Νέα

Ένα Παράδοξο 500 Ετών του Λεονάρντο Ντα Βίντσι Επιτέλους Λύθηκε

Ένα μυστήριο στην κίνηση των φυσαλίδων στο νερό, που πρώτος παρατήρησε ο Ντα Βίντσι, αποτελούσε γρίφο για τους επιστήμονες εδώ και αιώνες. Πλέον έχουμε απάντηση.
Becky Ferreira
Κείμενο Becky Ferreira
A 500-Year-Old 'Paradox' by Leonardo da Vinci Has Finally Been Solved, Study Says

ΑΓΑΛΜΑ ΤΟΥ ΛΕΟΝΑΡΝΤΟ ΝΤΑ ΒΙΝΤΣI. IMAGE: VICTOR OVIES ARENAS VIA GETTY IMAGES

Πριν από 500 χρόνια, ο Λεονάρντο Ντα Βίντσι παρατηρούσε φυσαλίδες να ανεβαίνουν στο νερό -έτσι κάνεις όταν είσαι ένας πολυμαθής αναγεννησιακός τύπος- όταν πρόσεξε ότι μερικές φυσαλίδες ανεξήγητα έκαναν σπιράλ ή ζιγκ ζαγκ αντί να ανεβαίνουν ευθεία ίσια πάνω.

Επί αιώνες, κανείς δεν είχε δώσει μια ικανοποιητική εξήγηση γι’ αυτή την παράξενη περιοδική παρέκκλιση στην κίνηση των φυσαλίδων στο νερό που έχει ονομαστεί «το παράδοξο του Λεονάρντο».

ΔΙΑΦΗΜΙΣΗ

Τώρα, ένα επιστημονικό δίδυμο πιστεύει ότι μπορεί να έλυσαν τον γρίφο δημιουργώντας νέες προσομοιώσεις που ανταποκρίνονται σε ακριβείς μετρήσεις, σύμφωνα με μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Proceedings of the National Academy of Sciences. 

Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι φυσαλίδες μπορούν να φτάσουν σε κρίσιμη ακτίνα που τα σπρώχνει σε καινούργιες και ασταθείς πορείες, λόγω των αλληλεπιδράσεων ανάμεσα στη ροή του νερού γύρω τους και τις ανεπαίσθητες παραμορφώσεις των σχημάτων τους.

«Η κίνηση των φυσαλίδων στο νερό παίζει σημαντικό ρόλο για πολλά φυσικά φαινόμενα, από τη χημική βιομηχανία μέχρι το περιβάλλον», λένε οι συγγραφείς της μελέτης Miguel Herrada και Jens Eggers, οι οποίοι είναι ερευνητές φυσικής υγρών στο Πανεπιστήμιο της Σεβίλλης και στο Πανεπιστήμιο του Μπρίστολ αντίστοιχα. «Η άνοδος μιας μόνης φυσαλίδας έχει μελετηθεί πολύ και πειραματικά και θεωρητικά».

«Αλλά παρά τις προσπαθείς και παρά τις μεγάλες υπολογιστικές δυνατότητες που υπάρχουν διαθέσιμες, δεν έχει καταστεί δυνατό να συμφιλιώσουμε τα πειράματα με αριθμητικές προσομοιώσεις των υδροδυναμικών εξισώσεων για μια φυσαλίδα που αλλάζει σχήμα στο νερό», συνεχίζει η ομάδα. «Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για την ενδιαφέρουσα παρατήρηση που ήδη έχει κάνει ο Λεονάρντο ντα Βίντσι, ότι οι αρκούντως μεγάλες φυσαλίδες επιτελούν μια περιοδική κίνηση αντί να ανεβαίνουν σε μια ευθεία».

Leonardo da Vinci's bubble illustration from the Codex Leicester.

Οι φυσαλίδες είναι τόσο πανταχού παρούσες στην καθημερινή μας ζωή που είναι εύκολο να ξεχνάμε ότι είναι δυναμικά περίπλοκες και δύσκολες στην πειραματική μελέτη. Οι φυσαλίδες στο νερό επηρεάζονται από πολλές διασταυρούμενες δυνάμεις -όπως το ιξώδες του υγρού, η τριβή επιφάνειας και τυχόν επιμολυντική παράγοντες- που παραμορφώνουν τα σχήματα τους και αλλάζουν τη δυναμική του νερού γύρω τους.

ΔΙΑΦΗΜΙΣΗ

Ο ντα Βίντσι επισήμανε -και έκτοτε το έχουν επιβεβαιώσει οι επιστήμονες- ότι οι φυσαλίδες με σφαιρική ακτίνα μικρότερη του χιλιοστού τείνουν να ακολουθούν μια ευθεία πορεία προς τα πάνω μες στο νερό ενώ οι μεγαλύτερες αναπτύσσουν μια αστάθεια.

Ο Herrada και ο Eggers χρησιμοποίησαν τις εξισώσεις Navier–Stokes, που είναι ένα μαθημτικό πλαίσιο για την περιγραφή της κίνησης των ιξωδών υγρών, για να γίνει προσμοίωση της περίπλοκλης αλληλεπίδρασης ανάμεσα στις φυσαλίδες και το νερό. Η ομάδα μπόρεσε να προσδιορίσει την ακτίνα που είναι το σημείο της αλλαγής στα 0,926 χιλιοστά, ίσα περίπου με τη μύτη ενός μολυβιού — και να περιγράψουν τον πιθανό μηχανισμό πίσω από την κίνηση τους.

Μια φυσαλίδα που έχει ξεπεράσει την ακτίνα αυτή γίνεται πιο ασταθής και δημιουργεί μια τάση που αλλάζει την καμπυλότητα της. Η αλλαγή στην καμπυλότητα αυξάνει την ταχύτητα του νερού γύρω από την επιφάνεια της φυσαλίδας και αυτό πυροδοτεί την ασταθή κίνηση. Η φυσαλίδα έπειτα επιστρέφει στην αρχική της θέση λόγω της ανισορροπίας πίεσης που δημιουργείται από τις παραμορφώσεις στο καμπυλωτό της σχήμα και επαναλαμβάνει τη διαδικασία σε περιοδικό κύκλο.

Εκτός από την επίλυση ενός παράδοξου 500 ετών, η νέα μελέτη θα μπορούσε να ρίξει λίγο φως σε πολλά άλλα ερωτήματα για την ευμετάβλητη συμπεριφορά των φυσαλίδων και άλλων αντικειμένων που αψηφούν την εύκολη κατηγοριοποίηση.

«Ενώ πιστεύαμε ότι τα νερά γύρω από τη φυσαλίδα γίνεται ασταθή, τώρα δείχνουμε ένα νέο μηχανισμό, βασισμένο στην αλληλεπίδραση ανάμεσα στη ροή και την παραμόρφωση της φυσαλίδας», καταλήγει η μελέτη. «Αυτό ανοίγει τον δρόμο για τη μελέτη μικρών μολύνσεων, που υπάρχουν στα περισσότερα πρακτικά περιβάλλοντα, που προσομοιάζουν ένα σωματίδιο κάπου ανάμεσα σε ένα στερεό και ένα αέριο».

ΔΙΑΦΗΜΙΣΗ

Κάνε subscribe στο YouTube – VICE Greece.

Περισσότερα από το VICE

Ελληνικές Σειρές που θα Προτιμούσαμε να Μπουν στο Netflix Αντί του "Maestro"

«Είδα Όλη μου την Ιστορία σε Flashback» - Ένας Πρώην Κρατούμενος Περιγράφει τις Τελευταίες Στιγμές στη Φυλακή

ΔΙΑΦΗΜΙΣΗ

Τι Έμαθα για τα Ναρκωτικά, τον HIV και την Αποτέφρωση από το Επίσημο Site της Εκκλησίας

Ακολουθήστε το VICE σε FacebookInstagram και Twitter.