»Do you want to see the most beautiful thing I ever filmed?« spørger Ricky retorisk i filmen ‘American Beauty’.
Næste klip viser, hvordan han og Jane sidder foran et lærred og i tavshed ser en hvid plastikpose, der hvirvler rundt, næsten danser, foran en rød mur.
De to fiktive turtelduer er nok ikke de eneste, der har undret sig over, hvad der får en plastikpose til at danse i vinden.
Fænomenet kaldes i videnskabens verden hvirvel-legeme-vekselvirkninger.
Ph.d.-studerende ved DTU Matematik Johan Rønby, og hans ph.d.-vejleder professor Hassan Aref, som begge er tilknyttet forskningscenteret Fluid DTU, har netop udgivet en artikel om emnet i det ansete tidsskrift ‘Proceedings of the Royal Society A’.
Her undersøger de med matematikken, hvordan kaos opstår, når en genstand – et såkaldt legeme – bevæger sig igennem en væske.
Computeren tager over
\ Fakta
Fluiddynamikken, som studiet af disse fænomener kaldes, er vigtig for forståelsen af, hvad der sker, når noget bevæger sig gennem luft og vand.
Man har siden 1800-tallet kendt til matematikken bag, men ligningerne er så indviklede, at man i forskningsområdets spæde år måtte nøjes med at analysere dem i stærkt forenklede udgaver. Men den æra er slut nu, hvor supercomputere kan udføre enorme udregninger. Men noget går, ifølge Johan Rønby, tabt i de mange tal.
»Når man har så stor detaljerigdom i sine beregninger, så kan de grundlæggende mekanismer, som eksempelvis hvornår der opstår kaos, godt drukne i detaljerne,« forklarer Johan Rønby, som derfor har valgt at skære ind til benet og igen studere de forenklede ligninger.
Opskrift på nye vinger
»I fluiddynamikkens vår kom der mange indsigter ud af studierne af de forenklede bevægelsesligninger. Man viste for eksempel, at opdriften fra en flyvning afhang af, hvor stor cirkulationen var rundt om vingen.«
»I dag, hvor computerne har taget over, laver man stort set ikke den slags studier længere,« siger Johan Rønby og fortsætter:
»Men ved at tage den gamle praksis op, kan vi måske få nye idéer til udformningen af vinger, som man derefter kan teste i de komplicerede modeller.«
Helt enkelt
Nu kan det måske lyde som om Johan Rønby er gået tilbage til at lave hovedregning og skrive med blyant.
Og det er faktisk også det, han gør en stor del af tiden. Men det er kun den halve sandhed.
Han bygger bro mellem fortid og nutid. Computerens beregninger spiller i høj grad stadig en rolle i hans forskning. Dens rolle er blot ikke så altdominerende, at den menneskelige faktor er udrangeret. Tværtimod.
Helt konkret arbejder Johan Rønby med en computermodel, som er bygget op omkring de forsimplede bevægelsesligninger. Modellen simulerer ikke den virkelige verden, men fokuserer på dele af den, og det er her, den adskiller sig fra de computermodeller, som dominerer forskningsområdet.
Ny forståelse i stedet for data
I de komplekse modeller kan forskeren i princippet få alle informationer om væskens eller gassens strømning.
I Johan Rønbys model er der kun en genstand, nogle hvirvler og en væske.
Hvis du havde spurgt Niels Bohr i hans unge år om nytten af hans forskning i brintatomet, så var han nok ikke begyndt at snakke om iPods og internet.
Johan Rønby
Ser man på, hvad der kommer ud af den, ligner det mest af alt et computerspil fra de tidligste PC’er. Men man skal ikke lade sig narre.
I modellen har Johan Rønby opdaget nogle nye sammenhænge mellem, hvornår der opstår kaos og genstandens form og hvirvlernes placering.
Hans model producerer med andre ord ny forståelse for fluiddynamik og ikke ‘blot’ computergenereret data om den. Det er denne nye kvalitative indsigt, der er beskrevet i den nyligt udgivne artikel i ‘Proceedings of the Royal Society A’.
Forskning for fremtiden
Hvornår eller hvorvidt der kommer konkrete anvendelser ud af Johan Rønbys forskning, er svært at spå om. »Men det er vilkårene for grundforskning,« fortæller han og uddyber: »Al god grundforskning er drevet af et ønske om at forstå et aspekt af det univers, vi lever i, snarere end at nå frem til et bestemt produkt.«
»Uden sammenligning i øvrigt, så tror jeg, at hvis du havde spurgt Niels Bohr i hans unge år om nytten af hans forskning i brintatomet, så var han nok ikke begyndt at snakke om iPods og internet. Hans primære drivkraft var et ønske om at forstå verden omkring sig.«
»Ikke desto mindre var hans forskning et afgørende skridt i udviklingen af kvantemekanikken, som er grundlaget for al den digitale teknologi, vi omgiver os med i dag. Tilsvarende, hvis vi på længere sigt bliver bedre til at forstå fluiddynamikken, er potentialet bedre vindmøller, fly, biler, skibe og måske opfindelser, som vi ikke engang kan forestille os i dag.«
Lavet i samarbejde med DTU Avisen.
