Францускиот физичар Емануел Вијермo од Универзитетот Екс-Марсеј и Универзитетскиот институтот на Франција тврди дека конечно го има одговорот на ова прашање. Неговиот нов универзален закон ги поврзува сите видови распаѓање, од искршени шишиња и паднати чаши до пукање на меурчиња или капки што се распрснуваат. Истражувањата се објавени во списанието Physical Review Letters, а резултатите се едноставни, елегантни и изненадувачки општи.

Зошто сите распаѓања личат едни на други?

Научниците одамна се сомневаа дека постои некаква универзалност во тоа како предметите се кршат. Кога ќе се изброи колку фрагменти има во одредени големински опсези и тоа ќе се прикаже на график, обликот на распоредот секогаш изгледа слично – без разлика дали се работи за стакло, сушена земја, капка течност или меур.

Вијермo тргнал токму од таа идеја. Прво поставил едноставно прашање: ако распаѓањето е хаотично, која состојба е најверојатна? Според него – онаа во која владее максимална случајност. Природата, вели тој, секогаш го избира „патот на најмал отпор“ – сценариото што бара најмалку диктирани правила, односно најмногу хаос.

Но хаосот никогаш не е целосно слободен. Во претходна работа, неговиот тим открил физички закон на зачувување кој важи за секое распаѓање – глобалниот начин на којшто се распределуваат големите и малите фрагменти не може да се менува по желба. Има невидлива горна и долна граница што го ограничува целиот процес.

Кога Вијермo ги комбинирал овие две идеи – максимална случајност и овој закон на зачувување – добил нов универзален закон за тоа како се формира распределбата на фрагментите.

Едноставна формула, моќна предвидливост

Во трудот тој објаснува дека оваа комбинација создава математичка зависност што дава точен „потпис“ на распаѓањето: фрагментите секогаш се распределени според 'закон на моќ' (power law), а експонентот на таа распределба зависи од димензиите на предметот (дали телото е 2D плочка, 3D коцка, течна капка итн.).

Со други зборови, предметите што се повеќедимензионални имаат поинаков, но предвидлив начин на распаѓање од тенките структури. И сето тоа произлегува од само две логични правила – хаос + физичко ограничување.

Проверка на теоријата: од податоци до кршени коцки шеќер

За да го докаже моделот, Вијермo го споредил со големи количини историски податоци за фрагментација, собирани со децении. Во тие бази имало примери од најразлични појави – кршење стакло, распламсување капки, па дури и пукање меурчиња од пена. Споредбата била совршена: универзалниот закон се совпаднал со речиси сите емпириски случаи.

Потоа направил и сопствени експерименти. Земал обична коцка шеќер и ја дробел систематски. Според формулата, можел однапред да пресмета каков распоред на големини треба да се добие ‒ и резултатот речиси идеално се поклопил со предвидувањето. Токму тоа го потврдило универзалниот карактер на законот: исти правила важат за предмети, материјали и процеси што инаку немаат многу заедничко.

Кога законот не важи?

Иако многу појави потпаѓаат под новиот закон, сепак тој не е апсолутен. Најдобро функционира кај слиучајни, хаотични распаѓања – како кога стаклена чаша се удира од плочка или кога меурче експлодира несредено.

Но, ако материјалот е премногу мек, како некои видови пластика, хаосот повеќе не е водечки фактор. Тука се јавуваат подискретни модели на растегнување и кинење, што го нарушуваат универзалниот закон.

Исто така, законот се нарушува и кај преголема уредност, на пример кога водена струја се разложува во капки со речиси иста големина поради површински напон. Во такви случаи, распаѓањето не е хаотично и затоа се добива сосема поинаква распределба на фрагменти.

Нов поглед кон хаосот

Работата на Вијермo нуди свежа перспектива: она што на прв поглед изгледа како апсолутна случајност – скршено стакло, распукана капка, распрснат меур – всушност следи скриени, но едноставни правила. Универзалниот закон не само што обединува различни физички процеси, туку и покажува дека хаосот не е спротивен на редот; напротив, и самиот хаос има структура.

За научниците ова значи нова алатка за анализа. За нас, пак, значи едно утешно сознание: следниот пат кога ќе падне чаша и ќе се распрсне низ кујната, барем ќе знаете дека зад нередот стои прецизна и универзална физика.