تا حالا شده یه لیوان یا یه شیشه افتاده زمین و هزار تیکه شده و با خودت بگی چرا تیکه‌های شکسته این‌قدر متفاوته؟ این موضوع سال‌هاست ذهن دانشمندها رو درگیر کرده و جالبه بدونی، یه الگو پشت این اتفاقه که تقریبا تو همه ماده‌ها کار می‌کنه!
یه دانشمند فرانسوی به اسم امانوئل ویلرمُو (Emmanuel Villermaux) از دانشگاه اکس-مارسی و موسسه دانشگاه فرانسه یه قانون ساده اما جالب ارائه داده که توضیح میده وسایل چطوری وقتی می‌شکنن، خرده‌ریزهاشون چه طوری پخش میشن. این قانون فقط واسه شیشه و لیوان و بطری نیست، برای قطره‌های آب یا حتی حباب‌هایی که می‌ترکن هم جواب میده!
کلاً تو دنیای علم به این شکستن و تیکه‌تیکه شدن میگن “Fragmentation” یعنی وقتی یه جسم به خاطر ضربه یا فشار به یک عالمه تیکه تبدیل میشه.
چرا تیکه‌تیکه شدن این‌قدر قانون داره؟
ویلرمُو اومد گفت: وقتی یه چیزی می‌شکنه، معمولاً نتیجه‌ش خیلی شلخته و بی‌نظم میشه؛ یعنی هر تیکه یه جا میفته و اندازه‌ها هم با هم خیلی فرق داره. اون اسم این حالت رو گذاشت “بیشترین حالت تصادفی بودن” – یعنی طبیعت معمولاً دنبال راه آسونِ بی‌نظم‌ترین حالت ممکن میره!
اما از اون طرف، حتی تو این بهم‌ریختگی و بی‌نظمی هم محدودیت‌هایی هست! ویلرمُو یه قانونی رو استفاده کرد به اسم “قانون بقا” (Conservation Law)، یعنی مثلاً نمی‌شه یه لیوان رو بشکنی و تیکه‌هاش از قبل بیشتر بشه! پس با اینکه همه چیز بی‌نظم به نظر میاد، اما قانون‌هایی داره که اندازه و تعداد تیکه‌ها از یه حدی خارج نشه.
پس نتیجه چی شد؟
با ترکیب کردن این دو اصل: ۱) بیشترین تصادفی بودن، ۲) قانون بقا — یه قانون کلی برای شکستن اجسام ساختن که می‌گه تیکه‌های بزرگ و کوچیک تو چه نسبتی باید ظاهر بشن. با این کار، می‌تونیم بفهمیم چرا تقریباً هر جسمی که می‌شکنه، یه الگوی خاص تو اندازه خرده‌ریزها به جا می‌ذاره؛ از جام شیشه‌ای گرفته تا یه قطره‌ی آب یا حتی حبابی که حین ترکیدن می‌پاشه.
آزمایش با قند!
ویلرمُو برای اینکه نشون بده قانونش درست کار می‌کنه، شروع کرد به له کردن حبه قند! (عجب ایده خلاقانه‌ای 😂). بعد دید همون الگوی پیش‌بینی‌شده واسه اندازه تیکه‌های قند هم اتفاق میفته و شکل سه‌بعدی تیکه‌ها هم با شکل مکعب قند هماهنگه.
کی این قانون درست جواب میده و کی نه؟
البته این قانون همه‌جا صددرصد جواب نمی‌ده. زمانی بهترین مدل رو میده که مثلاً یه لیوان یا بشقاب بیفته زمین و همه چیز فقط تصادفی پخش بشه. اما اگر جنس شیء خیلی نرم باشه (مثلاً بعضی پلاستیک‌ها)، موقع ضربه خودش رو قُل می‌کنه یا خم میشه و اصلاً تیکه‌تیکه نمی‌شه، پس این قانون براش کار نمی‌کنه.
یه استثنای دیگه هم زمانی هست که شکستن خیلی منظم اتفاق می‌افته، مثلاً وقتی آب به خاطر کشش سطحی قطره‌قطره میشه و همه قطره‌ها تقریباً هم‌اندازه هستن. اینجا خبری از اون بی‌نظمی کامل نیست و قانون ویلرمُو جواب نمی‌ده.
جمع‌بندی ساده خودمونی
اگه تا حالا می‌خواستی بدونی چرا هر چیزی که می‌شکنه، همه جور تیکه توش پیدا میشه و چرا این مورد این‌قدر شبیه به هم تو همه مواد تکرار میشه، جوابش این قانون جدیده: هر وقته شکستن کاملاً تصادفی و همراه با بی‌نظمی باشه، تعداد و اندازه خرده‌ریزها طبق یه الگوی قانونمند درمیاد که فرانسوی‌ها کشفش کردن! فقط کافیه جنسش نرم نباشه یا روند شکستن به طور منظم پیش نره. خلاصه، تو هرج و مرج هم یه قانون پنهانه! 😉
منبع: +
