Jei kartais turėtumėte dėžutę spagečių, galite pamėginti tokį eksperimentą: ištraukite vieną, ir laikydami jį už abiejų galų, lenkite, kol jis sulūš. Į kiek gabaliukų jis sulūš? Jei atsakymas yra trys ar daugiau, ištraukite kitą ir bandykite dar kartą.
Ar pavyktų perlaužti į dvi dalis? Greičiausiai ne, nes tai ir yra ši sena spagečių problema.
Ji atsirado 1939 metais, kuomet garsus fizikas Ričardas Feynmanas (Richard Feynman) visą vakarą praleido laužydamas makaronus ir po to ieškodamas teorinio paaiškinimo, kodėl jų lazdelės niekaip nelūžo į dvi dalis.
Šis Feynmano virtuvės eksperimentas liko neišspręstas iki pat 2005 metų, kuomet fizikai iš Prancūzijos sukūrė teoriją, apibūdinančią jėgas, atsirandančias lenkiamuose spagečiuose (ir, beje, bet kokiuose ilguose ir plonuose strypuose). Jie nustatė, kad kai lazdelė yra lenkiama tolygiai iš abiejų pusių, ji lūžta netoli centro, kur išlinkimas didžiausias. Tačiau šis pradinis lūžis sukelia bangą, kuri, lenkiantis lūžusioms dalims atgal, dar labiau sulaužo lazdelę.
Ši teorija 2006 metais laimėjo humoristinę Ignobelio premiją, ir, atrodo, išsprendė Feynmano problemą.
Tačiau išliko neatsakytas klausimas: ar spagetį vis tik galima privesti lūžti į dvi dalis.
Atsakymas, pasak naujo Masačiusetso technologijos instituto tyrimo, yra „taip“, tačiau su papildomomis sąlygomis.
Tyrime, paskelbtame žurnale Proceedings of the National Academy of Sciences, mokslininkai teigia, kad rado būdą, kaip sulaužyti spagečio lazdelę į dvi dalis, jį lenkiant. Pasirodo, tam reikia ją dar susukti. Jie atliko eksperimentus su šimtais spagečių lazdelių, susukdami ir lenkdami juos aparatu, pagaminti specialiai šiai užduočiai. Ir nustatė, kad jei lazdelė prieš lenkiant yra susukta didesniu nei kritiniu kampu, ji sulūš į dvi dalis.
Mechaninis įrenginys dviem gnybtais paima spagečių lazdelę, tuomet ją susuka norimu kampu, ir lenkdamas mėgina perlaužti.
Pasirodė, kad spagetį susukus beveik 360 laipsnių kampu, jis sulūžta į dvi dalis.
Pasirodė, kad tik į dvi dalis spagetis lūžta dėl dviejų efektų – lūžus lazdelei ir jai lenkiantis atgal, dalis energijos sunaudojama jai atsisukti atgal pagal savo ašį – sukuriamos sukimo vibracijos, kurios keliauja greičiau nei lenkimo vibracijos, išsklaidydamos energiją, todėl nebeatsiranda naujų lūžių vietų. Lazdelė ima sukiotis apie savo ašį į abi puses, kol visai išsisklaido joje sukaupta energija.
Be to, dėl to, kad buvo susukta, ji atsilenkia lėčiau.
Buvo sukurtas ir šio reiškinio teorinis modelis. Teoriniai skaičiavimai, rodantys, kada plona lazdelė lūš į dvi dalis, o ne tris ar keturias, visai atitiko eksperimentinius stebėjimus.
Mokslininkai sako, kad šis rezultatas nėra toks beprasmis, kaip gali pasirodyti iš pirmo žvilgsnio ir gali turėti didesnių nei kulinarinių pasekmių. Jis gali padėti geriau suprasti įtrūkimų atsiradimą, kurti stipresnes struktūras statybose ir pramonėje, kurti tvirtesnius daugiagijus pluoštus ir net kuriant anglies nanovamzdelius.
MIT mathematicians solve age-old spaghetti mystery
Ronald H. Heisser el al., „Controlling fracture cascades through twisting and quenching,“ PNAS (2018). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1802831115
Daugiau
Siūlai, gaminantys elektros energiją
LEGO kaladėlių funkcionalumas įkvėpė nanoinžinierius