Дивовижні відкриття зробили вчені за останні кілька років: вони виявили приховану зв'язок між рухом об'єктів в космосі і рухом мікрочастинок. Виявилося, математичні рівняння, що описують механіку небесних тіл і деякі аспекти атомної фізики, практично не відрізняються один від одного. Ці відкриття дозволили ввести нові методи моделювання космічних польотів.
Уявіть собі, що траєкторія руху групи астрономічних тіл (наприклад, Сонця, Землі і космічного корабля) вибудувана їх гравітаційною взаємодією. Математична теорія динамічних систем описує рух цих тіл відносно один одного. При такій системі складну взаємодію гравітаційних сил створює в просторі між тілами трубообразние «магістралі». Якщо космічний корабель виходить на одну з таких «магістралей», він мчить по ній з мінімальною витратою енергії. Розробники космічного корабля «Генезис» за допомогою математиків, інженерів і фізиків використовували ці магістралі, і в результаті апарат досяг своєї мети, заощадивши пристойний обсяг палива.
На превеликий подив учених, ті ж процеси відбувалися і на рівні атомів. Вони виявили це при вивченні так званого «перехідного стану», яке описує хімічна динаміка. «Перехідний стан» можна уявити собі як бар'єр, який необхідно подолати, для того щоб відбулася хімічна реакція (тобто щоб реагент перетворився в продукт реакції). Розуміння геометрії цих бар'єрів пояснює не тільки природу хімічних реакцій, а й форму «магістралей» в астрономічних системах.
Можливість взаємодії атомної і небесної динаміки виникає завдяки тому, що рух тіл в астрономічних системах і рух енергетичних рівнів електронів в простих системах описується одними і тими ж рівняннями, і вчені вважають, що ці ж рівняння можна застосувати і до більш складним молекулярним системам. Схожим чином можна описати і «перехідні стани» в хімії, лише з різним визначенням «реагенту» і «продукту реакції». І обидві ці сфери об'єднує математичне моделювання. Вчені вважають, що завдяки універсальності опису «розрахунок орбіти космічного корабля можна перенести на рівень іонізації атомів і хімічних реакцій між молекулами!». Математичні моделі, що зв'язують воєдино настільки несхожі області науки, по-перше, є величезний теоретичний інтерес для математиків, фізиків і хіміків, а по-друге, мають велику практичну цінність для хіміків і для розробників космічних польотів.
Переклад: "Людина без кордонів".
Оригінал статті знаходиться на сайті AMS.org
Обговорити статтю в сообществечітателей журналу "Людина без кордонів"