К сожалению, сайт не работает без включенного JavaScript. Пожалуйста, включите JavaScript в настройках вашего броузера.

Победа разума над макаронами: проблема Фейнмана решена спустя полвека

Фото Getty Images
Фото Getty Images
Исследователи из MIT решили физическую проблему, поставленную в середине прошлого столетия: как переломить спагетти ровно на две части, а не на три или больше

Великий физик ХХ века, нобелевский лауреат Ричард Фейнман, обычно достигал успеха в тех задачах, за которые брался — к примеру, в создании квантовой электродинамики. Тем не менее одну из поставленных им задач он так и не решил. По свидетельству очевидцев, целый вечер доктор Фейнман задумчиво вынимал из пачки спагетти по одной макаронине, брал ее за два конца и гнул, пока та не сломается. Макаронина ломалась на три части, на четыре, на пять или больше. Но ни разу она не сломалась на два куска (каждый желающий может повторить опыт и убедиться в справедливости правила). Гениальный теоретик откладывал спагетти и исписывал формулами листы бумаги, а затем снова возвращался к экспериментированию. Но объяснение эффекта — не говоря уже о практическом рецепте разламывания спагетти ровно надвое — оставалось неуловимым.

Задача была решена лишь теперь, — в год столетия Фейнмана и спустя 30 лет после его смерти, — о чем и сообщает статья в Proceedings of the National Academy of Sciences, одном из самых престижных научных изданий мира.

Нельзя сказать, что физики надолго отложили работу над этой проблемой: загадка не могла не будоражить их умы, и на протяжении десятилетий они то и дело откладывали текущие дела и возвращались к макаронам. Наконец, в 2005 году успех улыбнулся французским ученым Базилю Одоли и Себастиану Нейкиршу: они предложили теоретическое объяснение эффекта. Дело в том, что, если сгибать сухую макаронину, — или любой другой жесткий стержень, — он в конце концов сломается где-то вблизи середины, то есть там, где изгиб максимален. Однако в момент разлома по стержню распространяется волна деформаций, которые приводят к дополнительным разломам в других местах, в зависимости от рисунка распространения прямой и отраженной волн. Работа французских исследователей в 2006 году удостоилась Шнобелевской премии. Однако половина задачи осталась нерешенной: что нужно сделать, чтобы все-таки сломать спагетти на две части? Этим и занялись ученые из Массачусетского института технологий.

 

Профессор Йорн Дункель поручил задачу своим студентам, Рональду Хайсеру, Эдгару Гриделло и Вишалу Патилу, в качестве итогового проекта по курсу «Нелинейная динамика: континуальные системы». Для чистоты эксперимента макароны ломали не вручную, а с помощью специально разработанного прибора: стержень закреплялся с двух сторон, и к нему прилагалось тщательно дозируемое механическое усилие. И решение было найдено. Чтобы сломать спагетти на две части, требуется не только гнуть их, но одновременно скручивать, причем довольно сильно. Стандартную 25-сантиметровую макаронину придется скрутить минимум на 270 градусов: тогда в большинстве случаев на ней образуется всего один разлом.

После серии экспериментов последовала теоретическая работа: следовало объяснить, в чем же волшебство скрученной макаронины. Выяснилось следующее: при первом разломе происходит релаксация напряжения скручивания. Так же как и с изгибом, волна колебаний распространяется вдоль макаронины от излома к концам. Однако волна колебаний скручивания бежит быстрее, и она успевает рассеять энергию еще до того, как волна изгибов приведет к новым изломам. Теоретические расчеты полностью совпали с данными эксперимента.

 

Практическое значение работы весьма велико. Жесткие цилиндрические стержни — элемент разнообразных инженерных конструкций. Человека, идущего по мосту, приятно успокаивает мысль, что такие конструкции рассчитываются по последнему слову науки о сопротивлении материалов. Однако тот факт, что задача Фейнмана так долго оставалась нерешенной — а значит, инженеры вообще не имеют никакого представления о том, почему жесткий стержень ломается именно так, а не этак — может омрачить его прогулку.

По словам руководителя исследования Йорна Дункеля, полученный результат углубляет понимание того, как скручивание влияет на каскадные изломы. Однако ученый предостерегает, что теория пока описывает только спагетти: чтобы понять поведение лингвини, имеющих форму ленты, потребуются дополнительные расчеты.

Мы в соцсетях:

Мобильное приложение Forbes Russia на Android

На сайте работает синтез речи

иконка маруси

Рассылка:

Наименование издания: forbes.ru

Cетевое издание «forbes.ru» зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций, регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации: серия Эл № ФС77-82431 от 23 декабря 2021 г.

Адрес редакции, издателя: 123022, г. Москва, ул. Звенигородская 2-я, д. 13, стр. 15, эт. 4, пом. X, ком. 1

Адрес редакции: 123022, г. Москва, ул. Звенигородская 2-я, д. 13, стр. 15, эт. 4, пом. X, ком. 1

Главный редактор: Мазурин Николай Дмитриевич

Адрес электронной почты редакции: press-release@forbes.ru

Номер телефона редакции: +7 (495) 565-32-06

На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей сети «Интернет», находящихся на территории Российской Федерации)

Перепечатка материалов и использование их в любой форме, в том числе и в электронных СМИ, возможны только с письменного разрешения редакции. Товарный знак Forbes является исключительной собственностью Forbes Media Asia Pte. Limited. Все права защищены.
AO «АС Рус Медиа» · 2024
16+