Lordul Kelvin s-a înșelat? Teoria greșită, veche de 150 de ani, care îi pune pe gânduri pe colegii săi matematicieni

Dacă în ceea ce privește termodinamica, dinamica fluidelor, electronica, evoluția și ciclul de viață al stelelor, analiza asimptotică a funcțiilor și energia cinetică, la care se adaugă nenumărate alte descoperiri în domeniul ingineriei, celebrul Lord Kelvin pare a fi un neîntrecut savant, atunci când vine vorba de matematică, cunoscutul fizician pare „neajutorat”. Cel puțin așa s-ar putea crede la 150 de ani distanță de teoria care l-a făcut celebru. O teorie a „helicoizilor izotropi” care pare a fi… greșită.

În 1871, Lordul Kelvin, al cărui nume real era William Thompson, a lansat teoria potrivit căreia un obiect de o anumită formă – un „helicoid izotrop” – ar trebui să se rotească în mod natural atunci când este aruncat într-un fluid.

• Test de cultură generală. Ce este entropia?
• Pentru prima dată, fizicienii au „încurcat” doi atomi în mișcare, validând o teorie cuantică

Fizicianul, de naționalitate irlandeză, a descris în amănunt, cum ar trebui să arate, în opinia sa, respectiva formă.

Prea convingătoare pentru a fi testată

Nu mai puțin de 150 de ani, teoria sa, referitoare la helicoizii izotropi, a fost susținută ca o ilustrare elegantă a puterii analizei de simetrie.

De fapt, ideea a fost atât de convingătoare încât nimeni nu a avut curiozitatea să o testeze. Asta până nu demult când o echipă de matematicieni victorieni a decis să pună în practică teoria lordului. Nu mică le-a fost surpriza când au constatat că marele fizician se înșelase.

Uite rotația, nu e rotația!

„Deși analiza de simetrie indică faptul că particula ar trebui să înceapă să se rotească odată intrat în mediul fluid, nu am detectat nicio cuplare de rotație. Acest lucru ne îndreptățește să ne punem întrebarea dacă nu cumva argumentul inițial al lui Lord Kelvin este unul greșit”, susțin membrii echipei de matematicieni într-o lucrare științifică, publicată în Physical Review Fluids.

Urmând instrucțiunile lui Lord Kelvin, echipa a imprimat în 3D cinci helicoizi izotropi mici – un fel de sfere cu „aripioare”, plasate strategic pe o suprafață, la unghiuri de 90 și 45 de grade față de cercul central.

Forma obținută din asocierea celor cinci helicoizi ar fi trebuit să aibă proprietatea de a părea aceeași, indiferent de unghiul din care era privită. Chiar dacă au încercat să modifice atât dimensiunea, cât și formele „aripioarelor”, matematicienii nu au reușit să ajungă la rezultatul propus de Lordul Kelvin. În cele din urmă, s-au lăsat păgubași, nu înainte de a decreta, ce-i drept cu caracter de… supoziție, că este foarte posibil ca fizicianul să se fi înșelat în 1871 când a lansat teoria.

Practica ne omoară…

Conform ipotezei inițiale a lui Kelvin, ceea ce ar fi trebuit să se întâmple atunci când helicoidul a fost aruncat în lichid, era o mișcare imediată de rotație a acestuia, motivată de faptul că forma sa particulară interacționa cu dinamica fluidului care îl înconjura. Teoria ca teoria, numai că practica, bat-o vina, a fost cea care i-a omorât teoria.

Ceea ce s-a întâmplat de fapt atunci când helicoidul a fost aruncat în lichid în cadrul experimentului pus la cale de matematicieni a fost taman pe dos față de cele menționate de lord. Helociodul a căzut pe fundul vasului, fără a se roti deloc.

A știut că se înșeală?

„În manuscrisul lui Kelvin, el descrie în mod explicit cum să fabrice un helicoid izotrop, inclusiv materiale de utilizat, sugerând că el a creat unul”, a declarat Greg Voth, lider al studiului, citat de Ifl Science.

„Presupun, a continuat matematicianul, că Kelvin și alții au fabricat de atunci helicoizi izotropi și au observat că cuplarea măsurată translație-rotație este determinată de limite privind calitatea fabricației și, prin urmare, nu și-au publicat măsurătorile”.

Citește și:

Omul care a revoluţionat matematica. Cum a reuşit Leonhard Euler să schimbe ştiinţele exacte – VIDEO

Descoperă Acum: O tăbliţă veche de lut babiloniană poate schimba matematica. Elon Musk vrea să lege creierul uman de computere. Cea mai periculoasă armă a dictatorului nord-coreean Kim Jong-un

Savanții britanici au reușit să pună în funcțiune un reactor de fuziune la care lucrau de șapte ani