Magyar tudósok cikkét sorolta 2020 legérdekesebbjei közé a Science

A tiszta matematika, az anyagtudomány és a geológia csodás kombinációja

– idézte összeállításában Sujit Datta vegyész- és biomérnök (Princeton Egyetem) szavait Adam Mann, a Science  cikkírója az MTA-BME Morfodinamika Kutatócsoport világszenzációnak számító felfedezéséről. 

A magyar csapat három és fél év alatt bizonyította be a jeles ókori filozófus elgondolását, amely szerint a világmindenséget alkotó négy elem, a föld, a víz, a tűz és a levegő mindegyike szabályos testekből épül fel; ezek közül a Föld hexaéderekből, azaz kockákból.

Különleges, egyedülálló elismerés az, hogy a világ teljes idei publikációs terméséből több lépcsőben válogatva a tudományos élet egyik legnevesebb szaklapja munkánkat a kiemelt 10 legérdekesebb között említi. Ez nemcsak az MTA-BME Morfodinamika Kutatócsoport sikere, hanem tágabb értelemben a magyar tudományé és az országé is, ráirányítva a figyelmet a hazai szakemberek sokszínűségére, nyitottságára és tehetségére

– hangsúlyozta Domokos Gábor.

Domokos Gábor alkalmazott matematikus, a BME Építészmérnöki Kar (ÉPK) Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék egyetemi tanára, az MTA-BME Morfodinamika Kutatócsoport vezetője mellett Török János elméleti fizikus, a BME Természettudományi Kar (TTK) Fizikai Intézet Elméleti Fizika Tanszékének egyetemi docense, a kutatócsoport tagja, Kun Ferenc elméleti fizikus, akadémikus, a Debreceni Egyetem egyetemi tanára, a kutatócsoport külső tagja,  valamint az amerikai Pennsylvania Egyetemen dolgozó  Douglas Jerolmack geofizikusprofesszor, a kutatócsoport külső tagja igazolták, hogy ha véletlenszerűen választott síkokkal kellően sokszor vágunk ketté egy testet, akkor a folyamat eredményeként keletkező testek (poliéderek)  lapjainak, csúcsainak és éleinek átlaga rendre 6-hoz, 8-hoz és 12-höz tart, azaz az „átlagos alakzat” egy kocka lesz. 

Miután a természet leggyakoribb folyamata az aprózódás, ezért a csoport diszkrét elemes, számítógépes modellel vizsgálta a természetben fellelhető feszültségmezőket is, amelyek a testek töredezését okozzák. A számítások alapján rájöttek: a természetben felbukkanó leggyakoribb feszültségmezők szinte kizárólag olyanok, amelyek a testeket kettérepesztik és ezáltal átlagos értelemben kockákat hoznak létre. 

A kutatás alapján így arra jutottak, hogy a Földön (és más bolygókon) fellelhető töredezett sziklák és kövek átlagos értelemben kockának tekinthetők.

Platón barlanghasonlatában fejtette ki, hogy a tökéletes formáknak, az ideáknak csak tökéletlen árnyékait látjuk a fizikai világban. Ezt az ókori gondolatot illusztrálja a mostani eredmény, amely szerint a fizikai fragmensek szemünk elé táruló formavilága nem más, mint egy platóni szabályos test, a kocka statisztikus, torz árnyéka.

A Gömböc-történet folytatódása

A kutatás eredményeként Domokos Gábor és feltalálótársa, Várkonyi Péter, a BME Építészmérnöki Kar Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszékének egyetemi tanára másik, korábban hatalmas tudományos érdeklődést kiváltó munkája, a Gömböc természettudományos értelemben is a helyére került. A magyar leleményesség szimbóluma már a bemutatásakor hatalmas szenzáció volt.

Ez ugyanis az első olyan ismert homogén test, amelynek egy stabil és egy instabil, azaz összesen két egyensúlyi pontja van, és bárhogy tesszük le, mindig a stabil egyensúlyi pontjába tér vissza.

Bizonyítható, hogy ennél kevesebb egyensúlyi helyzettel rendelkező test nem létezhet.

Azt már előzőleg sikerült igazolni, hogy a természetben fellelhető testek az alakfejlődésük, azaz a kopásuk során szüntelenül veszítik el egyensúlyi helyzeteiket, és ilyen értelemben a Gömböc felé tartanak – bár ezt a végső állapotot sosem érik el. A találmány így az alakfejlődési folyamatok láthatatlan végállomása, míg a jelen kutatások szerint a (szintén láthatatlan) kocka mindezek kezdete.

(Borítókép: A Gömböc 2012-ben. Fotó: Beliczay László / MTI)