Ahli matematika Skoltech telah mengungkapkan rahasia pembentukan struktur alam yang paling tidak biasa - kolom anggun, lengkungan, dan elemen arsitektur lainnya yang sering ditemukan di pegunungan, dan menerbitkan temuan mereka di Scientific Reports.
Kemunculan bumi berubah hampir setiap detik karena pergerakan benua, sirkulasi batuan di kedalamannya dan berbagai bentuk erosi. "Pematung" utama muka planet bukanlah manusia, melainkan angin, sungai, hujan, gletser, dan kekuatan serta fenomena lainnya. Selama beberapa abad terakhir, para ilmuwan telah menemukan beberapa ratus bentang alam erosi, dalam formasi di mana lusinan proses dan faktor berbeda terlibat.
Yang paling mencolok dan tidak biasa di antaranya adalah lengkungan batu raksasa, jembatan, tiang, dan struktur kompleks lainnya yang dapat dilihat di pegunungan, terbuat dari batu pasir dan bebatuan lunak lainnya. Sejarah pembentukan mereka adalah salah satu misteri paling menarik bagi umat manusia, dan banyak orang yang tidak tahu apa-apa dengan serius berasumsi bahwa mereka dipahat oleh perwakilan peradaban kuno atau bahkan "tamu" dari luar angkasa.
Tiga tahun lalu, ahli matematika dari Charles University di Praha (Republik Ceko) menemukan bahwa "pematung" mereka adalah angin, dan bukan alien atau arsitek kuno. Mereka menemukan bahwa kolom dan lengkungan ini dihasilkan dari proses pengorganisasian butiran pasir yang tidak biasa di dalam lapisan batu pasir yang terkikis oleh angin, yang menyebabkan keduanya melekat erat satu sama lain saat lengkungan atau kolom tersebut "lahir".
Igor Ostanin, seorang peneliti Skoltech, dan rekan-rekannya menjadi tertarik dengan penemuan rekan mereka di Ceko ketika mereka menyadari bahwa fenomena yang mereka gambarkan sangat mirip dengan bagaimana insinyur dan arsitek paling "maju" saat ini mengoptimalkan bentuk dan struktur kolom, lengkungan dan struktur buatan manusia lainnya, di mana dibutuhkan kekuatan tinggi dan bobot rendah.
“Kami memperhatikan bahwa metode serupa untuk menemukan bentuk struktur yang optimal digunakan secara luas dalam industri modern. Metode ini, optimalisasi struktural evolusioner, didasarkan pada penghilangan material yang tidak efektif secara bertahap. Aspek yang paling mencolok dari kemiripan ini adalah bahwa kriteria matematis di mana material dihilangkan selama pengoptimalan hampir sama persis dengan kriteria yang mengikuti dari fisika proses erosi,”kata Igor Ostanin, seorang peneliti di Skoltech.
Dipandu oleh tebakan ini, Ostanin dan rekan-rekannya menciptakan satu set rumus matematika yang menjelaskan proses erosi angin, dan mencoba untuk "membangun" sebuah lengkungan dengan menggunakan model komputer dari formasi batu pasir.
Itu sangat sederhana - batu pasir, pada kenyataannya, terdiri dari banyak kubus yang hampir tidak berhubungan yang menekan tetangga dengan kekuatan tertentu. Jika gaya ini melebihi nilai tertentu, maka angin tidak dapat memindahkan "kubus" ini dari tempatnya, dan sebaliknya ia menghilang dari lapisan setelah jangka waktu tertentu.
Video promosi:
Bereksperimen dengan model ini, para ilmuwan Rusia mengkonfirmasi temuan rekan-rekan mereka dari Ceko dan mengungkap beberapa prinsip fisik yang menjelaskan bagaimana tiang dan lengkungan ini lahir. Dalam bentuknya yang paling umum, mereka mampu menunjukkan bahwa angin memainkan peran semacam "komputer" yang mencoba membentuk lapisan batu pasir sedemikian rupa sehingga jumlah minimum energi deformasi elastis terakumulasi di dalamnya, secara bertahap dan tanpa sengaja menghilangkan elemen terlemah dari struktur.
Awalnya, proses ini berlangsung sangat cepat, tetapi setelah beberapa ratus tahun, ketika bentuk kolom atau lengkungan sudah mendekati ideal, erosi melambat dengan tajam, karena hampir semua "kubus" mulai menempel satu sama lain dengan kekuatan yang besar. Berkat ini, lengkungan dan tiang gunung yang sebenarnya bisa ada selama jutaan tahun dalam bentuk yang hampir utuh.
Kesimpulan seperti itu, seperti yang dicatat Ostanin, penting tidak hanya bagi para insinyur dan ahli geologi, tetapi juga bagi orang-orang yang mencari jejak kehidupan di luar bumi. Sekarang, seperti yang ditekankan oleh ahli matematika Rusia, struktur seperti itu, yang, misalnya, dapat ditemukan di Mars, pada prinsipnya tidak dapat dianggap sebagai jejak peradaban luar angkasa.
