การขยำ กระดาษที่ถูกบดเป็นลูกบอลและโยนลงในถังขยะ ส่วนหน้าของรถเสียรูปทรงจากการชนและเปลือกโลกที่ค่อยๆก่อตัวเป็นภูเขา ตลอดหลายล้านปีมีอะไรที่เหมือนกันโดยทั้งหมดอยู่ในกระบวนการทางกายภาพที่เรียกว่าการขยำ ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อแผ่นวัสดุที่ค่อนข้างบางซึ่งมีความหนาน้อยกว่าความยาวหรือความกว้างมากต้องพอดีกับพื้นที่ขนาดเล็กกว่า
และในขณะที่มันเป็นเรื่องง่ายที่จะจินตนาการว่าการขยำเป็นเพียงแค่ความระส่ำระสาย นักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาเรื่อง การขยำ ได้ค้นพบว่ามันไม่มีอะไรนอกจากสิ่งนั้น ในทางตรงกันข้ามการขยำกลายเป็นกระบวนการที่คาดเดาได้และทำซ้ำได้ซึ่งควบคุมโดยคณิตศาสตร์ ความก้าวหน้าครั้งล่าสุดในการทำความเข้าใจเรื่องการขยำคือบทความที่ตีพิมพ์เมื่อเร็วๆนี้
ในเนเจอร์คอมมิวนิเคชั่นส์ นักวิจัยได้อธิบายถึงแบบจำลองทางกายภาพสำหรับสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อกระดาษแผ่นบางถูกขยำ คลี่ออกและขยำใหม่ ตั้งแต่อายุยังน้อยทุกคนคุ้นเคยกับการขยำกระดาษให้เป็นก้อนจากนั้นคลี่ออกและมองดูเครือข่ายที่ซับซ้อนของรอยพับที่เกิดขึ้น คริสโตเฟอร์ ไรครอฟต์ ผู้เขียนบทความที่เกี่ยวข้องที่เขาได้อธิบายไว้
เขาเป็นรองศาสตราจารย์ในโรงเรียนวิศวกรรมศาสตร์และวิทยาศาสตร์ประยุกต์ จอห์น อัล พอลสัน ที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดและเป็นหัวหน้ากลุ่มไรครอฟต์สำหรับการคำนวณทางวิทยาศาสตร์ และการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์โดยผิวเผินนี่ดูเหมือนเป็นกระบวนการสุ่มที่ไม่เป็นระเบียบ คุณอาจคิดว่ามันยากที่จะคาดเดาอะไรได้เลยกับสิ่งที่เกิดขึ้น
สมมติว่าตอนนี้คุณทำขั้นตอนนี้ซ้ำขยำกระดาษอีกครั้งแล้วคลี่ออก คุณจะได้รอยพับมากขึ้นไรครอฟต์เขียนในอีเมล อย่างไรก็ตามคุณจะไม่เพิ่มจำนวนเป็น 2 เท่า เพราะรอยพับที่มีอยู่ได้ทำให้กระดาษอ่อนลงแล้วและช่วยให้พับได้ง่ายขึ้นในครั้งที่ 2 ความยาวรวมของรอยพับเท่ากับระยะทาง แนวคิดดังกล่าวเป็นพื้นฐานของการทดลองที่ดำเนินการเมื่อหลายปีก่อน
โดยผู้เขียนอีกคนหนึ่งของหนังสือพิมพ์นี้คืออดีตนักฟิสิกส์ ฮาร์วาร์ด ชามูเอล รูบินสไตน์ ซึ่งปัจจุบันอยู่ที่มหาวิทยาลัยฮิบรูแห่งเยรูซาเล็มและนักศึกษาของเขา ตามที่ไรครอฟต์อธิบายรูเบนสไตน์และทีมของเขาขยำแผ่นบางๆซ้ำๆและวัดความยาวรวมของรอยพับบนกระดาษ ซึ่งพวกเขาเรียกว่าระยะทาง
โดยงานวิจัยดังกล่าวได้อธิบายไว้ในรายงานประจำปี 2018 นี้ ไรครอฟต์กล่าวว่าพวกเขาพบว่าการเพิ่มขึ้นของระยะทางนั้นสามารถทำซ้ำได้อย่างน่าทึ่ง และแต่ละครั้งการสะสมไมล์ใหม่จะน้อยลงเล็กน้อยเนื่องจากแผ่นงานนั้นอ่อนแอลงเรื่อยๆ การค้นพบดังกล่าวทำให้ชุมชนฟิสิกส์นิ่งงัน และโจวาน่า อันเดรเยวิค ผู้สมัครระดับปริญญาเอกของไรครอฟต์และฮาร์วาร์ด
โจวาน่าต้องการที่จะเข้าใจว่าเหตุใดการย่นจึงมีพฤติกรรมเช่นนั้น ไรครอฟต์กล่าวว่าเราพบว่าวิธีสร้างความคืบหน้าไม่ได้เน้นที่รอยพับ แต่ให้มองที่ด้านที่ไม่เสียหายซึ่งอยู่ในรอยพับไรครอฟต์กล่าว อันเดรเยวิค หัวหน้าผู้เขียนรายงานประจำปี 2021 อธิบายทางอีเมลว่าในการทดลองไมลาร์แผ่นฟิล์มบางๆที่ยู่ยี่คล้ายกับกระดาษ ซึ่งจะถูกขยำอย่างเป็นระบบหลายครั้ง
จึงทำให้เกิดรอยยับใหม่ๆทุกครั้งที่ทำซ้ำๆ ในระหว่างการย่นกระดาษถูกทำให้แบนอย่างระมัดระวังและสแกนโปรไฟล์ความสูงโดยใช้เครื่องมือที่เรียกว่าโปรฟิโลมิเตอร์ โดยโพรฟิโลมิเตอร์ทำการวัดแผนที่ความสูงทั่วพื้นผิวของแผ่น ซึ่งช่วยให้เราสามารถคำนวณและแสดงภาพตำแหน่งของรอยยับได้ เนื่องจากรอยพับอาจยุ่งเหยิงและไม่สม่ำเสมอ
เขาจึงสร้างข้อมูลที่มีเสียงซึ่งระบบอัตโนมัติของคอมพิวเตอร์อาจเข้าใจได้ยากเพื่อแก้ไขปัญหานั้นอันเดรเยวิคแกะลายรอยพับด้วยมือบนกระดาษ 24 แผ่นโดยใช้แท็บเล็ตพีซี อะโดบีอิลลัสเตรเตอร์และโฟโตชอป นั่นหมายถึงการบันทึกทั้งหมด 21,110 แง่มุมตามรายละเอียดบทความล่าสุดของนิวยอร์กไทมส์
ต้องขอบคุณแรงงานของอันเดรเยวิคและการวิเคราะห์รูปภาพ ทำให้เราสามารถดูการกระจายของขนาดหน้าตัดได้ในขณะที่การขยำคืบหน้าไปไร ครอฟต์อธิบายพวกเขาพบว่าการกระจายขนาดสามารถอธิบายได้ด้วยทฤษฎีการกระจายตัว ซึ่งพิจารณาว่าวัตถุตั้งแต่หิน เศษแก้วและเศษหินภูเขาไฟแตกออกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย
เมื่อเวลาผ่านไปอย่างไร นี่คือบทความล่าสุดจากนิตยสารน้ำแข็งที่ใช้กับภูเขาน้ำแข็ง ไรครอฟต์กล่าวว่าทฤษฎีเดียวกันนี้สามารถอธิบายได้อย่างแม่นยำว่าด้านต่างๆของกระดาษที่ยับยู่ยี่จะแตกสลายไปตามกาลเวลาเมื่อเกิดรอยพับมากขึ้น เรายังสามารถใช้มันเพื่อประเมินว่าแผ่นจะอ่อนลงหลังจากการขยำอย่างไร
และด้วยเหตุนี้จึงอธิบายว่าการสะสมไมล์ช้าลงได้อย่างไร ซึ่งช่วยให้เราสามารถอธิบายผลลัพธ์ของสเกลลอการิทึมที่พบในการศึกษาปี 2018 ได้เชื่อว่าทฤษฎีการแยกส่วนให้มุมมองเกี่ยวกับปัญหาและเป็นประโยชน์อย่างยิ่งในการจำลองการสะสมของความเสียหาย เมื่อเวลาผ่านไปไรครอฟต์กล่าว ทำไมทฤษฎีครัมเพิลถึงมีความสำคัญ
การได้รับข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับการขยำอาจมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อสิ่งต่างๆในโลกสมัยใหม่ ไรครอฟต์กล่าวว่าหากคุณกำลังใช้วัสดุในโครงสร้างใดๆ สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจคุณสมบัติการพังทลายของมัน ในหลายๆสถานการณ์สิ่งสำคัญคือต้องทำความเข้าใจว่าวัสดุจะทำงานอย่างไรภายใต้การบรรทุกซ้ำๆ
ตัวอย่างเช่น ปีกเครื่องบินสั่นขึ้นและลงหลายพันครั้งตลอดอายุการใช้งาน การศึกษาของเราเกี่ยวกับการขยำซ้ำๆสามารถมองได้ว่าเป็นระบบแบบจำลองสำหรับความเสียหายของวัสดุ เราคาดว่าองค์ประกอบหลักบางประการในทฤษฎีของเราเกี่ยวกับการที่วัสดุอ่อนแอลงจากการแตกหัก รอยยับเมื่อเวลาผ่านไป ซึ่งอาจมีอะนาล็อกในวัสดุประเภทอื่นๆ
และบางครั้งการขยำก็อาจใช้เทคโนโลยีได้ ไรครอฟต์สังเกตว่าแผ่นกราฟีนที่ยับยู่ยี่ได้รับการเสนอแนะว่า มีความเป็นไปได้สำหรับการผลิตอิเล็กโทรดประสิทธิภาพสูงสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน นอกจากนี้ทฤษฎีรอยย่นยังให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับปรากฏการณ์ทุกประเภท ตั้งแต่การกางปีกของแมลงและการรวมตัวกันเป็นนิวเคลียสของเซลล์ได้อย่างไร
ดังที่บทความในนิวยอร์กไทมส์ในปี 2018 ได้บันทึกไว้ว่าเหตุใดวัตถุบางอย่างจึงยับยู่ยี่ ซึ่งตรงข้ามกับการแตกเป็นชิ้นเล็กๆจำนวนมาก อันเดรเยวิคอธิบายว่ากระดาษและวัสดุอื่นๆที่ยับยู่ยี่มีลักษณะพิเศษที่ยืดหยุ่นและงอได้ง่าย ดังนั้นจึงไม่น่าจะแตกหักอันเดรเยวิคอธิบาย อย่างไรก็ตามวัสดุแข็ง เช่น หินหรือแก้วไม่โค้งงอได้ง่ายและด้วยเหตุนี้จึงแตกตามแรงอัด
เราจะบอกว่าการขยำและการทำให้แตกเป็นกระบวนการที่แตกต่างกันมาก แต่ก็มีบางอย่างที่คล้ายคลึงกันที่เราสามารถรับรู้ได้ ตัวอย่างเช่น การขยำทั้ง 2 อย่าง รวมถึงการแตกเป็นกลไกในการคลายความเครียดในวัสดุ แนวคิดของรอยพับที่ปกป้องส่วนอื่นๆของแผ่นงานจากความเสียหายหมายถึงความเสียหายที่เกิดเฉพาะบริเวณสันที่แคบมากๆในนั้น
อันที่จริงจุดยอดแหลมและสันที่เกิดขึ้นเมื่อแผ่นยับยู่ยี่เป็นพื้นที่ที่มีการยืดออกในแผ่น ซึ่งไม่เอื้ออำนวยอย่างมากเป็นผลให้แผ่นบางๆที่ยับย่นชอบที่จะงอมากกว่ายืด แต่เป็นข้อสังเกตที่เราสามารถทำได้ง่ายๆด้วยกระดาษโดยพยายามงอหรือยืดด้วยมือของเรา
บทความที่น่าสนใจ : โครงการ รวมสิ่งที่น่ารู้เกี่ยวกับโครงการที่เกิดขึ้นด้วยการฉ้อโกงขึ้นมา
