Платон був прав: Земля - це куб

Опубликованно 23.07.2020 09:50

Платон, грецький філософ, який жив у 5 столітті до нашої ери, вважав, що Всесвіт складається з п'яти типів матерії: землі, повітря, вогню, води і космосу. Кожен був описаний з певною геометрією, платонічного формою. Для землі ця форма була кубом.

Наука неухильно виходить за рамки здогадок Платона, замість цього розглядаючи атом як будівельний блок всесвіту. Дослідники виявили, що Платон, схоже, був у чомусь правий.

У новій статті у Слуханнях Національної академії наук група з Університету Пенсільванії, Будапештського університету технологій та економіки Університету Дебрецена використовує математику, геологію і фізику, щоб продемонструвати, що середня форма каменів на Землі це куб.

"Платон широко визнаний першою людиною, що розробив концепцію атома, ідею про те, що матерія складається з деякого неподільного компонента в найменшому масштабі", - говорить Дуглас Джеролмак, геофізик з Департаменту Землі Школи мистецтв і наук Пенна. "Але це розуміння було тільки концептуальним; ніщо у нашому сучасному розумінні атомів не випливає з того, що сказав нам Платон".

"Цікаво те, що ми виявляємо, що з каменем або землею існує щось більше, ніж концептуальна ідея Платона. Виявляється, концепція Платона про те, що елемент землі складається з кубів, в буквальному сенсі статистична середня модель для реальної землі. І це просто запаморочливо".

Відкриття групи почалося з геометричних моделей, розроблених математиком Габором Домокосом з Будапештського технологічного і економічного університету, робота якого передбачала, що природні породи розпадуться на кубічні форми.

"Цей документ є результатом трьох років серйозного дослідження і роботи, але він повертається до однієї основної ідеї", - говорить Домокос. "Якщо ви візьмете тривимірну багатогранну форму, нарежете її випадковим чином на два фрагмента, а потім нарежете ці фрагменти знову і знову, ви отримаєте величезну кількість різних багатогранних фігур. Але в середньому розумінні, результуюча форма фрагментів є куб".

Домокос втягнув у процес двох угорських фізиків-теоретиків: Ференца Куна, експерта по фрагментації, і Яноша Терока, експерта за статистичними та обчислювальних моделей. За словами Джеролмака, після обговорення можливостей відкриття угорські дослідники вирушили в Джеролмак для спільної роботи над геофізичними питаннями; іншими словами, "Як природа дозволяє цьому статися?"

"Коли ми віднесли це до Дагу, він сказав: "Це або помилка, або велика проблема", - згадує Домокос. "Ми працювали задом наперед, щоб зрозуміти фізику, яка призводить до цих форм".

По суті, вони відповіли на питання, які форми створюються, коли камені розбиваються на шматки. Примітно, що вони виявили, що основна математична гіпотеза об'єднує геологічні процеси не тільки на Землі, але і навколо Сонячної системи.

"Фрагментація - це масовий процес подрібнення планетарних матеріалів", - говорить Джеролмак. "Сонячна система вкрита льодом і каменями, які безперервно ламаються один від одного. Ця робота дає нам зрозуміти той процес, який ми ніколи раніше не бачили".

Частина цього розуміння полягає в тому, що компоненти, які вириваються з раніше твердого об'єкта, повинні з'єднуватися один з одним без будь-яких проміжків. Виявляється, єдиною з так званих платонових форм - багатогранників зі сторонами рівної довжини - які з'єднуються один з одним без проміжків, є куби.

"Одна річ, яку ми міркували в нашій групі, полягає у тому, що, цілком можливо, Платон дивився на оголення скельної породи і після того, як підсвідомо обробив або проаналізував зображення в своєму розумі, він припустив, що середня форма - це щось на зразок куба", - говорить Джеролмак.

"Платон був дуже чутливий до геометрії", - додає Домокос. "Його інтуїція, підкріплена його широким мисленням про науку, можливо, привела його до цієї ідеї про кубах".

Щоб перевірити, чи правильні їх математичні моделі в природі, команда зміряла велика різноманітність каменів, сотні з яких вони зібрали, і тисячі з раніше зібраних наборів даних. Незалежно від того, чи були камені природним чином выветрившимися з-за великого оголення або були вибиті людьми, команда знайшла гарну відповідність середньому кубічному значенням.

Однак існують спеціальні скельні утворення, які порушують кубічна "правило". Дорога Гігантів в Північній Ірландії з її високими вертикальними колонами є одним із прикладів, утворених незвичайним процесом охолодження базальту. Ці утворення, хоч і рідкісні, все ще охоплюються математичної концепцією фрагментації команди; вони просто пояснюються незвичайними процесами.

"В дев'яти випадках з 10, якщо камінь розривається на частини, стискається або зрізається - і зазвичай ці сили відбуваються разом - у вас виходять осколки, які в середньому мають кубічну форму".

Дослідники також досліджували фрагментацію в двох вимірах або на тонких поверхнях, які функціонують як двовимірні форми, з глибиною, яка значно менше ширини і довжини. Там схеми руйнування різні, хоча центральна концепція розщеплення полігонів і досягнення передбачуваних середніх форм все ще залишається в силі.

"Виходить, що у двох вимірах у вас приблизно однакова ймовірність отримати або прямокутник, або шестикутник в природі", - говорить Джерлмак. "Це не справжні шестикутники, але вони є статистичним еквівалентом в геометричному сенсі".

У природі приклади таких двовимірних структур руйнування можна знайти у льодових покривах, высыхающем мулі або навіть в земній корі, глибина якої набагато перевершує її поперечну протяжність, що дозволяє йому функціонувати як де-факто двовимірний матеріал. Раніше було відомо, що таким чином земна кора зруйнувалася, але спостереження групи підтверджують ідею, що картина фрагментації є результатом тектоніки плит.

Виявлення цих закономірностей в породі може допомогти в прогнозуванні таких явищ, як небезпека падіння породи або ймовірність і розташування потоків рідини, таких як нафта або вода, в породах.

Для дослідників знаходження того, що, як видається, є фундаментальним правилом природи, що з'явився в результаті багатовікового розуміння, було інтенсивним, але задовільним досвідом.

"Існує безліч піску, гальки і астероїдів, і всі вони еволюціонують шляхом сколів універсальним способом", - говорить Домокос.

Поточний результат показує, що відправною точкою може бути геометрична фігура: куб з 26 точками балансу.

"Коли ви берете камінь в природі, це не ідеальний куб, але кожен з них є свого роду статистичної тінню куба", - додає Джерлмак. "Це нагадує алегорію Платона про печеру. Він висунув ідеалізовану форму, яка була необхідна для розуміння всесвіту, але все, що ми бачимо, - спотворені тіні цієї досконалої форми".

Нагадаємо, раніше повідомлялося, що вчені довели, що єгипетські піраміди будували люди.

Хочете знати важливі та актуальні новини раніше за всіх? Підписуйтесь на Bigmir)net на Facebook і Telegram.

Категория: Новости