В 1955 году группа физиков, компьютерных ученых и математиков во главе с Ферми впервые использовала компьютер, чтобы попытаться решить численный эксперимент.Результат эксперимента оказался не таким, как они ожидали, а сложность проблемы лежала в основе тогдашней новой области нелинейной физики и проложила путь для шести десятилетий нового мышления.
Теория хаоса, широко известная как эффект бабочки, — лишь одна из теорий, разработанных для решения проблемы «Ферми-Паста-Улама».Исследователи из UEA обратились к океанам в поисках вдохновения и использовали так называемую теорию волновой турбулентности, чтобы частично решить проблему.Доктор Давид Промент из Школы математики UEA сказал: «Энрико Ферми, Джон Паста и Станислав Улам представили первое в истории компьютерное моделирование для исследовательских целей — одномерной колеблющейся нелинейной струны.«Он был разработан, чтобы имитировать, как тепло передается твердым телам, и авторы ожидали увидеть, что тепловая энергия будет равномерно распределяться через некоторое время.
«Напротив, они сообщили о сложном повторяющемся явлении, которое привело к развитию новых математических и физических теорий за последние шесть десятилетий.«Различные математические подходы были предложены, чтобы понять повторяемость, теперь называемую FPU-повторяемостью, и объяснить термализацию, которая происходит только в невероятно больших временных масштабах.«Мы позаимствовали идеи из другой математической темы, называемой теорией волновой турбулентности, которая была разработана и применима к волновым системам, таким как океанские или плазменные волны.«Благодаря этому латеральному подходу мы частично ответили на 60-летнюю проблему FPU.
Мы смогли предсказать длительную шкалу времени термализации, зная начальные условия системы. Мы также подтвердили наш теоретический результат обширным численным моделированием.
«Это интересный пример того, как взаимное обогащение между различными областями математики и физики иногда может быть очень успешным».