20 ژوئیه سال 2020توسط دانشگاه پنسیلوانیا اعتبار: دامنه عمومی Pixabay / CC0
افلاطون ، فیلسوف یونانی که در قرن ۵ پیش از میلاد زندگی می کرد ، معتقد بود که جهان از پنج نوع ماده ساخته شده است: زمین ، هوا ، آتش ، آب و کیهان. هر کدام با یک هندسه خاص ، و یک شکل پلاتونی یا افلاطونی برای زمین ،به شکل مکعب توصیف شده است. علم به طور پیوسته فراتر از حدس های افلاطون حرکت کرده است ، و به جای آن به دنبال اتم به عنوان بلوک ساختمان جهان بوده است. اکنون محققان دریافته اند كه تصور افلاطون به نظر می رسد كه روی چیز دیگری نبوده است.
در مقاله جدیدی در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم ، تیمی از دانشگاه پنسیلوانیا ، دانشگاه فناوری و اقتصاد بوداپست و دانشگاه دبرسن از علوم ریاضیات ، زمین شناسی و فیزیک استفاده می کنند تا نشان دهند که شکل متوسط سنگ ها در زمین یک مکعب است .
داگلاس جرومماك ، ژئوفیزیك دان در دانشكده هنرها و علوم دانشگاه پن می گوید: “افلاطون در زمره نخستین كسانی كه مفهوم اتم را توسعه می دهد ، شناخته می شود.” “اما این درک فقط مفهومی بود ؛ چیزی در مورد درک مدرن ما از اتمها از آنچه افلاطون به ما گفته است ، حاصل نمی شود. نکته جالب اینجاست که آنچه ما در مورد سنگ یا زمین درمی یابیم این است که به یک اصل مفهومی به افلاطون باز می گردد. معلوم می شود که برداشت افلاطون درباره عنصری که از مکعب ها ساخته می شود ، به معنای واقعی کلمه ، مدل متوسط آماری برای زمین واقعی است و این فقط یک امر ذهنی است. “
یافته های این گروه با مدل های هندسی تهیه شده توسط ریاضی دان گوبور دوموکوس از دانشگاه فناوری و اقتصاد بوداپست ، که پیش بینی می کرد سنگهای طبیعی به شکل مکعب تکه تکه شوند مشابهت دارد.
دوموکوس می گوید: “این مقاله نتیجه سه سال تفکر و کار جدی است ، اما به یک ایده اصلی باز می گردد.” وی ادامه داد: “اگر یک شکل چند ضلعی را دردست بگیرید ، آن را به طور تصادفی به دو قطعه تبدیل کنید و دوباره و دوباره این قطعات را خرد کنید ، تعداد زیادی از اشکال مختلف با چند شکل مختلف را به دست می آورید. اما تعداد متوسط شکل حاصل از قطعات ، مکعب است.
دوموکوس دو فیزیکدان نظری مجارستانی را به سمت این موضوع کشید: فرنک کان ، متخصص در زمینه تقسیم ، و János Török ، متخصص مدلهای آماری و محاسباتی. جرولماک می گوید ، پس از بحث درباره پتانسیل این کشف ، محققان مجارستانی یافته های خود را برای جرولماک بردند تا در مورد سؤالات ژئوفیزیکی با یکدیگر همکاری کنند. به عبارت دیگر این پرسش را طرح کردند ، “چگونه طبیعت اجازه می دهد این اتفاق بیفتد؟”
دوموکوس به یاد می آورد: “وقتی ما این را با داگ مطرح کردیم ، او گفت ،” این یا اشتباه است ، یا مسئله بزرگی است. ” “ما برای درک فیزیک این شکلها با حرکت به عقب کار کردیم.”
اما سؤالی که به آنها پاسخ داد اینست که با شکسته شدن قطعات سنگها چه شکلی ایجاد می شود. به طور شگفت آوری ، آنها دریافتند كه حدس اصلی ریاضی نه تنها روی زمین بلكه در منظومه شمسی نیز فرایندهای زمین شناسی را در این زمینه روشن می كند.
جرولماک می گوید: “تکه تکه شدن این روند فراگیر است و مواد سیاره ای را خرد می کند.” “منظومه شمسی دارای یخ و سنگ هایی است که بی وقفه در حال خرد شدن هستند. این کار به ما تایید فرایندی را می دهد که قبلاً هرگز ندیده ایم.”
بخشی از درک این موضوع چنین است که مؤلفه هایی که از یک جسم سابقا جامد خارج می شوند باید بدون هیچ تفاوتی مانند افتادن یک ظرف در آستانه شکستن در هم قرار گیرند. همانطور که آشکار است ، تنها یکی از به اصطلاح اشکال پلاتونی – چند ضلعی با ضلع هایی با طول برابر – که بدون فاصله در کنار هم قرار گرفته اند ، مکعبی شکل هستند.
جرولماک می گوید: “موردی که ما در گروه خودمان تصور کردیم این است که ، احتمالاً افلاطون به رخ نمون سنگی نگاه کرد و پس از پردازش یا تجزیه و تحلیل تصویر به طور ناخودآگاه در ذهن خود حدس زد که شکلی که به طور متوسط شکسته می شود چیزی شبیه به یک مکعب است.”
Domokos می افزاید: “افلاطون به هندسه بسیار حساس بود.” ،عبارت “اجازه ندهید هیچ کس هندسه را نادیده بگیرد” در درب آکادمی افلاطون حک شده است. دوموکوس می گوید: “شهودهای او ، با تکیه بر تفکر گسترده او در مورد علم ، ممکن است او را به این ایده در مورد مکعب ها سوق داده باشد.”
این تیم برای بررسی اینکه آیا مدلهای ریاضی یشان در طبیعت صادق است ، طیف گسترده ای از سنگها را ، جمع آوری و هزاران مورد دیگر از مجموعه داده های قبلی را اندازه گیری کرده است. مهم نیست که آیا این سنگها به طور طبیعی از طغیان گسترده ای شکسته شده اند یا توسط انسان ، از نظراین تیم معادل مکعب برا شکستگی متناسب است.
با این حال ، برخی سازندهای ویژه سنگی وجود دارند که به نظر می رسد “قانون” مکعب را زیر پا می گذارند. Ceweway Giant’s در ایرلند شمالی ، با ستونهای عمودی درخشان ، یک نمونه است که با فرایند غیرمعمول خنک شدن از جنس بازالت ساخته شده است. اینشکلها ، هر چند نادر است ، اما هنوز هم از نظر دیدگاه ریاضی تیم ، از تکه تکه شدن گسترده ای ایجاد شده است. آنها فقط با فرایندهای غیر معمولی در محل کار توضیح داده می شوند.
جرولماک می گوید: “جهان مکانی آشفتگی است.” “اگر از 10 مورد ، اگر یک سنگ جدا و یا فشرده و یا بریده شود همین حالت را دارد و معمولاً این نیروها در کنار هم اتفاق می افتند. شما به قطعاتی می رسید که به طور متوسط شکل مکعبی هستند. این شما هستید که استرس بسیاری دارید که شما چیز دیگری را بدست می اورید اما زمین این را ندارد. “
محققان همچنین قطعه قطعه شدن را در دو بعد یا روی سطوح نازک که به صورت اشکال دو بعدی عمل می کنند ، با عمق قابل توجهی کوچکتر از عرض و طول کاوش کردند. در آنجا ، الگوهای شکستگی متفاوت هستند ، اگرچه مفهوم اصلی تقسیم چند ضلعی و رسیدن به شکل های متوسط قابل پیش بینی هنوز هم وجود دارد.
جرولماک می گوید: “معلوم است که در دو بعد احتمالاً مستطیل یا شش گوش به همان اندازه موجود در طبیعت خواهید داشت.” “آنها شش ضلعی واقعی نیستند ، اما آنها معادل آماری به معنای هندسی هستند. شما می توانید مانند ترک خوردگی به آن فکر کنید ؛ نیرویی در تلاش است که رنگ را به طور مساوی از طرف های مختلف بکشاند و در صورت ترک خوردن یک شکل شش ضلعی ایجاد می کند. “
در طبیعت ، نمونه هایی از این الگوهای شکستگی دو بعدی را می توان در ورق های یخ ، گل های خشک و یا حتی پوسته زمین یافت ، که عمق آن از حد جانبی آن فراتر رفته و به آن امکان می دهد تا به عنوان یک عملگر دو بعدی عمل کند. موادی که پیش از این مشخص شده بود که پوسته زمین به این روش شکسته شده است ، اما مشاهدات این گروه از این عقیده حمایت می کند که الگوی قطعه قطعه شدن ناشی از تکتونیک صفحه ای است.
شناسایی این الگوهای در سنگ ممکن است در پیش بینی پدیده هایی مانند خطرات ناشی از سقوط سنگ یا احتمال و مکان جریان سیال مانند روغن یا آب در سنگ ها کمک کند.برای محققان ، یافتن آنچه به نظر می رسد یک قاعده اساسی در طبیعت است که از بینش های قدیمی هزاره به وجود می آید ، یک تجربه جدی اما رضایت بخش بوده است.
جرولماک می افزاید: “وقتی سنگ را در طبیعت انتخاب می کنید ، مکعب کاملی نیست ، اما هرکدام به نوعی سایه آماری یک مکعب هستند.” “این تمثیل افلاطون اتصویری از یک غار را به ذهن متبادر می کند. او یک فرم ایده آل را برای درک جهان ضروری نشان داد ، اما آنچه می بینیم سایه های تحریف شده از آن شکل کامل هستند.”
