Остроумные исследования в физике: жидкие кошки

Ежегодно в начале октября, почти одновременно с вручением настоящей Нобелевской премии происходит церемония награждения Антинобелевской (Шнобелевской, Игнобелевской) премией. Ее учредили в 1991 году Марк Абрахамс и журнал «Анналы невероятных исследований». Лауреаты – авторы необычных исследований, которые привлекают внимание людей к миру науки, заставляя их смеяться и думать.

В 2017 году награда в области физики была присуждена Марку Антуану Фардину за исследование по реологии «Может ли кошка одновременно быть твердым телом и жидкостью».

«Это парадоксальное наблюдение появилось в сети несколько лет назад и было представлено длинным перечнем интернет-мемов. Когда я впервые услышал вопрос о кошках, то рассмеялся, а затем переформулировал его, чтобы проиллюстрировать некоторые проблемы деформации и материи», – писал автор исследования.

badfon.ru

Что такое жидкость

Жидкость определяется действием: исследуемое вещество должно иметь возможность изменить форму, чтобы поместиться в контейнере. Характеристикой действия является продолжительность. В реологии эта величина называется временем релаксации.

Рассматривая кошку, мы видим, что она может адаптировать свою форму к контейнеру, если дать ей достаточно времени. Таким образом она становится жидкой, если дать ей время для этого.

В реологии состояние вещества не является фиксированным свойством. Важно измерить время релаксации и понять, какие факторы на него влияют. Например, зависит ли время релаксации кошки от ее возраста? От уровня стресса? Или от типа контейнера?

«Число Деборы»

Чтобы определить каким является вещество (в т.ч. кошка), нужно сравнить 2 временных периода:

время релаксации; экспериментальное время, прошедшее с начала деформации под влиянием контейнера. Например, время, которое прошло с момента, когда кошка легла в раковину.

Время релаксации делят на экспериментальное время. Если результат больше 1, материал является относительно твердым. Если ниже, то жидким.

publicdomainpictures.net

Полученная величина называется «числом Деборы». Библейская жрица сказала, что в геологических масштабах времени («перед Богом») текут даже горы. В коротком временном промежутке люди наблюдают движение ледников с гор в долины.

Даже если время релаксации очень велико (дни, годы), то вещество признается жидким, если число Деборы меньше 1. И наоборот, если время релаксации очень мало (миллисекунды), а число Деборы велико, то исследуемое вещество – твердое.

Таким образом, признание кошки жидкостью или твердым телом, зависит от факторов, которые определяют обе значимые величины. И мы не можем дать на него однозначный ответ, поскольку не можем измерить каждый из факторов, влияющих на результат.

zoekdierenarts.nl

«Вопрос о том, являются ли кошки жидкостью, позволяет проиллюстрировать использование безразмерных чисел в реологии», – отметил исследователь. «Я надеюсь, что это заставит людей посмеяться, а затем подумать».

Сообщение Остроумные исследования в физике: жидкие кошки появились сначала на Информационно-аналитическое издание SM.News.