حالا برای نخستین بار محققان این مسئله را حل کرده‌اند، که چرا گره بند کفش باز می‌شود. اما نکته جالب توجه این که مطالعه علاوه بر یافتن بهترین گره منجر به نتایجی شده است، که تقریبا می‌تواند همه جا کاربرد داشته باشد؛ از عمل جراحی تا داروی‌های جدید سرطان!!. «کالین آدامز» ریاضی دان از کالج ویلیامز در ماساچوست که در این مطالعه حاضر نبوده است، می‌گوید:« آن‌ها مسئله باز شدن همیشگی گره‌ها را حل کرده‌اند».
این‌ها چیزهایی هستند که ما در باره بند کفش‌ها می‌دانیم؛ گره‌های بادبانی تقریبا بهتر از گره مادربزرگی دوام می‌آورد و هر دو مثل گره خرگوشی هستند اما گره مادربزرگی تمایل دارد به پهلو بچرخد، در حالتی که یک حلقه به بالا و یکی رو به پایین است. ( اگر هنوز سردرگم هستید، این ویدئوی تد را ببینید).
گره مادربزرگی
برای فهمیدن این‌که چرا حتی بهترین گره‌ها هم باز می‌شوند، « اولیور او ریلی» مهندس مکانیک از دانشگاه برکلی کالیفرنیا و همکارانش یک داوطلب را روی تردمیل بردند. آن‌ها از او خواستند از گره شل تر مادربزرگی استفاده کند، تا محققان شانس بهتری برای دیدن گشوده شدن آن داشته باشند. همچنین یک شتاب سنج به پای این داوطلب بسته شد تا محققان شتاب و نیروی جاذبهای که گره در هر گام تحمل می‌کند، را به دست بیاورند.
با استفاده از ویدئوی صحنه آهسته محققان دو مرحله در سرخوردن گره را کشف کردند؛ باز شدن تدریجی با هر گام و سپس فروپاشی ناگهانی در یک لحظه. در وقتی گره شروع به باز شدن می‌کند، این رخداد در دو گام اتفاق می‌افتد. همچنین محققان از شتاب جاذبهای که گره بند کفش بر اثر بالا و پایین رفتن پا تحمل می‌کند، شگفت زده شدند،چون بیشتر از شتاب جاذبهای است که هر قطار مرگ یا رولرکوستر ایجاد می‌کند.
گام برداشتن کیدی است. مثلا یک گره مشخص تنها در 15 متر را رفتن فرو می‌پاشد، اگر شخص پایش را روی زمین بکوبد یا در حالی که لبه میز نشسته پاهایش را تاب بدهد. بر اساس نتایج این تحقیق که در ژورنال Proceedings of the Royal Society منتشر شده است، هیچ یک از این دو به تنهایی برای باز شدن گره کافی نیستند. « ما توانستیم ببینیم که تاثیر جمعی این دوعامل باعث باز شدن گره کفش می‌شود و برای این کار به هر دو نیاز است». این را او ریلی می‌گوید.
گره بادبانی
محققان سپس آزمایشی را طراحی کردند تا ببیند باز شدن هر گره چقدر زمان می‌برد و این فرآیند در هر گره چقدر طول می‌کشد. آن‌ها با داشتن بودجه خرید بند کفش و قرض کردن تجهیزات آزمایشگاهی در آخر هفته محققان یک آونگ مکانیکی ساختند که به یک صفحه ضربه می‌زد. نوسان آونگ تقریبا مثل نوسان حرکات پا و ضربه شبیه برخورد کفش به زمین در حین راه رفتن بود. این آونگ با بند کفشی بازی می‌کرد که وزنه‌هایی به انتهایش بسته شده و این وزنه‌ها برای شبیه‌سازی میزان کشش در گره کفش دونده‌ها اضافه شد بود. گروه از چینش کنترل شده برای محاسبه روند لیز خوردن بند کفش برای هر مدل گره استفاده کردند.
این آزمایش هم مشاهدات تردمیل را تایید کردند؛ هر دو گره در روندی تدریجی لیز خورده و از هم می‌پاشند. در نهایت وقتی گره‌ها به اندازه کافش شل شدند، در یک فرآیند ناگهانی وبا سرعت زیاد از هم می‌پاشند. گره ملوانی در نیمی از دفعات از هم پاشید و گره مادربزرگی تقریبا در همه مواقع. اما با این‌که محققان می‌دانستند که یک گره ارتجاعی‌تر و مقاوم‌تر است، نمی‌توانستند،دلیلش را توضیح دهند. این ممکن است به دلیل فشار متقابل بندها به هم باشد یا مربوط به گره و کشش گره. آدامز می‌گوید:« اگر شما واقعا بتوانید پیش‌بینی کنید که کی یک گره فرو می‌پاشد، تاثیری فراتر از بند کفش خواهد داشت». این می‌تواند در زمینه گره‌های استفاده شده در تجهیزات جراحی و خود جراحی، در قایق‌ها در کوه‌نوردی و … کاربرد داشته باشد. اما گره‌ها همچنین در مقیاس میکروسکوپی وجود دارند؛ دی‌ان‌ای در هنگام کپی کردن خودش گره خورده و سپس گرهش باز می‌شود. محققان در حال حاضر به دنبال استفاده از این خاصیت برای تولید دارو‌هایی هستند که رشد تومورها را کند می‌کند. در حقیقت این داروها عمر گره‌ها را بیشتر کرده و و فرآیند کپی کردن دی‌ان‌ای جهش یافته و سرطانی را کند خواهد کرد. نتایج این تحقیق علاوه بر حل کردن و پاسخ دادن به یک سوال قدیمی می‌تواند در زمینه‌های دیگر مثل درمان سرطان وژنتیک هم کاربرد داشته باشد.
No tags for this post.