Matematicienii Skoltech au dezvăluit secretul formării celor mai neobișnuite structuri naturale - coloane grațioase, arcade și alte elemente arhitectonice care se găsesc deseori în munți și și-au publicat descoperirile în Rapoarte științifice.
Aspectul Pământului se schimbă aproape în fiecare secundă datorită mișcării continentelor, circulației rocilor în adâncurile sale și diverselor forme de eroziune. Principalii „sculptori” ai feței planetei nu sunt oamenii, ci vântul, râurile, ploile, ghețarii și alte forțe și fenomene. În ultimele secole, oamenii de știință au descoperit câteva sute de forme de teren erozive, în formarea cărora sunt implicate zeci de procese și factori diferiți.
Cele mai izbitoare și neobișnuite dintre acestea sunt arcadele gigantice de piatră, podurile, coloanele și alte structuri complexe care pot fi văzute în munți, realizate din gresie și alte roci moi. Istoria formării lor a fost unul dintre cele mai interesante mistere pentru omenire și mulți ignoranți au presupus serios că au fost sculptate de reprezentanții civilizațiilor antice sau chiar de „oaspeți” din spațiu.
În urmă cu trei ani, matematicienii de la Universitatea Charles din Praga (Republica Cehă) au aflat că „sculptorul” lor era vântul și nu extratereștrii sau arhitecții antici. Ei au descoperit că aceste coloane și arcade rezultă dintr-un proces neobișnuit de auto-organizare a boabelor de nisip în straturile de gresie care sunt erodate de vânt, ceea ce le determină să se agațe unul de celălalt, pe măsură ce arcul sau coloana se „naște”.
Igor Ostanin, un cercetător Skoltech, și colegii săi s-au interesat de descoperirea colegilor cehi când au observat că fenomenul pe care l-au descris este foarte similar cu modul în care cei mai „avansați” ingineri și arhitecți optimizează astăzi forma și structura coloanelor, arcadelor și altor structuri create de om, unde sunt necesare atât rezistența ridicată, cât și greutatea redusă.
„Nu am putut să nu observăm că metode similare de a găsi forme optime de structuri sunt utilizate pe scară largă în industria modernă. Aceste metode, optimizarea structurală evolutivă, se bazează pe îndepărtarea treptată a materialului ineficient. Cel mai izbitor aspect al acestei asemănări este că criteriul matematic prin care materialul este eliminat în timpul optimizării este aproape exact același cu criteriul care rezultă din fizica procesului de eroziune”, spune Igor Ostanin, cercetător la Skoltech.
Ghidați de această presupunere, Ostanin și colegii săi au creat un set de formule matematice care descriu procesul de eroziune a vântului și au încercat să „construiască” un arc folosindu-l folosind un model computerizat al formării gresiei.
Era extrem de simplu - gresia, de fapt, consta din multe cuburi aproape fără legătură, care apăsau asupra vecinilor cu o anumită forță. Dacă această forță depășea o anumită valoare, atunci vântul nu putea muta acest „cub” de la locul său și, în caz contrar, a dispărut din strat după o anumită perioadă de timp.
Video promotional:
Experimentând acest model, oamenii de știință ruși au confirmat constatările omologilor lor cehi și au dezvăluit mai multe principii fizice care explică modul în care se nasc aceste coloane și arcade. În forma sa cea mai generală, ei au putut să arate că vântul joacă rolul unui fel de „computer” care încearcă să modeleze stratul de gresie într-o cantitate minimă de energie de deformare elastică, îndepărtând foarte treptat și accidental elementele cele mai slabe din structură.
Inițial, acest proces se desfășoară foarte repede, dar după câteva sute de ani, când forma unei coloane sau arc se apropie deja de ideal, eroziunea încetinește brusc, deoarece aproape toți „cubii” încep să se agațe unul de celălalt cu o mare forță. Datorită acestui fapt, arcade și coloane reale de munte pot exista milioane de ani într-o formă aproape intactă.
Astfel de concluzii, după cum observă Ostanin, sunt importante nu numai pentru ingineri și geologi, ci și pentru persoanele care caută urme ale vieții extraterestre. Acum, după cum subliniază matematicienii ruși, astfel de structuri care, de exemplu, pot fi descoperite pe Marte, în principiu, nu pot fi considerate urme ale civilizațiilor extraterestre.
