Про пертурбацию на простом языке
Содержание статьи:
Слово пертурбация имеет несколько значений. В переводе с латинского «perturbatio» означает расстройство, смятение, тревогу, психическое беспокойство.
- В астрономии и гравитации – это перемена направления небесного светила под влиянием силы тяготения других тел.
- В переносном смысле понятие означает внезапное, стремительное нарушение привычного хода чего-либо, провоцирующее растерянность, беспокойство.
- Словоформа употребляется в науке, литературе, психологии.
Рассмотрим несколько областей применения понятия.
В общем математическом методе
Теория пертурбации включает в себя математические методы для нахождения приближенного решения задачи, начиная с точного решения аналогичной, более простой задачи. Важной особенностью техники является средний шаг, разбивающий проблему на следующие составляющие:
- разрешимые;
- пертурбационные.
Концепция применима, если рассматриваемая задача не может быть точно решена, но формулируется путем прибавки «маленького» члена к математическому описанию действительно решаемой проблемы.
Концепция влечет отображение отыскиваемого решения в терминах формального ряда по некоему «малому» параметру, количественно определяющему отклонение от узловой задачи. Основной член является решением исходной задачи, а дальнейшие члены указывают на неточности в решении. Приближенное пертурбационное решение получается посредством усечения целого ряда:
- методом сохранения лишь первых двух слагаемых;
- пересмотром начального решения;
- поправкой пертурбации «первого порядка».
Теория тесно связана с методами, используемыми в численном анализе. Впервые она применялась для решения неразрешимых в других отношениях задач при расчете движений планет в солнечной системе. Например, закон всемирного тяготения Ньютона объясняет гравитацию между двумя астрономическими телами, но когда добавляется третье тело, возникает проблема: «Каким образом объект притягивается к другому?».
Уравнение Ньютона позволяло анализировать только массу двух тел. Постепенно растущая точность астрономических наблюдений привела к возрастанию требований к верности решений гравитационных уравнений Ньютона, что привело к расширению и обобщению методов, принятых и адаптированных для рассмотрения новых проблем, возникающих в ходе развития квантовой механики в атомной и субатомной физике 20-го века.
В геологии
Понятие пертурбации применяется при изучении почвы и осадочных геологических процессов в связи с изменениями характера наносимых водой аллювиальных и почвенных отложений.
В геологии пертурбацией («П») считается смещение и смешивание осадочных частиц и растворенных веществ при биологически опосредованном орошении в придонной зоне с ее разнообразной флорой и фауной. В геологических записках указывается, что активность бактерий является еще одной важной причиной пертурбации.
В астрономии
В этой области под пертурбацией подразумевается комплексное перемещение массивного небесного тела с учетом иных факторов, нежели сил гравитационного притяжения одного другого массивного тела. Иные силы могут включать в себя третье (четвертое, пятое) сопротивляющееся или деформированное тело.
В квантовой механике
В этой области концепция пертурбации представляет собой набор схем аппроксимации, непосредственно связанный с математической пертурбацией для описания сложной квантовой структуры с более простой точки зрения. Идея состоит в том, чтобы начинать с простой системы, для которой известно математическое решение, добавляя в нее дополнительный компонент, представляющий собой слабую системную («П»).
Так, при добавлении электрического потенциала к квантово-механической модели атома водорода можно рассчитать крошечные сдвиги в спектральных водородных линиях, вызванных наличием электрического поля.
В биологии и экологии
(«П») в этой области представляет собой временное изменение условий окружающей среды, вызывающее заметную трансформацию в экосистеме. Этот процесс происходит стремительно и изменяет физическую структуру или расположение биотических элементов. Они также могут происходить в течение длительного периода времени и влиять на экосистемное биоразнообразие. Они случаются в виде:
- пожаров; наводнений;
- штормов;
- нашествий насекомых;
- землетрясений;
- различных видов извержений вулканов;
- цунами;
- огненных бурь;
- изменений климата;
- разрушительных последствий воздействия человека на окружающую среду (например, вырубка лесов).
Взаимосвязь между ней и биологическими процессами составляет основную часть организации и пространственного распределения природных ресурсов.
Итак, её чуть заключается в том, что имеется проблема, которую трудно решить математически. Однако существует аналогичная проблема, решаемая гораздо легче. Сначала нужно разобраться с ней, а затем нарушить решение задачи таким образом, чтобы она стала похожей на ту, решение которой действительно нужно найти. Получается хороший приблизительный ответ на исходную проблему.
