home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1992 #16 / NN_1992_16.iso / spool / sci / physics / 11444 < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1992-07-22  |  8.5 KB  |  158 lines

  1. Newsgroups: sci.physics
  2. Path: sparky!uunet!sun-barr!decwrl!concert!uvaarpa!murdoch!kelvin.seas.Virginia.EDU!crb7q
  3. From: crb7q@kelvin.seas.Virginia.EDU (Cameron Randale Bass)
  4. Subject: Re: Chaos
  5. Message-ID: <1992Jul23.045404.16738@murdoch.acc.Virginia.EDU>
  6. Sender: usenet@murdoch.acc.Virginia.EDU
  7. Organization: University of Virginia
  8. References: <1076@kepler1.rentec.com> <1992Jul20.153122.29180@murdoch.acc.Virginia.EDU> <1102@kepler1.rentec.com>
  9. Date: Thu, 23 Jul 1992 04:54:04 GMT
  10. Lines: 146
  11.  
  12. In article <1102@kepler1.rentec.com> andrew@rentec.com (Andrew Mullhaupt) writes:
  13. >In article <1992Jul20.153122.29180@murdoch.acc.Virginia.EDU> crb7q@kelvin.seas.Virginia.EDU (Cameron Randale Bass) writes:
  14. >>In article <1076@kepler1.rentec.com> andrew@rentec.com (Andrew Mullhaupt) writes:
  15. >>>OK but there is still a universal attractor for the N-S equations as
  16. >>>rigorously proved by Foias et. al. The dimension is about 500 (as one
  17. >>     Is this the 'universal attractor' for 2-D NS with periodic and
  18. >>     dirichlet BC's?  If it is, though a bit interesting, there are two points
  19. >>     to be made: 1) turbulence is emphatically three dimensional,
  20. >>     transition only occurs when certain wavemodes (in the fourier
  21. >>     representation) begin branching out into the third dimension,
  22. >>     current work on 2-D 'turbulence' notwithstanding,
  23. >>     2) of what import is such an estimate even in two dimensions?  
  24. >
  25. >Well, fluid dynamics is not essentially a 3-D phenomenon. The importance of
  26. >2-D and '2 1/2'-D models to meteorology are of _huge_ importance. However,
  27. >since the 2-D Euler equations have the extra conserved quantity (enstrophy
  28. >integral) they are not really turbulent. I would have to look it up to say
  29. >but I believe that the Foias/Constantine stuff is for the 3-D N-S.
  30.  
  31.     I do not believe that there are such results for 3-D systems
  32.     (or at least there were none the last time I read a paper by 
  33.     Temam).
  34.  
  35.     Also, turbulence is three dimensional.  Most of our problems with
  36.     fluid flow involve turbulence.
  37.  
  38.     Also, I question the ultimate importance of two-dimensional models
  39.     (even though I am working on one now).  Most of them (mine included)
  40.     involve calculation of two dimensional dynamics with a huge 
  41.     empirical kludge thrown in to model the turbulence effects and
  42.     any other thing we find inconvenient to calculate (for example, my
  43.     code includes a transport equation for a quantity called 'interfacial
  44.     area concentration', a truly marvelous quantity that should be
  45.     incalculable, but with the right kludge, it makes the numbers appear to be 
  46.     correct).  I often wonder if we are not fooling ourselves by using the 
  47.     2-D equations in this manner.
  48.  
  49. >>    Uh - so what?  Hamiltonian systems hardly represent a generic
  50. >>    physical situation.  It is the dissipation that always makes things
  51. >>    interesting.  
  52. >
  53. >Yes. See my recent post in this thread about dissipative perturbations of
  54. >Hamiltonian Systems.
  55.  
  56.     We appear to agree on this point, though from different directions.
  57.  
  58. >>    the papers with much amusement.  One quotation still leaves an
  59. >>    impression "Since the publication of the paper by Ruelle and Takens
  60. >>    (1971), the onset of turbulence has become a major source of studies
  61. >>    both experimental and theoretical" (Manville and Pomeau, Physica D 
  62. >>    1:219 (1980)). 
  63. >
  64. >Aww come on. The prevailing idea at the time was Landau-Hopf, and as far
  65. >as I can tell nobody but Ed Lorentz had much of a different idea. It was
  66. >an important paper in opening the fluid field to the ideas of the Smale
  67. >and Russian schools. And I think if you take a peek at the Science Citation
  68. >index, you'll find that they aren't making this up. Keep in mind that the
  69. >1960's were largely dominated by stochastic process models for meteorology
  70. >and often linear ones- there is the famous remark (at a WMO meeting, I think)
  71. >that because of the decay of correlations, prediction of the global atmosphere
  72. >beyond three days was going to be impossible.
  73.  
  74.      Maybe I should have made this clearer.  Ruelle-Takens and Landau-Hopf
  75.      are basically two sides of the same thing with the single exception
  76.      that where the Landau's model involves a Hopf bifurcation from a 
  77.      double periodic orbit to a triply periodic orbit to turbulence,
  78.      the Ruelle-Takens model goes from this doubly-periodic orbit to
  79.      a strange attractor that is supposed to be some universal attractor
  80.      of the flow.  Both have fallen into disuse since the situation 
  81.      appears to be much more complicated that this (actually Ruelle-Takens
  82.      was widely criticized in the fluids community from the time of 
  83.      publication.  
  84.  
  85.      As far as the change in computational techniques goes, the ability to 
  86.      actually calculate from the equations is the big change. The people in 
  87.      the 60's were not idiots waiting to be given guidance by Ruelle, Takens 
  88.      and Smale.  We may laugh now at the models, but they just 
  89.      computed what they could compute.  I have no difficulty making the 
  90.      prediction that models will be much better in 20 years, chaos or no chaos.
  91.  
  92.      And please give me a bit of a break, I spend what seems like 
  93.      2/3 of my life with the citation index.   If you want
  94.      to see an explosion, look up papers by Kraichnan on the direct
  95.      interaction approximation, or Orszag on large-eddy approximation.
  96.      As far as turbulent transition goes, Ruelle-Takens did not
  97.      begin the studies, nor did they appreciably increase the number
  98.      of studies.  This was a large part of my field prior to 1972 and
  99.      it is still a large part of my field (of course in '72 I did not
  100.      know it was to be my field.  Not that many 5th graders are career-
  101.      directed).
  102.  
  103. >>I guess that all of the work done on the subject
  104. >>    from the 1880's through to the early 70's, and since, somehow escaped their
  105. >>    purview.
  106. >
  107. >>     This is good, if you take credit for 'chaos theory' for all of the
  108. >>     work going back to Poincare, then you are left with a dilemma.  Either
  109. >>     the subject is a rather evolutionary outgrowth of dynamical systems
  110. >>     theory with the addition of large computers to guide us, in which
  111. >>     case it seems difficult to justify assigning earthshattering importance
  112. >>     to it, or it is not, in which case it seems difficult to justify
  113. >>     taking credit for 90 year old results.
  114. >
  115. >I have never been a party to the 'overselling' of chaos. In fact I _do_
  116. >regard it as more or less a natural outgrowth of years of work. Take a
  117. >look at Littlewood's work on the van der Pol oscillator. Remember that
  118. >Sarkovski's theorem is from the middle sixties. What do you call Birkhoff's
  119. >work on metric transversality if not chaos theory? The mathematician views
  120. >this subject as of reasonable age - not perhaps as old as complex variables
  121. >but about the same age as measure theory.
  122.  
  123.      I regard it as the same.  However, not all do.  Funding bodies
  124.      were certainly not sold on it being a natural outgrowth.  And nor
  125.      was the public.  I keep having conversations like a recent one
  126.      in alt.physics.new-whatevers where someone basically insisted
  127.      that all systems are unstable to all infinitesimal disturbances
  128.      because of 'chaos theory' (of course, maybe that should teach me
  129.      to stop reading there).
  130.  
  131.      I also fondly remember Gieck's book in the fluids section where 
  132.      he seemed to make at least a mistake a sentence in favor of
  133.      overselling the importance of 'chaos theory' (of course, maybe that
  134.      should have taught me not to read popularizers).
  135.  
  136. >> The second is work by Nicolis and Nicolis (Nature,
  137. >>     311:529 (1984) and 326:523 (1987)) on the 'dimension of the 
  138. >>     climatic attractor'.  They find it to be just a bit over 3.  Ho, ho
  139. >>     ho, is my scientific commentary (actually, 3 seems about right
  140. >>     in physical space, he said dryly).
  141. >
  142. >Yes, this one is a bit off. But the occasional errant claims for chaos are
  143. >_far_ less adventurous than, say cold fusion. And you should keep in mind
  144. >that theorems have a much higher durability than experimental results.
  145.  
  146.      Possibly, however I always hark back to von Neumann's 'proof'
  147.      that hidden variable theories are 'impossible'.  Usually, it
  148.      takes physical experiments to keep our mathematical cleverness in check.
  149.      We sometimes seem to omit crucial points ...
  150.  
  151.                                    dale bass
  152.  
  153. --
  154. C. R. Bass                                           crb7q@virginia.edu
  155. Department of Mechanical and Aerospace Engineering
  156. University of Virginia
  157. Charlottesville, Virginia                            (804) 924-7926
  158.