Даже под капельку кофе
можно подвести
научную основу
(универсальность)
В наши лютые российские зимы, смотря на причудливо-корявые узоры льда на стекле, мы не задумываемся о том, что эти узоры связаны с областью исследований в физике и математике и известны, исключительно физикам же и математикам, как универсальность.
Давайте представим себе игру, похожую на тетрис, только из кубиков, которые падают, как придется (в случайном порядке).
Мы могли ожидать, что если кубики сыпятся «с неба» случайно, то поверхность будет гладкой, как песочек на пляже, но нет! Мы получаем зубчатые башенки, где высокая башня может стоять рядом с глубокой впадиной или другой высокой башней (вероятность одинаковая).
Это не слишком похоже на узор на стекле.
Смыслом написанного мной выше научного бреда было показать, что случайность не означает единообразие, а беспорядочное падение кубиков представляет собой их скопления, которые похожи на зубчатые башенки.
И как же все это связано с кофе?!!!
Случалась ли с вами неловкая ситуация, когда несколько капель кофе Блюз оказывались по неосторожности пролитыми на стол? Наверняка, случалась. А заметили ли вы, какой формы стало пятно после высыхания? Почему происходит именно так?
Дело в том, что в 1997 году группе физиков стало интересно: «А почему же при высыхании, кофейное пятно образует кольцо!?».
Вот такие задачи ныне интересуют наших физиков.
В порыве разгадать эту тайну они выясняют, что жидкость пятна, высыхая (испаряясь) от центра устремляется к краю капли, захватывая кофейные частицы вместе с собой. Капля начинает выравниваться. В конце концов, остаётся тонкое кольцо.
Оказалось, что причина того, что кофейная капля образует кольцо, заключается в форме кофейной частицы. Под микроскопом мы с вами видим маленькие круглые кофеинки. А если мы посмотрим в приближении на кофейный край, то увидим, что частицы скользят друг мимо друга, как кубике в нашем «тетрисе».
Также было обнаружено, что если заменить круглые частицы кофе на более удлиненные, как овалы, то увидим мы совершенно другую картинку. Вместо кольца мы получим сплошное пятно.
В одном случае мы получаем кольцо, а в другом – сплошное пятно. Так почему же форма частицы так сильно меняет общую картину?
И чтобы понять, почему овальные частицы ведут себя иначе, мы снова сыграем в «тетрис», только немного изменим правила игры.
В прошлый раз нам было необходимо много кубиков, чтообы заполнить глубокую щель между башенками. С измененными правилами мы можем закрыть щель одним кубиком (блоком). Очень быстро, разница в высоте между башнями начинают выравниваться. Вместо зубчатых башенок в обычном Тетрисе, мы видим более гладкую поверхность.
Это гораздо более похоже на узор на лобовом стекле
А вот и суть. В то время как круглые частицы ведут себя как кубики обычного Тетриса, частицы овальной формы ведут себя так же, как кубики (блоки) тетриса с измененными правилами.
В тот момент, когда движущиеся овальные частицы кофе касаются неподвижных, они залипают на месте. Вместо зубчатых горизонтов мы получаем этот швейцарский сыр.
Таким образом, мы с вами выяснили, как же так получается, что высохшая кофейная капля образует кольцо, и увидели, что процесс этот сравним с образованием узоров на стекле (заодно выяснили, как образовываются и они). Возможно, эта информация покажется кому-то познавательной и интересной.