秩序はしばしば混乱に発展しますが、時にはその逆も当てはまります。たとえば、乱流は、自然に整然としたパターンを形成する傾向があります：平行な縞。
物理学者はこの現象を実験的に観察しましたが、なぜこれが基本的な流体力学の方程式を使用して起こるのかを説明できるようになり、粒子がこのように振る舞う理由を理解するのに一歩近づきました。
ラボでは、互いに反対方向に移動する2つの平行なプレートの間に流体を配置すると、流体の流れが乱流になります。しかし、しばらくすると、乱流が縞模様に滑らかになり始めます。結果は、流れに対してある角度で走る滑らかで乱流の線のキャンバスになります（川でわずかに風によって生成された波を想像してください）。
「乱流の無秩序な動きから構造と明確な秩序を得る」とスイス連邦工科大学ローザンヌ校の工学部の助教授である上級著者のトビアス・シュナイダーは言った。この「奇妙で非常に不明瞭な種類の」動作は、「長い間、科学者を魅了してきました」。
物理学者のリチャードファインマンは、説明はナビエストークス方程式と呼ばれる流体力学の基本方程式に隠されているに違いないと予測しました。
しかし、これらの方程式を解いて分析するのは非常に難しいとシュナイダーはLive Scienceに語った。 （Navier-Stokes方程式が3D流体のすべての点で滑らかな解を示すことさえ示すことは、100万ドルのミレニアム賞問題の1つです。）したがって、この時点まで、方程式がこのパターン形成動作を予測する方法を誰も知りませんでした。シュナイダーと彼のチームは、コンピュータシミュレーションと理論計算を含む方法の組み合わせを使用して、カオスから秩序への移行の各ステップを数学的に説明するこれらの方程式の「非常に特殊なソリューション」のセットを見つけました。
言い換えれば、彼らはカオス的振る舞いをその非カオス的構成要素に分解し、小さなチャンクごとに解決策を見つけました。 「私たちが観察する行動は不思議な物理学ではない」とシュナイダーは言った。 「それは、流体の流れを説明する標準的な方程式に何らかの形で隠されています。」
声明によると、このパターンは、乱流と静穏、つまり「層流」として知られているものが互いに競合して最終的な状態を決定する方法を示しているため、理解することが重要です。このパターンが発生すると、乱流と層流の強さは等しくなります-綱引きに勝つ側はありません。
しかし、このパターンは、空気中の乱気流などの自然のシステムでは実際には見られません。シュナイダーは、このようなパターンは実際には飛行機にとって「かなり悪い」ものであると述べています。なぜなら、それはでこぼこの乱れたラインの足場を通過しなければならず、乱流のラインではないからです。
むしろ、この実験の主な目標は、制御された環境における流体の基本的な物理学を理解することでした、と彼は言った。流体の非常に単純な動きを理解することによってのみ、飛行機の周りの空気の流れからパイプラインの内部まで、私たちの周りのいたるところに存在する乱流のより複雑なシステムを理解し始めることができると彼は付け加えました。
研究者たちは、彼らの発見を5月23日、Nature Communications誌に発表した。
