Hitech logo

Идеи

Французский физик вывел универсальный закон разрушения объектов

TODO:
Георгий ГоловановВчера, 01:54 PM

Ученые давно подозревали, что фрагментация осколков имеет универсальный характер. Если подсчитать количество фрагментов, попадающих в каждый диапазон размеров, и построить график этого распределения, то он будет иметь одинаковую форму независимо от того, какой объект разрушился. Французские ученые сформулировали простой и элегантный закон разрушения объектов, будь то хрупкие твердые тела, капли жидкости или взрывающиеся пузырьки.

Самые интересные технологические и научные новости выходят в нашем телеграм-канале Хайтек+. Подпишитесь, чтобы быть в курсе.

Отправной точкой для Эммануэля Виллермо и его коллег из Университета Экс-Марсель во Франции и Университетского института Франции послужил хаос, возникающий при разрушении объекта. В большинстве случаев, утверждает ученый, наиболее вероятным результатом всегда будет самый беспорядочный и нерегулярный. Этот принцип он назвал максимальной случайностью. Следуя ему, природа выбирает путь наименьшего сопротивления.

Однако, поскольку общеизвестно, что хаос должен подчиняться физическим ограничениям, Виллермо ввел закон сохранения, открытый ранее его коллегами. Этот закон гарантирует, что общий размер фрагментов (количество крупных и мелких фрагментов) не может меняться случайным образом по мере разрушения объекта.

Для того чтобы сформулировать универсальный закон фрагментации, Виллермо объединил максимальную случайность с законом сохранения, сообщает Phys.

«Кинематическое ограничение, применяемое к принципу максимальной случайности, определяет как форму степенного закона распределения размеров фрагментов, так и значение его показателя, зависящего от размерности», — говорится в статье.

Связав эти два принципа, Виллермо смог математически предсказать универсальный шаблон размера фрагментов. Оказалось, что закон идеально соответствует многочисленным данным о фрагментации самых разных объектов, собранным за десятки лет, включая хрупкие твердые тела и жидкости. Такие же результаты показал эксперимент, в котором ученые давили кубики сахара, предсказывая, как распределятся осколки, на основе трехмерной формы кубика.

Лучше всего универсальный закон работает, когда объект разбивается случайным образом, например, когда стеклянный стакан внезапно падает на пол. Для некоторых случаев он не подходит: например, если же материал слишком мягкий, как некоторые пластмассы, или если разрушение слишком упорядочено, как в случае потока воды, который разбиваться на капли одинакового размера.

Развитие цифровых технологий породило гипотезу симуляции, которая гласит, что вся окружающая нас реальность является искусной компьютерной программой, которую, скорее всего, запустили представители какой-то высокоразвитой цивилизации. Однако авторы нового исследования математически доказали, что это не просто маловероятно, а невозможно.