„Skoltech“matematikai atskleidė neįprasčiausių natūralių statinių - grakščių kolonų, arkų ir kitų architektūrinių elementų, kuriuos dažnai galima rasti kalnuose, formavimo paslaptis, ir paskelbė savo išvadas „Science Reports“.
Žemės išvaizda keičiasi beveik kas sekundę dėl žemynų judėjimo, uolienų cirkuliacijos jos gelmėse ir įvairių erozijos formų. Pagrindiniai planetos veido „skulptoriai“yra ne žmonės, o vėjas, upės, lietūs, ledynai ir kitos jėgos bei reiškiniai. Per pastaruosius kelis šimtmečius mokslininkai atrado kelis šimtus erozinių žemės paviršiaus formų, kurių formavime dalyvavo dešimtys skirtingų procesų ir veiksnių.
- „Salik.biz“
Įspūdingiausi ir neįprasti iš jų yra iš smiltainio ir kitų minkštų uolienų pastatytos milžiniškos akmens arkos, tiltai, kolonos ir kiti kalnuose matomi sudėtingi statiniai. Jų formavimo istorija buvo viena iš įdomiausių žmonijai paslapčių, ir daugelis neišmanančių žmonių rimtai manė, kad juos išdrožė senovės civilizacijų atstovai ar net „svečiai“iš kosmoso.
Prieš trejus metus Prahos (Čekijos Respublika) Karolio universiteto matematikai sužinojo, kad jų „skulptorius“yra vėjas, o ne ateiviai ar senovės architektai. Jie nustatė, kad šie stulpeliai ir arkos atsiranda dėl neįprasto vėjo išnaikintų smėlio grūdelių savaiminio organizavimo proceso smiltainio sluoksniuose, dėl kurių jie „prigyja“arčiau ar kolonos priglunda labiau.
Igoris Ostaninas, „Skoltech“tyrėjas, ir jo kolegos susidomėjo Čekijos kolegų atradimu, kai pastebėjo, kad jų aprašytas reiškinys yra labai panašus į tai, kaip pažangiausi inžinieriai ir architektai šiandien optimizuoja žmogaus sukurtų kolonų, arkų ir kitų konstrukcijų formą ir struktūrą, kur reikalingas didelis stiprumas ir mažas svoris.
Negalėjome nepastebėti, kad panašūs metodai optimalioms konstrukcijų formoms rasti yra plačiai naudojami šiuolaikinėje pramonėje. Šie metodai, evoliucijos struktūros optimizavimas, yra pagrįsti laipsnišku neefektyvios medžiagos pašalinimu. Ryškiausias šio panašumo aspektas yra tas, kad matematinis kriterijus, pagal kurį medžiaga pašalinama optimizuojant, yra beveik visiškai toks pat kaip kriterijus, kuris kyla iš erozijos proceso fizikos “, - sako„ Skoltech “tyrėjas Igoris Ostaninas.
Remdamasis šiuo spėjimu, Ostaninas ir jo kolegos sukūrė matematinių formulių, apibūdinančių vėjo erozijos procesą, rinkinį ir bandė „pastatyti“arką, naudodamiesi kompiuteriu smiltainio formavimo modeliu.
Tai buvo nepaprastai paprasta - smiltainį iš tikrųjų sudarė daug beveik nesusijusių kubelių, kurie tam tikra jėga spaudė kaimynus. Jei ši jėga viršijo tam tikrą vertę, tada vėjas negalėjo išjudinti šio „kubo“iš savo vietos, o priešingu atveju po tam tikro laiko jis dingo iš sluoksnio.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Eksperimentuodami su šiuo modeliu, Rusijos mokslininkai patvirtino savo kolegų iš Čekijos išvadas ir atskleidė keletą fizinių principų, kurie paaiškina, kaip gimsta šios kolonos ir arkos. Pačia bendriausia forma jie sugebėjo parodyti, kad vėjas vaidina savotišką „kompiuterį“, kuris stengiasi smiltainio sluoksnį formuoti taip, kad jo viduje kaupiasi minimalus elastinės deformacijos energijos kiekis, labai pamažu ir netyčia pašalindamas iš konstrukcijos silpniausius elementus.
Iš pradžių šis procesas vyksta labai greitai, tačiau po kelių šimtų metų, kai kolonos ar arkos forma jau artėja prie idealo, erozija staigiai sulėtėja, nes beveik visi „kubeliai“su didele jėga pradeda lipti vienas prie kito. Dėl šios priežasties tikros kalnų arkos ir kolonos milijonus metų gali egzistuoti beveik nepažeistos formos.
Tokios išvados, kaip pažymi Ostaninas, yra svarbios ne tik inžinieriams ir geologams, bet ir žmonėms, ieškantiems nežemiško gyvenimo pėdsakų. Dabar, kaip pabrėžia rusų matematikai, tokios struktūros, kurios, pavyzdžiui, gali būti aptiktos Marse, iš principo negali būti laikomos nežemiškų civilizacijų pėdsakais.