Jaké mají společné prvky talíř, který se rozbije na podlaze, cukr drcený mezi prsty a bublina, která praskne? Na první pohled se zdá, že toho mnoho nespojuje. Přesto nedávná studie publikovaná v časopise Physical Review Letters ukazuje, že všechny tyto jevy podléhají stejné logice rozbití. Tato rovnice by mohla zásadně změnit naše chápání materiálního světa. Odpovídá totiž na otázky týkající se různých typů materiálů, včetně pevných látek, kapalin a plynových bublin.
Obvyklé vzory fragmentace
Při rozbití materiálu zůstává po něm pozoruhodně známý vzor fragmentů. Bez ohledu na předmět a měřítko se poměr mezi většími kusy a malými zbytky ukazuje jako překvapivě konzistentní. Například kámen vážící deset kilogramů a obyčejný krajíc chleba nevytváří stejný počet fragmentů, ale rozložení jejich velikostí vykazuje podobnosti.
Chaos s pravidly
Vědci dlouho tušili, že tato stálost naznačuje existenci univerzální zákonitosti „procesu fragmentace“. Emmanuel Villermaux, fyzik z Univerzity v Aix-Marseille, ve své studii vycházel z předpokladu, že fragmentace předmětů se řídí principem „maximálního chaotismu“. Jinými slovy, nejpravděpodobnější výsledek rozbití objektu bude ten nejvíce chaotický a nejvíce nepravidelný. To může být nepříjemné pro toho, kdo musí úlomky sbírat.
Limity nepredikovatelnosti
Vědec také vysvětluje, že tato nepředvídatelnost má své limity. Právě zde byl zaveden zákon zachování, který zajišťuje, že velikost fragmentů zůstává konstantní a nemění se náhodně.
Matematické vyjádření rozložení fragmentů
Kombinací těchto dvou principů dokázal Emmanuel Villermaux vytvořit matematickou rovnici popisující granulometrické rozložení (rozložení velikostí) fragmentů rozbitého objektu. Vědec poté otestoval tuto formuli porovnáním mnoha různých rozbitých předmětů, od špaget po kapky tekutiny. „Všechna granulometrická rozložení odpovídala předpovědím,“ zdůrazňuje Live Science.
Možnosti aplikace nově objeveného zákona
Jinými slovy, bez ohledu na to, jaký objekt se rozbije, vždy bude existovat stejný vzor velikostí fragmentů. Přestože nově objevený zákon nemusí platit za všech okolností – například pokud se pravidelný proud tekutiny rozpadne na kapky stejné velikosti nebo když fragmenty vzájemně interagují – mohl by pomoci vědcům určení, jak se energie distribuuje při lámání minerálů v průmyslovém těžebnictví nebo jak se připravit na sesuvy kamenů.
