Fot. Getty Images
Naukowcy z MIT postanowili fizyczne wyzwanie, postawione w połowie ubiegłego stulecia: jak odwrócić spaghetti równo na dwie części, a nie na trzy lub więcej
Wielki fizyk XX wieku, laureat nagrody nobla, Richard Feynman, zwykle osiągnął sukces w tych zadaniach, w których brał udział — na przykład w tworzeniu kwantowej электродинамики. Jednak jedną z postawionych im zadań nie zdecydował. Według relacji naocznych świadków, cały wieczór dr Feynman w zamyśleniu wyjąć z opakowania spaghetti po jednej макаронине, brał ją za dwa końce i гнул, dopóki ta nie zepsuje. Dostanie rozpada się na trzy części, na cztery, pięć lub więcej. Ale ani razu nie zepsuł się na dwa kawałki (każdy może powtórzyć doświadczenie i upewnić się w słuszności zasady). Genialny teoretyk odkładałem spaghetti i исписывал formułami arkusze papieru, a następnie ponownie wracał do экспериментированию. Ale wyjaśnienie efektu — nie mówiąc już o praktycznym przepisie łamania spaghetti równo na pół — pozostał nieuchwytny.
Zadanie rozwiązano dopiero teraz, w roku stulecia Feynmana i po 30 lat po jego śmierci — o czym donosi artykuł w Proceedings of the National Academy of Sciences, jednym z najbardziej prestiżowych publikacji naukowych na świecie.
Nie można powiedzieć, że fizyka na długo odłożyć pracę nad tym problemem: zagadka nie mogła nie pobudzać ich umysły, i w ciągu dziesięcioleci są to odwlekania sprawy bieżące i wracali do макаронам. W końcu, w 2005 roku sukces uśmiechnął się francuskim naukowcom Базилю Одоли i Себастиану Нейкиршу: zaproponowali teoretyczne wyjaśnienie efektu. Rzecz w tym, że jeśli flex suchej макаронину, — lub inny twardy trzon, — to w końcu pęknie gdzieś w pobliżu środka, czyli tam, gdzie zginania maksymalna. Jednak w momencie podziału na całej długości rozprzestrzenia się fala deformacji, które prowadzą do dodatkowych złamania w innych miejscach, w zależności od obrazu dystrybucji bezpośredniej i odbitej fali. Praca francuskich badaczy w 2006 roku zdobyła Ig nobla. Jednak połowa zadania pozostał nierozwiązany: co trzeba zrobić, by mimo wszystko złamać spaghetti na dwie części? Tym zajęli się naukowcy z Massachusetts institute of technology.
Profesor Duński Дункель powierzył zadanie uczniom, Ronald Хайсеру, Edgarowi Гриделло i Вишалу Патилу, jako końcowego projektu na kursie Nieliniowa dynamika: континуальные systemu”. Dla czystości eksperymentu makaron łamali nie ręcznie, a za pomocą specjalnie zaprojektowanego urządzenia: pręt закреплялся z dwóch stron, i dołączono do niej dokładnie dozowana mechaniczne stres. I znaleziono rozwiązanie. Aby przełamać spaghetti na dwie części, wymaga nie tylko zginać ich, ale jednocześnie skręcać, przy czym dość mocno. Standardowe 25-сантиметровую макаронину trzeba skręcić na minimum 270 stopni: wtedy w większości przypadków tworzą się na niej tylko jeden uskok.
Po serii eksperymentów nastąpiła praca teoretyczna: należało wyjaśnić, w czym tkwi magia pomarszczonym макаронины. Okazało się następujący: przy pierwszym szczelinie następuje rozluźnienie napięcia skręcania. Tak samo jak i z kolanem, fala drgań rozciąga się wzdłuż макаронины od zagięcia do końców. Jednak fala drgań skręcania biegnie szybciej, a ona udaje się rozproszyć energię jeszcze przed tym, jak fala zwrotów doprowadzi do nowych изломам. Teoretyczne obliczenia w pełni zgadzały się z danymi z eksperymentu.
Praktyczne znaczenie pracy jest bardzo duża. Dyski cylindryczne pręty — element różnych konstrukcji inżynierskich. Człowieka, który szedł przez most, przyjemnie uspokaja myśl, że takie konstrukcje są obliczane w najnowocześniejszy nauki o oporze materiałów. Jednak fakt, że zadanie Feynmana tak długo pozostawał nierozwiązany — a to znaczy, że inżynierowie w ogóle nie mają pojęcia o tym, dlaczego twardy trzon psuje się właśnie tak, a nie w ten sposób — może przyćmić go na spacer.
Według kierownika badań Йорна Дункеля, wynik pogłębia zrozumienie tego, jak skręcanie wpływa na kaskadowe załamań. Jednak naukowiec ostrzega, że teoria aż opisuje tylko spaghetti: aby zrozumieć zachowanie makaronu, które mają kształt taśmy, konieczne są dodatkowe obliczenia.