Fyzici po celá desetiletí pozorovali model destrukce objektů, od rozbitých desek až po rozbití vln. Nyní nová rovnice, kterou vyvinul Emmanuel Villermeau na univerzitě v Aix-Marseille ve Francii, zachytila tento jev v univerzálním zákonu fragmentace. Tento průlom znamená, že bez ohledu na materiál nebo vzor lomu bude rozdělení velikosti fragmentů následovat předvídatelný vzor.
Základní princip: Maximalizujte nepořádek
Místo aby se soustředil na mikroskopické detaily prasklin, Villermo ustoupil. Zvažoval všechny možné způsoby, jak by se předmět mohl rozbít, a pak určil nejpravděpodobnější výsledek: nejchaotičtější a nejnepravidelnější model ničení. Tento přístup je podobný způsobu, jakým byly základní fyzikální zákony vyvinuty v 19. století analýzou velkých souborů částic. Klíč spočívá v entropii – tendenci systémů směřovat k maximální neuspořádanosti.
Villermo spojil tento princip s dříve zavedeným zákonem upravujícím změnu hustoty úlomků během ničení. Tyto komponenty mu společně umožnily formulovat rovnici, která přesně předpověděla, kolik fragmentů každé velikosti vznikne při rozbití.
Potvrzení v různých systémech
K otestování rovnice Villermo porovnal své předpovědi s experimentálními daty z celé řady zlomových událostí: skleněných tyčí, suchých špaget, keramických desek, oceánských plastů a dokonce i vln narážejících do rozbouřených moří. Zákon platil ve všech těchto scénářích a důsledně reprodukoval známý tvar grafu, který výzkumníci pozorovali léta. Rovnice byla dokonce ověřena jednoduchým pokusem s lámáním kostky cukru s jeho dcerami, což prokázalo její spolehlivost v každodenních situacích.
Omezení a budoucí směry
Zákon není bezchybný. Nevztahuje se na vysoce pravidelné lomové vzory, jako jsou stejnoměrné kapičky vytvořené z proudu kapaliny, nebo když úlomky interagují během lomu. Pro chaotické, nekontrolované ničení však poskytuje bezprecedentní úroveň prediktivní schopnosti.
Ferenc Kuhn z univerzity v Debrecenu v Maďarsku poznamenává, že zatímco všudypřítomnost vzoru fragmentace naznačuje základní princip, široká použitelnost zákona je překvapivá. Poukazuje také na adaptabilitu rovnice a poznamenává, že ji lze upravit tak, aby zohledňovala specifická omezení, jako jsou samozacelující se trhliny, které se někdy vyskytují v plastech.
Praktická aplikace
Pochopení fragmentace není jen akademické cvičení. Kuhn naznačuje, že zákon by mohl mít praktické aplikace v oblastech, jako je průmyslová těžba, kde by optimalizace ničení rudy mohla zlepšit efektivitu. Může také pomoci předvídat a zmírňovat sesuvy půdy, které jsou v horských oblastech stále častější s rostoucí globální teplotou.
Budoucí studie by mohly prozkoumat distribuci tvarů fragmentů, nejen velikostí, a určit teoretickou minimální velikost fragmentů. Villermova rovnice je zatím mezníkem v pochopení jednoho z nejběžnějších, ale záhadných procesů v přírodě.
„Rovnice nefunguje v případech, kdy neexistuje náhodnost a proces fragmentace je příliš pravidelný,“ vysvětluje Villermo a zdůrazňuje závislost zákona na chaotické destrukci.
