Els geofísics confirmen la teoria de Plató: la terra està formada per cubs

Totes Les Novetats

Plató, el filòsof grec que va viure al segle V a.C., creia que l'univers estava format per cinc tipus de matèria: terra, aire, foc, aigua i cosmos. Cadascun va ser descrit amb una geometria particular, una forma platònica. Per a la terra, aquesta forma era el cub.

Giant’s Causeway, Joel Nevius

La ciència s’ha anat avançant constantment més enllà de les conjectures de Plató, mirant en canvi a l’àtom com a element bàsic de l’univers. Tot i això, Plató sembla haver estat en alguna cosa, segons han descobert els investigadors.


En un nou document al Actes de l'Acadèmia Nacional de Ciències , un equip de la Universitat de Pennsilvània, la Universitat de Tecnologia i Economia de Budapest i la Universitat de Debrecen utilitzen matemàtiques, geologia i física per demostrar que la forma mitjana de les roques a la Terra és un cub.

'Plató és àmpliament reconegut com la primera persona que va desenvolupar el concepte d'un àtom, la idea que la matèria es compon d'algun component indivisible a la menor escala'. diu Douglas Jerolmack, geofísic del Departament de Ciències de la Terra i del Medi Ambient de Penn’s School of Arts & Sciences i el Departament d’Enginyeria Mecànica i Mecànica Aplicada de l’Escola d’Enginyeria i Ciències Aplicades. “Però aquesta comprensió només era conceptual; res de la nostra comprensió moderna dels àtoms no deriva del que Plató ens va dir.

“L’interessant aquí és que el que trobem amb la roca o la terra és que hi ha alguna cosa més que un llinatge conceptual de Plató. Resulta que la concepció de Plató sobre l’element terra constituït per cubs és, literalment, el model estadístic mitjà de la terra real. I això és al·lucinant ”.

La troballa del grup va començar amb models geomètrics desenvolupats pel matemàtic Gábor Domokos de la Universitat de Tecnologia i Economia de Budapest, el treball del qual va predir que les roques naturals es fragmentarien en formes cúbiques.


'Aquest document és el resultat de tres anys de treball i pensament seriós, però torna a una idea fonamental', diu Domokos. “Si adopteu una forma polièdrica tridimensional, talleu-la aleatòriament en dos fragments i, a continuació, talleu aquests fragments una i altra vegada, obtindreu un gran nombre de formes polièdriques diferents. Però en un sentit mitjà, la forma resultant dels fragments és un cub ”.

Domokos va arrencar dos físics teòrics hongaresos: Ferenc Kun, expert en fragmentació, i János Török, expert en models estadístics i computacionals. Després de discutir el potencial del descobriment, diu Jerolmack, els investigadors hongaresos van portar la seva troballa a Jerolmack per treballar junts en les qüestions geofísiques; en altres paraules, 'Com permet que la natura passi això?'


'Quan vam portar això a Doug, va dir:' Això és un error, o això és gran ', recorda Domokos. 'Hem treballat cap enrere per entendre la física que resulta en aquestes formes'.

Fonamentalment, la pregunta que van respondre és quines formes es creen quan les roques es trenquen en trossos. Sorprenentment, van trobar que la conjectura matemàtica bàsica uneix processos geològics no només a la Terra, sinó també al voltant del sistema solar.

'La fragmentació és aquest procés omnipresent que està triturant materials planetaris', diu Jerolmack. “El sistema solar està ple de gel i roques que es trenquen sense parar. Aquest treball ens dóna una signatura d’aquest procés que no havíem vist mai ”.

Part d’aquesta comprensió és que els components que es desprenen d’un objecte anteriorment sòlid han d’encaixar sense espais buits, com un plat caigut a punt de trencar-se. Resulta que l’única de les anomenades formes platòniques —poliedres amb costats iguals de longitud— que s’ajusten sense espais són cubs.


'Una cosa que hem especulat al nostre grup és que, molt possiblement, Plató va mirar un aflorament de roca i, després de processar o analitzar la imatge inconscientment a la seva ment, va conjecturar que la forma mitjana és una mena de cub', diu Jerolmack.

'Plató era molt sensible a la geometria', afegeix Domokos. Segons la tradició, la frase 'Que ningú ignorant de la geometria entri' es va gravar a la porta de l'Acadèmia de Plató. 'Les seves intuïcions, recolzades pel seu ampli pensament sobre la ciència, poden haver-lo portat a aquesta idea sobre els cubs', diu Domokos.

Per comprovar si els seus models matemàtics eren certs per naturalesa, l'equip va mesurar una gran varietat de roques, centenars que van recollir i milers més de conjunts de dades prèviament recollits. Independentment de si les roques havien estat resistides naturalment a partir d’un gran aflorament o haguessin estat dinamitades pels humans, l’equip va trobar un bon ajustament a la mitjana cúbica.

No obstant això, existeixen formacions rocoses especials que semblen trencar la 'regla' cúbica. La Giant’s Causeway a Irlanda del Nord, amb les seves columnes verticals elevades, n’és un exemple, format per l’inusual procés de refredament del basalt. Aquestes formacions, encara que rares, segueixen englobades per la concepció matemàtica de la fragmentació de l’equip; només s’expliquen mitjançant processos fora del comú en el treball.

Un món desordenat i fascinant

Boulders a Nova Zelanda, Christoph Theisinger

'El món és un lloc desordenat', diu Jerolmack. 'Nou vegades de cada deu, si una roca es trenca o s'esgota o esqueixa (i normalment aquestes forces succeeixen juntes), s'acaba amb fragments que, de mitjana, tenen formes cúbiques. Només si teniu una condició d’estrès molt especial obteniu una altra cosa. La terra no ho fa sovint '.

MÉS: El ‘Cinquè estat de la matèria’ del Regne Quàntic s’observa a l’espai per primera vegada

Els investigadors també van explorar la fragmentació en dues dimensions o sobre superfícies primes que funcionen com a formes bidimensionals, amb una profunditat significativament menor que l’amplada i la longitud. Allà, els patrons de fractura són diferents, tot i que encara es manté el concepte central de dividir polígons i arribar a formes mitjanes previsibles.

'Resulta que en dues dimensions és gairebé igual que tingueu un rectangle o un hexàgon', diu Jerolmack. “No són autèntics hexàgons, però són l’equivalent estadístic en sentit geomètric. Pots pensar-ho com a esquerdes de pintura; actua una força per separar la pintura per igual de diferents costats, creant una forma hexagonal quan s’esquerda ”.

A la natura, es poden trobar exemples d’aquests patrons de fractures bidimensionals a les capes de gel, fangs assecants o fins i tot a l’escorça terrestre, la profunditat de la qual és molt superior a la seva extensió lateral, cosa que li permet funcionar de forma bidimensional de facto. material. Abans se sabia que l’escorça terrestre es va fracturar d’aquesta manera, però les observacions del grup donen suport a la idea que el patró de fragmentació resulta de la tectònica de plaques.

Identificar aquests patrons a la roca pot ajudar a predir fenòmens com ara els perills de caiguda de roca o la probabilitat i la ubicació de fluxos de fluids, com ara petroli o aigua, a les roques.

Per als investigadors, trobar allò que sembla ser una regla fonamental de la natura que emergeix de coneixements mil·lenaris ha estat una experiència intensa però satisfactòria.

RELACIONATS: El disseny innovador del panell solar 3D augmenta l’absorció de llum en un 125%, un possible canvi de joc

'Hi ha molts grans de sorra, còdols i asteroides per aquí, i tots ells evolucionen fent xips d'una manera universal', diu Domokos, que també és co-inventor del Gömböc, la primera forma convexa coneguda amb el mínim nombre (només dos) de punts d’equilibri estàtics. El xip per col·lisions elimina gradualment els punts d’equilibri, però les formes s’aturen per convertir-se en un Gömböc; aquest últim apareix com un punt final inabastable d’aquest procés natural.

El resultat actual mostra que el punt de partida pot ser una forma geomètrica similar: el cub amb els seus 26 punts d’equilibri. 'El fet que la geometria pura proporcioni aquests suports per a un procés natural omnipresent em dóna felicitat', diu.

COMPROVAR: El misteri de 50 anys de Hawking sobre caure en forats negres finalment s’ha resolt

'Quan agafeu una roca a la natura, no és un cub perfecte, però cadascun és una mena d'ombra estadística d'un cub', afegeix Jerolmack. “Recorda l’al·legoria de Plató de la cova. Va plantejar una forma idealitzada que era essencial per entendre l'univers, però tot el que veiem són ombres distorsionades d'aquesta forma perfecta '.

Font: Universitat de Pennsilvània

COMPARTEIX aquest avanç amb els amics a les xarxes socials ...