnærværende værgrafikken som er sett på TV eller på nettet, blir alle drevet med en rekke væskedynamiske ligninger, hvorav mange ble avansert av Ladyzhenskaya.

Datavennere og programvareingeniører kodes for disse likningene for å spytte ut nye tall ut fra data levert av satellitter, værbobler og data hentet fra meteorologiske jordstasjoner. Mens moderne teknologi som forsterket virkelighet har gitt oss alle nye måter å visualisere fremtidige værmønstre, er det fortsatt delvis takket være vår forståelse av væskedynamikk at disse innovative tilnærmingene er mulig.

2. Kardiovaskulær modellering

I tillegg til å hjelpe oss med å bedre forstå verden rundt oss, har Navier-Stokes-ligningene tillatt forskere bedre å forstå en ond væske inne i hvert menneske: blod.

Å være i stand til å modellere hvordan blodet strømmer gjennom våre arterier, hjertet og kroppens mange sprekker er avgjørende for å hjelpe oss med å bedre forstå hjerte-og karsykdommer, som var den ledende dødsårsaken i USA i 2017 i henhold til Center for Disease Control.

Det har vært flere forskningspapir, noen av dem publisert så nylig som 2017, som foreslår bruk av Navier-Stokes-ligninger for å gjenskape blodstrømmen i menneskekroppen. Omtrent 16 år etter Ladyzhenskaya død, er hennes arbeid fortsatt brukt som grunnlag for banebrytende vitenskap.

1. Væsker i videospill

Den sene matematikeren har selv hatt innflytelse over virtuelle verdener. Vannet i visse videospill eller 3D-gjengitte animasjoner kan gjenskapes ved hjelp av Navier-Stokes-ligninger, med noen mindre tweaks.

Teknikken ble først patentert av datavitenskapere ved University of Central Florida i 1996, og senere gjenskapt av forskere ved University of Toronto. Begge studier forklarte hvordan man løser de todimensjonale Navier-Stokes-ligningene, og deretter omkartet sine funn for å oversette dem til 3D. Dette gjorde det mulig for dynamiske digitale hav og sjøer uten å kreve mye beregnende kraft.

"Metoden oppnår realistisk real-time væskefilasjon ved å løse væskens fysiske styrende lover, men unngår den omfattende 3D-væskedynamikkberegningen," skriver UCF-teamet.

Innflytelsen fra Ladyzhenskaya har selv flyttet forbi den fysiske verden.