Вы роняли кружку и думали, что осколки появляются случайно? А если сказать, что у этого хаоса есть свой порядок — и каждая разбитая чашка «узнаваема», потому что подчиняется одному и тому же правилу?
Кто такой Эммануэль Вильермо и что он открыл
Эммануэль Вильермо — французский физик, который описал универсальный закон разрушения хрупких объектов, позволяющий предсказать, как будут распределяться крупные и мелкие осколки. Он показал, что один и тот же принцип работает для самых разных материалов: от стекла и керамики до сахара и жидкостей.
По сути, Вильермо занялся тем, что обычно списывают на «чистый случай» — тем, как именно предметы разваливаются на куски. И выяснилось, что картинка осколков у разных вещей удивительно похожа: большинство фрагментов среднего размера, немного крупных и длинный «хвост» совсем мелких крошек.
Почему осколки ведут себя «по закону»
Разрушение кажется хаосом только на первый взгляд. В момент удара внутри предмета рождаются трещины, они стремительно бегут по материалу, пересекаются и делят его на фрагменты. Энергия удара не бесконечна, поэтому она распределяется между множеством трещин и осколков, а не тратится на «бесконечную пыль».
Отсюда два важных принципа.
- Контролируемый хаос. Трещины вроде бы идут как попало, но строго в рамках свойств материала.
- Ограниченность энергии и вещества. Из одной кружки нельзя сделать бесконечное количество микроскопических крошек — материала и энергии удара не хватает.
Результат — много средних осколков, несколько крупных и длинный хвост мелкой крошки, поэтому каждая разбитая кружка выглядит «подозрительно знакомо».
Кубик сахара доказал закон
Представьте обычный кубик сахара. Как ни урони, ни разломай, картина каждый раз похожа: часть остаётся крупными кусочками, основная масса распадается на средние фрагменты, а по столу рассыпается мелкая сахарная пыль. На глаз это выглядит как полный беспорядок, но если внимательно присмотреться, закономерность никуда не девается.
Именно такие простые бытовые объекты лучше всего показывают, как работает закон разрушения. То, что мы видим в бокале или кружке, повторяется и в кубике сахара: знакомое соотношение крупных, средних и мелких частиц.
Когда закон не срабатывает
Как и у любого правила, здесь есть исключения. Очень мягкие материалы могут не раскалываться, а тянуться, гасить трещины и как будто «залечивать» повреждения, поэтому привычной картины осколков не возникает. А иногда процесс получается слишком упорядоченным, как в некоторых режимах распада капель воды, когда они делятся почти на одинаковые по размеру капельки.
Но для наших повседневных «хрупких героев» — стекла, керамики, камня, сахара, льда — закон работает удивительно стабильно. Поэтому, глядя на очередную разбитую кружку, мы всегда узнаём знакомый рисунок: пара крупных кусков, россыпь средних и море крошки.
Практическая польза закона Вильермо
На первый взгляд, всё это похоже на красивую историю про кружки и сахар. Но понимание того, как именно крошатся материалы, помогает экономить ресурсы и защищать людей. В горнодобывающей сфере знание закономерностей разрушения породы позволяет лучше настраивать дробление и не тратить лишнюю энергию. В строительстве и при работе в горах модели разрушения помогают просчитывать обвалы и заранее продумывать защиту.
Даже в экологии эта логика оказывается полезной. Когда крупный пластиковый мусор со временем распадается на микропластик, важно понимать, как именно он дробится, сколько мелких частиц получится и где они окажутся. Здесь та же самая идея фрагментации помогает оценить масштабы проблемы.