Fyzika vysvětluje, proč jsou vaše vánoční svítidla zamotaná

24. 12. 2021 – 11:01 | Příroda | Pavel Jégl | Diskuze:

Fyzika vysvětluje, proč jsou vaše vánoční svítidla zamotaná
zdroj: Profimedia

Matka příroda nemá v lásce pořádek. Kdepak řád, dává přednost chaosu. Proto život mnohdy připomíná boj s chaosem, vědecky řečeno – s rostoucí mírou neurčitostí.

Důkazem může být třeba vaše snaha rozplést kabel s vánočními svíčkami. Bývá to jedna z nejsvízelnějších vánočních činností, která zpravidla vyžaduje pořádnou dávku trpělivosti a pevné nervy.

Lámete si přitom hlavu s tím, jak je možné, že je kabel se světýlky, který jste před rokem pečlivě a systematicky uložili, tak zapletený? Odpověď poskytuje fyzika.

Chaos, kam se podíváš

Pro entropii, tedy neuspořádanost v izolovaném systému, ať už jí je mikroskopický svět, Země, vesmír, anebo plechovka s vánočními svítidly, platí, že se v závislosti na čase neustále zvyšuje. Neuspořádanost postupuje směrem k chaosu. Dá se to popsat i tak, že pokud někde kolem nás vzniká pořádek, tak je to na úkor toho, že jinde vzniká ještě větší nepořádek.

Na entropii můžeme pohlížet jako na molekulární neuspořádanost. Setkáváme se s ní však v denním životě, třeba na svém pracovní stole. Anebo u vánočních světýlek. Všechny tyto typy neuspořádanosti se dají (aspoň zčásti) popsat pomocí matematických vzorců (přehledně tady).

Neuspořádanost zevrubně zkoumali v roce 2007 Dorian Raymer a Douglas Smith z katedry fyziky Kalifornské univerzity v San Diegu. Vkládali do různých bubnů šňůry různých délek. Potom bubny otáčeli různou rychlostí. Přitom sledovali uzly, které na provázcích vznikaly.

Ve studii nazvané „Spontánní zauzlení rozvířené šňůry“, publikované ve vědeckém magazínu PNAS, prozkoumali a matematicky popsali závislost tvorby uzlů na rychlosti rotace bubnu a její době, na rozměrech bubnu, pevnosti šňůry a dalších parametrech.

A komu tím prospějete, co?

Vědci dospěli ke dvěma základním předpokladům vysoké entropie (zauzlovanosti). Prvním je délka provázků 46 centimetrů a vyšší, druhým dostatek prostoru v bubnu a třetím vyšší rychlost rotace a její delší doba.

První předpoklad vánoční světýlka splňují – jsou delší než 46 centimetrů. Omezit však můžete druhý a třetí – tím, že světýlka umístíte do co nejtěsnější krabice a budete s nimi citlivě a minimálně manipulovat, ke stromku je přenesete jako svátost oltářní.

Nasnadě je ještě otázka, k čemu je takový výzkum dobrý?

Svérázné chování provázků v krabičce se netýká jen pátrání po fyzikálních zákonitostech vtěsnaných do matematických vzorců, upozorňuje Alfredo Carpineti v magazínu IFL Science. Poznatky z entropie pomáhají například pochopit zauzlování genetického materiálu virů, anebo vysvětlit, proč se nezauzluje pupeční šňůra v děloze.

Zdroje:
PNAS, IFL Science

Nejnovější články