روانگردان فیبر ارائه می دهد پیچ و تاب های جدید در علم گره

یک روز آفتابی در تابستان گذشته Mathias Kolle استاد در موسسه تکنولوژی ماساچوست در زمان یک زن و شوهر از برجسته همکاران از قایقرانی. صحبت در مورد آنها تحقیقات خود را. آنها تا به حال برخی از نوشیدنی است. سپس Kolle متوجه چیزی بود: rowboat به قایق خود را آمده بود شل شد و دست خوش پیشامد میشه به سمت افق. او به عنوان یش در سراسر آب برای بازیابی متمرد رگ او متوجه اشتباه خود. در تامین امنیت قایق پارویی او باید گره خورده است گره اشتباه است.

“من تقریبا از دست یک قایق چون من یکی رو گره گفت:” Kolle یک مهندس مکانیک. “است که بسیار شرم آور است.”

این لغزش تا کنار Kolle تبدیل شده است کاملا گره wonk. در مقاله اخیر در علماو و همکارانش با استفاده از یک راه جدید برای تجسم نیروهای داخل الیاف درهم به دوباره باستانی سوال: چه چیزی باعث می شود برخی از گره های قوی تر از دیگران است ؟

دانشمندان دیرینه با شیفتگی گره. بیش از 150 سال پیش لرد کلوین—کار با همکار اسکاتلندی محقق Peter Guthrie Tait—پیشنهاد کرد که عناصر شیمیایی می تواند توسط گره های مختلف. نظریه نمی تابه, اما این نمودار را به خود جلب کرد از گره های مختلف و تلاش خود را برای طبقه بندی آنها پرش به شروع توسعه مدرن نظریه گره.

در قرن 20th, محققان ساخته شده بر روی این میراث در حال توسعه ریاضی توصیف گره که تشخیص یکی از دیگری. اغلب این توصیف استخدام خواص توپولوژیکی: ساده شمارا ویژگی های است که نمی بستگی به اندازه و یا شکل مانند که چگونه اغلب رشته ها در یک گره متقاطع.

ریاضیات نظری گره خورده نظری در رشته های الهام گرفته از زیست شناسان برای بررسی چگونگی واقعی DNA و پروتئین های پیچ و تاب و درهم و برهم کردن. دانشمندان همچنین طراحی و توسعه مدلهای نظری برای گره در مقیاس های بزرگتر مانند که مانع اتصال طناب به قطب. برخی از قرار دادن مدل های خود را به آزمون با استفاده از سیم تیتانیوم برای تعیین مقدار نیروی مورد نیاز برای کشیدن یک گره یا با استفاده از خط ماهیگیری و یا رشته های اسپاگتی به کشف چه بخش هایی از یک گره تمایل به شکستن.

“این یک هنر خلاق در ذهن من قادر به توسعه یک آزمایش که ضبط خواهد شد این خواص گفت:” کن Millett یک نظریه گره پیشگام در دانشگاه کالیفرنیا در سانتا باربارا.

اما این آزمایش را همه دارند همان محدودیت است که باعث می شود آن را دشوار است برای محققان به واقعا درک چگونه روزمره گره کار گفت: Jörn Dunkel, یک ریاضیدان در MIT.

“مشکل این است که شما نمی تواند نگاه در داخل مواد” Dunkel گفت. “بسیاری از مسائل پنهان در داخل.”

6 knots in 6 different frams

محققان شبیه سازی شده است که بخش هایی از یک گره احساس ترین استرس (ردیف بالا) و سپس در مقایسه با نتایج واقعی گره ساخته شده از ویژه الیاف که تغییر رنگ بر اساس فشار.

تصویر: جوزف Sandt (آزمایش); Vishal Patil (شبیه سازی)

Kolle و خود را سرگردان قایق پارویی موافقم. اما چند سال پیش او با الهام از یک منبع غیر منتظره: آبی رنگی دانه از طریق پست به یک همکار در یک قوطی کبریت با یک خبرنگار در مکزیک است. کنده از colorfully نام ارشد hogberry میوه می شود رنگ آن از ترتیب سلول ها در نور-خم الگوهای.

Kolle اقتباس اپتیکال این ترفند برای ایجاد الیاف پلاستیکی است که نه تنها درخشش درخشان در نور سفید اما تغییر رنگ زمانی که کشیده یا خم شده است. خود را به عنوان میکروسکوپی سازه های تغییر شکل الیاف زرد و سبز و دیگر سایه آشکار تنش ها و گونه های در.

Dunkel متوجه چسبناک الیاف می تواند آشکار چه پنهان بود در گره است, بنابراین او و مطالعه نویسندگان مجموعه به کار ساخت جدید شبیه سازی. آنها الگوبرداری نه تنها ساده گره در یک طناب معمولی افراد از نظریه گره—بلکه خم به ندرت مورد مطالعه گره که دارای دو جداگانه طناب با هم. هنگامی که آنها برآورد تنش در داخل چندین خم و محاسبه چقدر زور می خنثیسازی آنها تیم مجموعه ای در مورد تست های خود را شبیه سازی و مقایسه آنها را به رنگ پدید آمده است که در منگوله دار کردن الیاف.

یک ماده جدید تغییر رنگ بر اساس تنش این احساس اجازه می دهد دانشمندان به تجسم نیروهای داخل گره های مختلف.

تصویری: یوسف Sandt

پس از fine-tuning, مدل برگزار شد تا به شدت به عنوان گره آنها به تصویر کشیده شده دقت اندازه گیری نسبی نقاط قوت های مختلف خم.

“مورد علاقه من گره شد زپلین که تا به حال یک تقارن خوب و یکی از بهترین ما در بر داشت گفت:” Vishal Patil, یک نویسنده و یک MIT فارغ التحصیل و دانشجو. زپلین گره تشکیل شده از دو حلقه گذاشته شده در بالای هر یک دیگر می شود قدرت خود را از شمارا خواص توپولوژیکی گفت: Patil: تعداد زیادی از طناب عبور که تمایل به پیچ و تاب و هر یک از دیگر در جهت مخالف مانند یک حوله بودن واپیچیدن و گردش در جهت مخالف برای ایجاد اصطکاک است.

تا کنون تحقیقات ریاضی تایید نقاط قوت از زمان آزمایش گره توسعه یافته بیش از میلیون ها انسان آزمایش. اما Dunkel تیم امیدوار است که این یافته ها را در یک نقش را در طراحی روش های جدید برای بستن حلقه و تاب و در غیر این صورت فرم دولایه از طناب اضافه کردن یک جدید پیش بینی ابعاد به گره تئوری.

“مقاله بسیار جالب و ترکیبی از کار تجربی و کیفی کار نظری گفت:” لوئیس Kauffman یک مکان شناس مشغول به کار در نظریه گره در دانشگاه ایلینوی شیکاگو است. او هشدار داد که پیچیده تر گره کمتر دقیق پیش بینی تبدیل شده است. “نتایج بهترین برای کوچک دولایه,” او گفت:. این کار همچنین مقایسه نیست مواد مختلف تمرکز تنها بر روی یک گره را توپولوژی بنابراین مدل های جدید نمی تواند پیش بینی کند که چگونه یک گره در یک درشت طناب را کرایه در برابر همان گره گره خورده صاف و موی دم اسبی, Rapunzel-سبک.

هنوز هم این کار کمک بسیار مورد نیاز در دنیای واقعی اطلاعات برای گره تئوری و Millett شده است گردش کاغذ به ریاضیدانان دیگر در این زمینه است. “این واقعیت است که آنها این مواد که آنها می توانید استفاده کنید برای شناسایی تنش در پیکربندی: که چین و چروک جدید,” او گفت:.

داستان اصلی تجدید چاپ با اجازه از کوانتوم, مجله, یک سرمقاله مستقل انتشار سایمونز بنیاد که ماموریت است که برای افزایش درک عمومی از علم توسط پوشش تحقیقات تحولات و روند ریاضیات و علوم فیزیکی و زندگی.


بزرگ تر سیمی داستان
  • این معجزه کوچک مهاجر داستان در تلویزیون
  • علامت هشداردهنده طول می کشد در بزرگ و با تکنولوژی روسی, جاسوس
  • آینده از نقشه های گوگل فراتر از رانندگی
  • مرموز جدید ransomware اهداف سیستم های کنترل صنعتی
  • به این افراد دستگاه های الکترونیکی دشمن هستند
  • 👁 تاریخچه راز از صورت به رسمیت شناختن. به علاوه آخرین اخبار در مورد هوش مصنوعی
  • 🎧 چیز نه صدایی درست است ؟ بررسي فايلهاي مورد علاقه ما هدفون بی سیم, هدفون soundbars و بلندگوهای بلوتوث

tinyurlis.gdv.gdv.htu.nuclck.ruulvis.netshrtco.detny.im

نرم افزار گرامرلی

ایندکسر