Нравится тебе это или нет, но костяшки пальцев хрустят.
Для некоторых шум сигнализирует о желанном освобождении, в то время как другие съеживаются при мысли о хрусте.
Почему так происходит?
Исследователи обсуждали источник резких звуков уже более века. Они пришли к выводу, что это был просто звук пузырьков в синовиальной жидкости между нашими суставами, коллапсирующих в результате чего-то, называемого кавитацией. Явление описывает образование пузырьков в жидкости, когда давление падает, часто в результате движения.
То же самое происходит в суставах, когда мы немного растягиваем их — внезапное расширение снижает давление и образуются пузырьки, которые исчезают, когда давление возвращается.
Но эта теория была недавно опровергнута открытием, что пузырьки в нашей синовиальной жидкости сохраняются даже после хорошего растрескивания. Если звук исходил от того, что суставы трещали, они все должны были исчезнуть. Это довольно интуитивное объяснение. Мы все знаем, что мы не можем хрустеть костяшками пальцев два раза подряд. На самом деле, требуется около 20 минут, чтобы перезагрузить систему.
Появляются Модели
Чандран Суджа аспирант в Стэнфорде, изучает образование пузырей в смазочных материалах. Обычно это про промышленные жидкости, но его специализация в равной степени применима к смазочной жидкости, которая омывает наши суставы и которая отвечает за растрескивание. Идея действительно пришла к нему, когда он думал о теме для классного проекта, говорит он. Суджа хрустнул костяшками пальцев, и эта мысль пришла ему в голову.
Вместе со своим бывшим профессором Абдулом Баракатом из Калифорнийского университета в Дэвисе Суджа применил математический подход к проблеме. Они начинают с моделирования кавитационного пузыря внутри синовиальной жидкости, а затем наблюдают, что происходит, когда давление возвращается и оно становится меньше. Они хотели посмотреть, какие акустические волны произведет деформация пузыря, чтобы сопоставить ее с фактическими записями треска костяшек пальцев. Они опубликовали свои выводы в научных отчетах.
Этот вид моделирования на самом деле идеально подходит для этой проблемы, говорит Суджа, потому что современные методы визуализации недостаточно быстры, чтобы поймать поведение пузырьков в действии.
“Мы поняли, что математика может предоставить нам этот удобный третий глаз, который требуется, чтобы очень точно смотреть в динамику треска суставов”, - говорит он.
В конечном счете, они обнаружили, что их модель была способна воспроизводить акустические сигналы треска суставов пальцев чрезвычайно точно, когда они предполагали, что пузырьки сжимаются и деформируются, но не исчезают. Находка согласуется с предыдущими исследованиями, предполагая, что звуки исходят из кавитационных пузырьков, а также объясняют, почему пузырьки остаются целыми.
” Мы показываем, что частично изменяющийся пузырь может количественно изменить акустические спектры, которые наблюдаются экспериментально с треском суставов", - говорит Суджа. "Внезапный коллапс в такой среде вызывает быстрое изменение давления, и это не что иное, как звук.”