Наверняка вы когда-нибудь роняли любимую кружку или невероятно ценную бабушкину вазу и с тоской наблюдали, как этот предмет рассыпается на удивительно неудобные осколки. Казалось бы, пойди всё иначе и склеить ценное изделие было бы не так-то и сложно... А нет...
Что же, поздравляю. Вы столкнулись с ещё одним фундаментальным законом природы. Нет, не законом Мёрфи (если что-то может пойти не так, то так оно и будет). Хотя и он, конечно, бродит рядом.
Речь о куда более строгой вещи - законe максимальной случайности, который объясняет, почему разбитые предметы ведут себя так, словно стремятся к идеальному беспорядку.
Но откуда взялись такие идеи и как появилась мысль про какие-то закономерности в процессах деструкции?
Физик Эммануэль Виллермо из Университета Экс-Марсель решил не смотреть на трещины в момент удара (чем десятилетиями занимались другие учёные, изучая поведение таких систем), а обратить внимание на то, что остаётся после падения. Он изучил сами фрагменты. Это примерно как изучать не суть ссоры, а то, кто какие действия после неё делает. Подход был новым и вопрос до этого момент всегда рассматривали с обратной стороны.
Зато в результате получился математический инструмент, который смог описать закономерность всей мерзости разрушения и подчеркнул, что это лишь следствие странного поведения хаоса. Сама Вселенная описывает то, насколько неудобно разобьётся любимая ваза.
В ходе работы Виллермо заметил интересный факт. Независимо от того, что именно разрушилось, размеры получившихся случайных кусочков всегда подчиняются нормальному математическому распределению.
Говоря проще, Вселенная всегда пользуется одним и тем же шаблоном для всех случаев, где что-то решило развалиться.
Этот шаблон и есть проявление принципа максимальной случайности. Система стремится к наиболее беспорядочному распределению фрагментов, но при этом не выходит за рамки физических ограничений.
Виллермо ввёл дополнительный закон - физическое ограничение на то, как плотно фрагменты могут упаковываться в объём. Закон был открыт им ещё в 2015 году, но только сейчас нашёл своё главное предназначение.
Когда эти два принципа соединились, на свет появилось уравнение, описывающее, в каких пропорциях образуются крупные и мелкие осоколки при разрушении.
Оказалось, что стекло, макароны, океанский микропластик и даже каменные отщепы древних кораблей демонстрируют одинаковую статистику размеров их фрагментов.
Кстати, одна из наиболее очаровательных частей работы - это то, как Виллермо проверял свои идеи на сахаре. Он просто бросал на кусочки сахара тяжёлые предметы вместе со своими дочерьми, а потом много лет спустя использовал эти детские эксперименты как научную базу.
Однако уравнение фрагментации не действует если объект разрушается НЕ случайно (например, ламинарный поток воды разбивается на идентичные капли - слишком упорядочено) или если фрагменты сами активно взаимодействуют (как в некоторых видах пластика, где осколки тянут друг друга или сплавляются).
То есть универсальность велика, но не всеобъемлющая. Природа всё же бывает непредсказуема, когда ей вздумается.
Открытие имеет реальное практическое применение. Единая теория фрагментации важна в промышленности, где нужно понимать, как дробить руду с минимальными энергетическими потерями. Она подходит, чтобы прогнозировать камнепады или оценивать распределение микропластика в океане и во множестве других случаев.
⚡ Ещё больше интересного в моём Telegram
Хочется помочь проекту, но нет возможности купить премиум? Просто поставьте лайк 👍 и подписывайтесь на канал ✔️. Напишите комментарий и поделитесь статьёй с друзьями