Filsuf Yunani kuno tertarik pada sesuatu, peneliti menemukan – Sains Terkini

Plato, filsuf Yunani yang hidup pada abad ke-5 SM, percaya bahwa alam semesta terbuat dari lima jenis materi: bumi, udara, api, air, dan kosmos. Masing-masing digambarkan dengan geometri tertentu, bentuk platonis. Bagi bumi, bentuk itu adalah kubus.

Ilmu pengetahuan terus bergerak melampaui dugaan Plato, sebaliknya memandang atom sebagai blok pembangun alam semesta. Namun, Plato tampaknya menemukan sesuatu, demikian temuan para peneliti.

Di kertas baru di Prosiding Akademi Sains Nasional, sebuah tim dari Universitas Pennsylvania, Universitas Teknologi dan Ekonomi Budapest, dan Universitas Debrecen menggunakan matematika, geologi, dan fisika untuk menunjukkan bahwa bentuk rata-rata batu di Bumi adalah kubus.

"Plato secara luas diakui sebagai orang pertama yang mengembangkan konsep atom, gagasan bahwa materi terdiri dari beberapa komponen yang tidak dapat dibagi pada skala terkecil," kata Douglas Jerolmack, ahli geofisika di Sekolah Seni & Ilmu Pengetahuan Departemen Penn's School of Earth dan Ilmu Lingkungan dan Sekolah Teknik dan Departemen Ilmu Terapan Teknik Mesin dan Mekanika Terapan. "Tapi pemahaman itu hanya konseptual; tidak ada apa pun tentang pemahaman modern kita tentang atom yang berasal dari apa yang dikatakan Plato pada kita.

"Yang menarik di sini adalah apa yang kita temukan dengan batu, atau bumi, adalah bahwa ada lebih dari garis keturunan konseptual kembali ke Plato. Ternyata konsepsi Plato tentang unsur bumi yang terbuat dari kubus, secara harfiah, statistik model rata-rata untuk bumi nyata. Dan itu hanya mengejutkan. "

Temuan kelompok ini dimulai dengan model geometris yang dikembangkan oleh ahli matematika Gábor Domokos dari Universitas Teknologi dan Ekonomi Budapest, yang karyanya meramalkan bahwa batu alam akan terpecah menjadi bentuk kubik.


"Makalah ini adalah hasil dari pemikiran serius selama tiga tahun dan kerja, tetapi kembali ke satu ide inti," kata Domokos. "Jika Anda mengambil bentuk polyhedral tiga dimensi, mengirisnya secara acak menjadi dua fragmen dan kemudian mengiris fragmen-fragmen ini berulang-ulang, Anda mendapatkan sejumlah besar bentuk polyhedral yang berbeda. Tetapi dalam arti rata-rata, bentuk fragmen yang dihasilkan adalah kubus."

Domokos menarik dua fisikawan teori Hongaria ke dalam lingkaran: Ferenc Kun, seorang ahli fragmentasi, dan János Török, seorang ahli model statistik dan komputasi. Setelah membahas potensi penemuan, Jerolmack mengatakan, para peneliti Hungaria membawa temuan mereka ke Jerolmack untuk bekerja bersama dalam pertanyaan geofisika; dengan kata lain, "Bagaimana alam membiarkan ini terjadi?"

"Ketika kami membawa ini ke Doug, dia berkata, 'Ini salah, atau ini besar,'" Domokos mengenang. "Kami bekerja mundur untuk memahami fisika yang menghasilkan bentuk-bentuk ini."

Pada dasarnya, pertanyaan yang mereka jawab adalah bentuk apa yang dibuat ketika batu pecah berkeping-keping. Hebatnya, mereka menemukan bahwa dugaan matematika inti menyatukan proses geologis tidak hanya di Bumi tetapi juga di sekitar tata surya.

"Fragmentasi adalah proses di mana-mana yang menggiling bahan-bahan planet," kata Jerolmack. "Tata surya dipenuhi dengan es dan batu-batu yang hancur tanpa henti. Karya ini memberi kita tanda tangan dari proses yang belum pernah kita lihat sebelumnya."

Bagian dari pemahaman ini adalah bahwa komponen yang keluar dari benda padat sebelumnya harus cocok bersama tanpa celah, seperti piring yang jatuh di ambang pecah. Ternyata, satu-satunya yang disebut bentuk platonik – polyhedra dengan sisi yang sama panjangnya – yang cocok bersama tanpa celah adalah kubus.

"Satu hal yang kami berspekulasi dalam kelompok kami adalah bahwa, sangat mungkin Plato melihat singkapan batu dan setelah memproses atau menganalisis gambar secara tidak sadar dalam benaknya, ia menduga bahwa bentuk rata-rata adalah sesuatu seperti kubus," kata Jerolmack.

"Plato sangat sensitif terhadap geometri," tambah Domokos. Menurut pengetahuan, frasa "Jangan biarkan orang yang tidak tahu tentang geometri masuk" terukir di pintu Akademi Plato. "Intuisinya, yang didukung oleh pemikirannya yang luas tentang sains, mungkin telah membawanya ke gagasan tentang kubus," kata Domokos.

Untuk menguji apakah model matematika mereka benar di alam, tim mengukur berbagai macam batu, ratusan yang mereka kumpulkan dan ribuan lainnya dari kumpulan data yang sebelumnya dikumpulkan. Tidak peduli apakah batu-batu itu secara alami telah mengalami pelapukan dari singkapan besar atau dinamit oleh manusia, tim menemukan kecocokan yang baik dengan rata-rata kubik.

Namun, ada formasi batuan khusus yang tampaknya melanggar "aturan" kubik. The Giant's Causeway di Irlandia Utara, dengan kolom-kolom vertikal yang menjulang tinggi, adalah salah satu contoh, yang dibentuk oleh proses pendinginan basal yang tidak biasa. Formasi-formasi ini, meskipun jarang, masih diliputi oleh konsep matematika tim fragmentasi; mereka hanya dijelaskan oleh proses yang tidak biasa di tempat kerja.

"Dunia adalah tempat yang berantakan," kata Jerolmack. "Sembilan dari 10, jika batu ditarik atau diperas atau dicukur – dan biasanya kekuatan ini terjadi bersama – Anda berakhir dengan fragmen yang, rata-rata, bentuk kubik. Hanya jika Anda memiliki yang sangat istimewa kondisi stres bahwa Anda mendapatkan sesuatu yang lain. Bumi tidak sering melakukan ini. "


Para peneliti juga mengeksplorasi fragmentasi dalam dua dimensi, atau pada permukaan tipis yang berfungsi sebagai bentuk dua dimensi, dengan kedalaman yang secara signifikan lebih kecil dari lebar dan panjang. Di sana, pola fraktur berbeda, meskipun konsep sentral pemisahan poligon dan sampai pada bentuk rata-rata yang dapat diprediksi masih berlaku.

"Ternyata dalam dua dimensi Anda hampir sama kemungkinannya untuk mendapatkan persegi panjang atau segi enam," kata Jerolmack. "Itu bukan heksagon yang benar, tetapi mereka adalah statistik yang setara dalam arti geometris. Anda dapat menganggapnya seperti cat retak; suatu gaya bertindak untuk memisahkan cat secara merata dari sisi yang berbeda, menciptakan bentuk heksagonal ketika retak . "

Di alam, contoh pola rekahan dua dimensi ini dapat ditemukan di lapisan es, lumpur yang mengering, atau bahkan kerak bumi, yang kedalamannya jauh melebihi batas lateral, memungkinkannya berfungsi sebagai dua dimensi de facto. bahan. Sebelumnya diketahui bahwa kerak bumi retak dengan cara ini, tetapi pengamatan kelompok mendukung gagasan bahwa pola fragmentasi dihasilkan dari lempeng tektonik.

Mengidentifikasi pola-pola ini dalam batuan dapat membantu dalam memprediksi fenomena seperti bahaya jatuh batuan atau kemungkinan dan lokasi aliran fluida, seperti minyak atau air, dalam batuan.

Bagi para peneliti, menemukan apa yang tampaknya menjadi aturan dasar alam yang muncul dari wawasan ribuan tahun telah menjadi pengalaman yang intens namun memuaskan.

"Ada banyak butiran pasir, kerikil, dan asteroid di luar sana, dan semuanya berevolusi dengan chipping secara universal," kata Domokos, yang juga merupakan co-penemu Gömböc, bentuk cembung pertama yang diketahui dengan minimal angka – hanya dua – poin keseimbangan statis. Chipping oleh tabrakan secara bertahap menghilangkan poin keseimbangan, tetapi bentuk berhenti pendek menjadi Gömböc; yang terakhir muncul sebagai titik akhir yang tidak dapat dicapai dari proses alami ini.

Hasil saat ini menunjukkan bahwa titik awal mungkin bentuk geometris ikon yang sama: kubus dengan 26 poin keseimbangannya. "Fakta bahwa geometri murni menyediakan kurung ini untuk proses alami di mana-mana, memberi saya kebahagiaan," katanya.

"Ketika Anda mengambil batu di alam, itu bukan kubus yang sempurna, tetapi masing-masing adalah semacam bayangan statistik kubus," tambah Jerolmack. "Ini mengingatkan kita pada kiasan Plato tentang gua. Dia mengemukakan bentuk ideal yang penting untuk memahami alam semesta, tetapi yang kita lihat hanyalah bayangan terdistorsi dari bentuk sempurna itu."

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.