Hitech logo

Идеи

Прорыв в математике позволит точно предсказывать движение частиц через проницаемую среду

TODO:
Георгий Голованов7 сентября 2022 г., 11:24

Новое уравнение, созданное учеными из Великобритании, впервые показывает возможность точного моделирования диффузионного движения сквозь проницаемый материал. Оно появилось спустя столетие после того, как Альберт Эйнштейн и Мариан Смолуховский получили первое диффузионное уравнение, и свидетельствует о прогрессе в представлении движения широкого спектра веществ, от микроскопических частиц и природных организмов до рукотворных устройств.

Самые интересные технологические и научные новости выходят в нашем телеграм-канале Хайтек+. Подпишитесь, чтобы быть в курсе.

До сих пор ученые, рассматривая движение частиц сквозь пористые материалы, например, биологические ткани, полимеры, камни или губки, прибегали к усреднению или неполному моделированию. Работа математиков из Университета Бристоля дает возможность воспользоваться новым методом, открывающим путь к поразительным перспективам в различных отраслях, включая медицину, энергетику и пищевую промышленность, пишет Phys.org.

Ученые нашли новое уравнение путем поиска связей между различными уровнями описания интересующего их феномена. В данном случае они представили беспорядочное движение на микроскопическом уровне, а затем постепенно уменьшали масштаб, описывая процесс макроскопически.

«Прежде попытки математики представить движение через среду, заполненную объектами, затрудняющими движение, или сквозь проницаемые барьеры, были ограниченными. Решив эту проблему, мы проложили путь к интересным возможностям во многих областях, поскольку с проницаемыми барьерами регулярно встречаются животные, клеточные организмы и люди», — сказал ведущий автор исследования Тоби Кей.

В качестве примера возможного применения уравнения можно привести точное моделирование диффузии молекул воды через биологическую ткань, что улучшит интерпретацию снимков диффузионной МРТ. Или моделирование движения объектов и живых организмов в среде.

В прошлом году математики обнаружили, что музыка распространяется среди населения так же, как вирусы. Закономерности загрузки новых музыкальных треков повторяют кривые эпидемий инфекционных болезней. Самый заразный жанр — электроника, чей «индекс заразности» в 190 раз превышает заразность кори.