予測不能を予測する

Dr Hinke Osinga works at the University of Bristol. She studies Lorenz equations which are equations used to predict long term weather patterns. The idea behind the equations is that small changes in the beginning can have a big effect on the long term weather behaviour.

ヒンケ・オシンガ博士は、ブリストル大学で研究を行っています。博士は、長期の気象パターンを予測する方程式であるローレンツ方程式を研究しています。方程式の背景にある考えは、初期の小さな変化が、長期的な気象の振る舞いに大きな影響を与えるというものです。

When predictions are made about the weather, scientists and mathematicians need to understand how air particles behave. Osinga compares air particle behaviour to how leaves behave when they are dropped into a rough pond with a rock downstream. “It is difficult to predict where the leaves will flow in relation to the rock”, she says. The Lorenz equations are designed to help predict the path of the leaf, or in the case of the weather, the path of the air particles.

気象を予測しようとする際には、科学者や数学者は、空気 の粒子 がどんな振る舞いをするかについて、理解しておく必要があります。オシンガ博士は、流れに沿った岩場で波 立っている水 面に落ちた木の葉 の振る舞いと、空気 の粒子 の振る舞いを比較しています。「岩がどこにあるかによって、木の葉 がどこに流れていくかを予測することは難しい」と博士は言います。木の葉 の流れる経路、あるいは気象現象の場合では大気の粒子 の経路、を予測する助けなるように、ローレンツ方程式は組み立てられています。

ローレンツの方程式

The Lorenz equations are three dimensional. The equations define the space in which an air particle can move, how fast the particles are moving and what direction they are going in. At any point in the equation, an air particle will move in a series of clockwise and anticlockwise rotations that cannot be predicted. With the crochet model and the computer generated model that Osinge and her colleagues have developed, the mathematicians can determine what type of weather patterns the Lorenz equations are best at predicting.

ローレンツ方程式は３次元です。方程式は、大気の粒子 がどれくらいの速さ で、どちらの方向へ動くのかといった、粒子 が動き回ることができる空間を決定します。方程式で決まるどの座標も、空気 の粒子 が時計まわりに動くのか反時計まわりに動くのかは予測できません。かぎ針編み物のモデルと、オシンガ博士や研究仲間たちが開発したコンピュータ 内で計算されるモデルを用いて、数学者たちは、ローレンツ方程式が最適であると予測する気象パターンのタイプがどれであるかを決めることができます。

編み物で表現する科学

The model is about one metre wide and took Osinge 2 months to make. It is held in position by three wires. The first wire runs along the vertical axis and the second goes around the edge of the model. The third wire runs horizontally through the centre. She has made two models. The first she takes on tours, to school, universities and research institutes to help them understand more about the Lorenz equation. The second model she has in her house as a decoration. She believes that the model has artistic value that goes beyond its usefulness as a mathematical tool.

（かぎ針編み物の）模型は幅１ｍほどの大きさで、オシンガ博士は２ヶ月 をかけてつくりました。編み物は３本のワイヤで支えられています。第1のワイヤは垂直なもので、第２のワイヤはモデルの端を取り巻くように張られています。第3のワイヤは真んなかを通って水 平に張られています。博士はモデルをふたつつくりました。最初のモデルは、博士が学校や大学、研究施設へ講演旅行に出かけて、ローレンツ方程式についての理解を深めてもらうために使っていました。２番目 のモデルは、博士の自宅に飾り付けられています。博士は、このモデルは数学的な道具としての便利さを越え、芸術的な価値があると信じています。