ألياف مُتغيّرة اللون تساعد على كشف آلية عمل عُقد الربط

لطالما عانى العلماء في تفسير سبب كون بعض العُقد أقوى من بعضها الآخر، لكن الآن وبمساعدة ألياف متغيرة اللون طور الباحثون قاعدة رياضية بسيطة يمكن أن تحدد القوة النسبية لمختلف أنواع العُقد اعتماداً على طوبولوجيا هذه العقد فقط، والتي تتمثل بالطريقة الهندسية التي رُبطت بها، ووفقاً لعالم الرياضيات Vishal Patil من معهد ماساشوستس للتكنولوجيا MIT فإنّه رغم وجود العُقد لآلاف السنين لا يُعرف الكثير حول سبب عملها بالطريقة التي تعمل بها.

قام Patil وزملاؤه بدراسة ألياف متغيّرة اللون لفهم أبسط العُقد بشكل أفضل، حيث أنّ لهذه الألياف تدرجات لونية تكشف مناطق الشد الأعظم والأدنى في حبل معقود، تطَابق مقدار الشد المرئي في العُقد ضمن الألياف مع المقدار الذي قام العلماء بحسابه من خلال محاكاة حاسوبية تقدر القوة النسبية لمختلف أنواع العُقد، وقد استخدموا هذه المحاكاة لحساب القوة النسبية للعُقد الأكثر تعقيداً المعروفة باسم عُقد الربط والتي تربط بين قطعتين منفصلتين من الحبال.

وجد الفريق بعد ذلك أن هناك ثلاث خواص يمكن أن تفسر مدى قوة العُقدة؛ أولها عدد مرات تقاطع الأربطة فكل ما زاد هذا العدد زادت معه قوة العُقدة، كما يلعب ثني الأربطة بينما تتقاطع مع بعضها دورًا مهمًا، فإذا كانت الأربطة مثنيّة باتجاهات مختلفة تتوازن الثنية مثبتةً العُقدة مكانها، وأخيراً إذا كانت الأربطة المتجاورة تنزلق باتجاهات متعاكسة بينما تُشد العُقدة فذلك يزيد قوتها أيضاً.

تتوقع القاعدة القوة النسبية فقط لكل عُقدة، أي أنّه إذا كانت عقدة ما أقوى من أخرى وليس القوة الإجمالية لها، لأن ذلك يتطلب أخذ المزيد من التفاصيل بعين الاعتبار كخصائص الحبل أو الليف المستخدم لربط هذه العُقدة، فمثلاً تفسر النتائج سبب كون العُقدة المربعة أقوى من عُقدة أخرى مشابهه مشهورة بأنها تسبب فك أربطة الحذاء وتدعى عُقدة الجدّة، فعلى عكس العُقدة المربعة فإنّ الثنية في عُقدة الجدّة غير متوازنة ببساطة.

المصدر : اراجيك