Почему нитки запутываются?
Почему нитки запутываются?
Каждый знает, что нитки часто запутываются, причем совершенно безнадежно! Запутываются лески, цепи, шнурки, шланги, все что угодно. Почему это происходит?
Точный ответ на этот вопрос нашли буквально 40 лет назад. Началось все с попыток рассчитать движение полимерных молекул. И здесь оказались очень успешными идеи академика Ильи Лившица. Оказывается, благодаря гибкости отдельные части полимерных нитей совершают практически независимые движения. Эти движения имеют много общего с хаотичным перемещением свободных частиц в газе, хотя есть и разница. И вот при определенных обстоятельствах, а именно в хорошем растворителе, полимерная нитка превращается в клубок.
Этими идеями воспользуемся и мы, чтобы посмотреть, как поведет себя наша нитка. Возьмем ее так, словно собираемся вдеть в иголку. Мы увидим, что благодаря упругости, потому что торчит только короткий кончик, угол на одном конце и угол на другом конце кусочка нитки жестко связаны друг с другом. Собственно, поэтому ее и удается вдеть в ушко иголки. Возьмем и немножко удлиним кусок нитки, удерживаемой между пальцами. Видите, что получилось? Провисание. Углы стали освобождаться от взаимной зависимости. Наконец, существует такая длина, при которой эти углы никак не связаны. Она очень важная физическая характеристика нити. Эта длина называется персистентной, то есть такой, при которой один угол перестает зависеть от другого. А это значит, что фрагменты единой нитки могут принимать случайное положение, в том числе возможно самопересечение нити. На плоскости это не приводит ни к чему: я ее потяну — она распутается. Но если движение происходит в трехмерном пространстве, то при блуждании в конце концов образуется узелок. Закономерно! Просто достаточно подождать некоторое время, и это обязательно произойдет. Таким образом, если нитка лежит в трехмерном пространстве, если у нее конечная гибкость и она начинает случайно изгибаться от разных воздействий, обязательно произойдет самопересечение, кончик войдет в петлю, а когда вы за этот кончик потянете, все запутается.
Поражает то, что такого типа ниток много (шнурки от ботинок и лески не в счет) — множество важных высокомолекулярных полимерных веществ, которые тоже представляют собой нитки. И с ними все эти процессы также происходят. К счастью, такие полимеры, как ДНК, в которой зашифрована наследственная информация о строительстве живого организма, свободны от запутывания. Двойная спираль ДНК, к счастью, жесткая, и поэтому с ней такого произойти не может.
Таким образом, нитки запутываются согласно закону природы. Если нитка гибкая, достаточно длинная, если она в трехмерном пространстве, то случайные движения ее фрагментов со 100 %-ной гарантией приведут к тому, что возникнут самопересечения и все запутается.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.