研究发明从微观到宏观存在普遍碎裂纪律

 
 
研究发明从微观到宏观存在普遍碎裂纪律  
 

白云石的扫描电镜图片：一种具有显著菱形布局的矿物。图片来历：NANO CREATIVE/SCIENCE SOURCE

也许立体主义是对的。克日，研究人员在美国《国度科学院院刊》上陈诉称，岂论是冰山照旧岩石，当一切都破碎时，它们的碎片往往像立方体。这一发明表白，从微观到宏观都存在普遍的碎裂纪律。

“这是纯数学、质料科学和地质学的完美团结，”未参加该研究的美国普林斯顿大学化学和生物工程师Sujit Datta说。

这一发明成立在匈牙利布达佩斯技能与经济大学数学家Gábor Domokos之前的事情基本上，Domokos在2006年辅佐证明白冈布茨的存在。冈布茨是一种宝石状的形状，只有一个不变和一个不不变均衡点。无论以任何角度将冈布茨安排在程度面上，它都可以自行回到其不变点，不像圆柱体可以停在本身的一端或一边。

随后的事情中，Domokos及其同事发明，被冲到下游的鹅卵石和被风吹来的沙粒这类实体，往往会被侵蚀成冈布茨形状，而不会到达抱负形状。“冈布茨是自然的一部门，但只是一个梦。”Domokos说。

Domokos团队转换了偏向——研究岩石是如何发生的。他们开始在计较机模仿中“支解”一个抽象立方体，要领是将50个二维平面以随机角度插入该立方体。这些平面将立方体切割成600000个碎片，平均而言，这些碎片自己就是立方体，也就是说，这些碎片有六个四边形，尽量任何单个的碎片不必然是立方体。这一功效使研究人员猜疑立方体大概是碎裂的配合特征。

研究人员试图通过实际丈量来证实这一预感。他们选择了匈牙利布达佩斯Hármashatárhegy山上一块暴露地面的白云石，并计较石头外貌缝隙中的极点数量。不管这些缝隙是自然风化的照旧工钱造成的，大部门缝隙都形成了方块状，是立方体的一个侧面，

最后，该团队建设了更强大的超等计较机来模仿三维质料在抱负状态下的割裂进程，就像一块岩石在各个偏向被同等地拉动。研究人员暗示，一般意义上，这种环境下形成的多面体碎片是立方体。

猜疑论者大概会指出，自然界中的很多对象并没有破裂创立方体。譬喻，云母等矿物脱完工薄片，包罗北爱尔兰巨人堤道在内的玄武岩岩层则碎裂成六角形柱。

该论文通讯作者之一、美国宾夕法尼亚大学地球物理学家Douglas Jerolmack说，这是因为真实的质料并不是他们在模仿中发明的抱负化状态，它们凡是包括有利于非立方粉碎的内部布局或特性。譬喻，云母脱完工薄片是因为它的某一个偏向弱于其垂直偏向。

“但从统计学平均意义上讲，岩石降生时只是立方体的恍惚阴影。”Jerolmack增补，这些发明可以辅佐水文学者预测地下缝隙中活动的流体，可能辅佐地质学家计较悬崖外貌危险岩石的巨细。

然而，一些人发明这项研究有点难以阐明。GFZ-德国地球科学研究中心地质学家Anne Voigtlander说：“你需要对地球外貌进程有一个抽象的理论概念，这样才气真正挖掘个中的寄义。对地质学家来说，有时很难领略它的代价，可能知道它合用于那里。”

Jerolmack暗示附和，从某种意义上说，这个功效更切合哲学而不是科学。他的团队从希腊哲学家柏拉图哪里得到了灵感：柏拉图将四种古典元素土、气、火和水一一关联到一个正多面体，巧妙地将地球与立方体毗连起来。这让人想起柏拉图关于窟窿的寓言。他提出了一种抱负化的形式，这对领略宇宙至关重要，但人们所看到的只是那种完美形式的扭曲影子。

相关论文信息： https://doi.org/10.1073/pnas.2001037117