A Skoltech matematikusok feltárták a legszokatlanabb természeti szerkezetek - kecses oszlopok, boltívek és egyéb építészeti elemek - amelyek gyakran találhatók a hegyekben - kialakulásának titkát, és eredményeiket közzétették a Tudományos Jelentésekben.
A Föld megjelenése szinte minden másodpercben megváltozik a kontinensek mozgása, a mélységben lévő sziklák keringése és az erózió különféle formái miatt. A bolygó arcának fő „szobrászai” nem az emberek, hanem a szél, a folyók, az esők, a gleccserek és más erők és jelenségek. Az elmúlt néhány évszázadban a tudósok több száz eróziós talajformát fedeztek fel, amelyek kialakításában tucatnyi különféle folyamat és tényező vesz részt.
Ezek közül a legszembetűnőbb és a legszokatlanabb a hegyekben látható óriási kőívek, hidak, oszlopok és egyéb összetett szerkezetek, homokkőből és más puha kőzetekből készültek. Megalakulásuk története az emberiség egyik legérdekesebb rejtélye volt, és sok tudatlan ember komolyan feltételezte, hogy õket az ókori civilizációk képviselõi, vagy akár az ûrből érkezõ „vendégek” szobrásztak.
Három évvel ezelőtt a prágai Károly Egyetem matematikusai rájöttek, hogy szobrászuk a szél volt, nem idegenek vagy ősi építészek. Megállapították, hogy ezek az oszlopok és boltívek a homokkő rétegekben a szél által lebontott homokszemcsék szokatlan önszerveződésének eredményeként jönnek létre, amelyek szorosabb egymáshoz tapadnak, mivel az ív vagy oszlop "megszületik".
Igor Ostanin, a Skoltech kutatója és munkatársai érdeklődtek cseh kollégáik felfedezésekor, amikor észrevették, hogy az általuk leírt jelenség nagyon hasonlít arra, ahogyan a legfejlettebb mérnökök és építészek manapság optimalizálják az ember alkotta oszlopok, boltívek és egyéb szerkezetek alakját és szerkezetét, ahol mind nagy szilárdságú, mind kis súly szükséges.
Nem szabad megjegyeznünk, hogy a modern iparban széles körben alkalmazzák a struktúrák optimális formáinak megtalálására szolgáló hasonló módszereket. Ezek a módszerek, az evolúciós szerkezeti optimalizálás, a hatástalan anyag fokozatos eltávolításán alapulnak. Ennek a hasonlóságnak a legszembetűnőbb eleme, hogy az anyag optimalizálás során történő eltávolítása szinte pontosan megegyezik az eróziós folyamat fizikájából következő kritériummal”- mondja Igor Ostanin, a Skoltech kutatója.
Ebből a feltételezésből Ostanin és kollégái matematikai képletek készítésével készítették a szél eróziójának folyamatát, és megkíséreltek egy "boltívot" építeni azzal, a homokkő képződés számítógépes modelljével.
Rendkívül egyszerű - a homokkő valójában sok szinte független kockaból állt, amelyek egy bizonyos erővel a szomszédokat nyomták meg. Ha ez az erő meghaladott egy bizonyos értéket, akkor a szél nem tudta mozgatni ezt a "kocka" helyét, különben egy bizonyos idő után eltűnt a rétegből.
Promóciós videó:
Az ezzel a modellel kísérletezve az orosz tudósok megerősítették cseh társaik megállapításait, és felfedtek számos fizikai alapelvet, amelyek magyarázzák az oszlopok és ívek születését. Legszélesebb formájukban meg tudták mutatni, hogy a szél egyfajta "számítógép" szerepet játszik, amely megpróbálja a homokkőréteget a lehető legkevesebb rugalmas alakváltozási energiává alakítani, nagyon fokozatosan és véletlenül eltávolítva a szerkezetből a leggyengébb elemeket.
Ez a folyamat kezdetben nagyon gyorsan megy végbe, de több száz év után, amikor egy oszlop vagy boltív alakja már megközelíti az ideált, az erózió hirtelen lelassul, mivel szinte minden "kocka" nagy erővel egymáshoz ragaszkodik. Ennek köszönhetően a valódi hegyi boltívek és oszlopok évekig több millió évig létezhetnek szinte ép formában.
Az ilyen következtetések, amint Ostanin megjegyzi, nemcsak a mérnökök és geológusok számára fontosak, hanem azok számára is, akik földönkívüli élet nyomait keresik. Most, amint az orosz matematikusok hangsúlyozzák, az ilyen struktúrák, amelyeket például fel lehet fedezni a Marson, elvileg nem tekinthetők a földön kívüli civilizációk nyomainak.
