Turbulens, indiyə qədər üstündə ən çox nəzəriyyə söylənilən mövzulardan biridir. Evklid fəzasında, bilə bildiyimiz heç bir qanuna tam uyğun olmayan bir hərəkət növü olan turbulens haqqında bir çox fizika və riyaziyyat alimi araşdırmalar aparsa da, mövzu tamamilə aydınlaşdırılmamışdır. Kvant fizikası alimlərindən Uerner Heysenberq belə, nisbilik və turbulensin nə üçün olduğunu ömrü boyu axtarmış, hətta ölümünə yaxın dövrdə də bununla məşğul olmuşdur.

Turbulens, gündəlik həyatda tez-tez qarşılaşdığımız ancaq anlamaqda çətinlik çəkdiyimiz hadisələrdən biridir. Kranı azca açdıqda, su kran ilə əlüzyuyan arasında getdikcə nazikləşən hərəkətsiz bir sütun kimi görünür. Kranı bir az da açdıqda, (bəzən) düz axın pozulur və periodik qırıq-qırıq fışqırmalar müşahidə olunur. Daha da çox açılarsa, bu periodik fışqırmalar xaotik olmağa başlayar. Elə bu son durum, fizika alimlərinin “turbulens” kimi tərif etdikləri hadisənin oxşarıdır.

Bəs başlanğıcda düz bir kəndir kimi axan su, son durumda niyə xaotik axmağa başlayır? Heysenberq də daxil olmaqla, nəzəri fizika alimlərinin öhdəsindən gələ bilmədikləri nöqtə budur. Hətta düz axıntıdan turbulense keçid vaxtı nə olduğu tam izah edilə bilmir.

Turbulens, hər fəza-zaman vahidində müşahidə oluna bilən, ilk baxışda xaotikliyi göstərən, ancaq əslində xaotik olmayıb dövrümüzdə ölçülməsi çətin olan mürəkkəb bir hadisədir. Sadə bir ifadə ilə, “böyük burulğanlar içindəki kiçik burulğanlar” kimi adlandırıla bilən turbulens, qeyri-sabitlik və xaos kimi görünür. Turbulens enerjini süzür və sürtünmə meydana gəlir. Bununla da irəli səviyyədə sönmə xüsusiyyəti göstərir.

Bir odun (və ya kömür) alovu tüstüsünün bir az yellənərək yüksəlişi də turbulens hadisəsinə bir misaldır. Ancaq müəyyən bir hündürlükdə məchul səbəblərlə tüstünün yüksəlişində bir qeyri-sabitlik və xaos kimi görünən mürəkkəb və nə olduğu bilinməyən hərəkətlər meydana çıxar, burulğan olar və bunların içində daha kiçik burulğanlar meydana gələr. Bu burulğanlar yüksələn tüstünün enerjisini itirməsində rol oynayır. Xətti tənliklərlə ifadə olunan hadisələrin bu formada xətti olmayan tənliklərlə ifadə olunan mürəkkəb duruma keçidlərini izah etmək, əslində bütün hadisələrdə mövcud intizamı və qanunları kəşf etməyə çalışan araşdırmaçılar üçün çətinlik törətməkdədir.

Əslində maddə, qatı formadan qaz halına doğru getdikcə aydınlaşan bir rezonans meydana gətirir. Hər bir molekul özünə xas davranış şəkli ilə yaradılmışdır. Ancaq müəyyən şəraitdə düz axan bir maye içində molekullar, qoşulmuş atlar kimi bir bütünlük içində hərəkət edərlər. Mühəndislər qaz və ya duru haldakı bir mayenin mexanikasını anlamağa çalışarkən hədd şəraiti müəyyən qədər təyin edə bilir. Düz axan mayelərin hərəkəti yaxşı qavranmışdır. Belə ki, bunlar sadəcə bir fizika elminin qolu olmaqdan çıxmış, mühəndislərin də elmi əhatə dairəsinə daxil olmuşdur. Maye maddədə müəyyən fiziki xüsusiyyətin dəyişməsi ilə molekullar arasında hələ də elmə məlum olmayan bəzi hadisələr meydana gəlməkdədir. Axan mayedə bir molekulun təxmin edilə bilməyən qədər dəyişməsi, bir müddətdən sonra sistemi xaotik və təxmin edilə bilməyən vəziyyətə gətirməkdədir. Avtomobil və ya velosiped yarışlarında iştirakçılardan birinin bir anlıq qaydasız hərəkətinin necə qarşısıalınmaz qəzalara səbəb olduğu məlumdur.

Turbulensin başa düşülməsinin praktik faydaları da var. Məsələn, təyyarə motorlarında yanmanın məhsuldar ola bilməsi yanacağın yaxşı qarışmasına bağlıdır. Ancaq turbulens, bununla yanaşı fəlakət olmasına da səbəb ola bilər. Təyyarənin qanadlarının üstündə turbulens meydana gəldikdə qaldırma qüvvəsi yox olur. Bu vaxt təyyarə silkələnməyə və hündürlüyünü itirməyə başlayır. Artıq turbulensə girən təyyarə düşmə təhlükəsi ilə qarşılaşır. Təyyarələr, yer-atmosfer arasındakı temperatur dəyişikliklərinin, hava hərəkətlərinin və turbulensin çox olduğu aşağı hündürlükdən çox, bunların az olduğu yerdən xeyli yüksəkdəki hündürlükdə uçmağa üstünlük verirlər. Neft boru kəmərlərində də turbulens səbəbi ilə böyük sürtünmə qüvvəsi meydana gəlir və axın çətinləşir.

Axıntı içində hərəkət edən təyyarə, dənizaltı gəmisi və vertolyot konstruksiyalarında daha çox səmərə əldə etmək üçün iş aparılır.

Araşdırmaçıların diqqətini cəlb edən başqa bir mövzu da damar içində düz axan qanın ürək qapaqcıqlarında  niyə turbulens etməməsidir. Bir çayda düz axan su, bir qayaya dəydikdə turbulensli axın rejiminə girdiyi halda, ürək qapaqcıqlarına gələn qanın axını turbulensli hala çevrilməməkdədir.

Fizika və riyaziyyat alimlərinin turbulensi bir düsturla ifadə edə bilməməsi qəribə deyil. Çünki turbulens haqqında əldə olunan məlumatlar çox məhduddur və ümumi etibarlılıq qazanmamışdır. Bir Boeing 747 təyyarəsinin qanadının üstündə sınama-yanılma metodu ilə aparılan araşdırmanın, bir F-16 döyüş təyyarəsinin qanadının üstündə eyni metodla aparılan araşdırmaya faydası yoxdur. Dünyanın ən super kompüterləri belə, maye cisimlərin hərəkətlərini ifadə edə bilmək üçün nizamsız tənlikləri istifadə etməklərinə baxmayaraq, bir santimetr kubluq turbulensli bir axının miqdarını da bir neçə saniyədən daha çox doğru təqib və təxmin edə bilmir. Kvant fizikası alimi R. P. Feynmanın aşağıdakı ifadələri insanın acizliyini göstərməkdədir: “Cərəyan etdiyi yer və zaman nə qədər kiçik olursa olsun, təbiətdəki bir hadisəni başa düşmək üçün kompüterə sonsuz deyilə biləcək qədər çox sayda məntiq əməliyyatı etdirməyinin lazımlılığı məni hər zaman düşündürmüşdür. Kiçik bir fəza-zaman hissəsində nə olacağını əvvəlcədən təxmin etmək üçün kompüterin niyə bu qədər sonsuz sayda məntiq əməliyyatı aparmalı olduğunu anlaya bilmirəm.”

Mənbə

- Ruelle, D., 1996 - Raslantı ve Kaos. Popüler Bilim Kitapları, Tübitak Yayınları, Mayıs 1996, Ankara.

- Gleick, J., 2003 - Kaos. Popüler Bilim Kitapları, Tübitak Yayınları, Ağustos 2003, Ankara.