Eğer mutfağınızda bir kutu spagetti varsa, basit ama şaşırtıcı bir deneye hazır olun: Tek bir çubuğu iki ucundan tutun ve yavaşça bükün. Kırıldığında kaç parçaya ayrıldığını sayın. Eğer üç ya da daha fazla parça görüyorsanız, başka bir çubukla yeniden deneyin. Muhtemelen her seferinde aynı sonucu alacaksınız: Spagettiyi ikiye bölmek mümkün olmaz.
“Kim spagettiyle uğraşır ki?” diye düşünebilirsiniz. Ama mesele göründüğünden daha ilginç. Ünlü fizikçi Richard Feynman bile spagetti meselesi karşısında çaresiz kalmıştı. 1939 yılında, bir akşamını kuru makarnaları kırarak ve neden ikiye ayrılmayı reddettiklerine dair bir teorik açıklama arayarak geçirdiği anlatılır.
Feynman’ın mutfakta başlattığı bu deney, 2005 yılına kadar cevapsız kaldı. O yıl Fransız fizikçiler, yalnızca spagetti değil, tüm uzun ve ince çubuklar büküldüğünde hangi kuvvetlerin devreye girdiğini açıklayan bir teori geliştirdi. Bu modele göre, bir çubuk her iki ucundan eşit şekilde büküldüğünde, en çok eğriliğe sahip olan orta kısmından ilk kırılma gerçekleşiyor.
Bu ilk kırılma ise bir “geri sıçrama” etkisi ve dalga benzeri bir titreşim yaratıyor; bu da çubuğun başka noktalarında yeni kırılmalara yol açıyor. Bu teori, 2006’da Ig Nobel Ödülü’nü kazandı ve Feynman’ın spagetti bilmecesine güçlü bir yanıt sundu. Ancak akılda hâlâ bir soru kalmıştı: Spagetti gerçekten sadece iki parçaya ayrılabilir miydi?
Spagettiyi ikiye bölmek mümkün mü?
Massachusetts Institute of Technology (MIT) tarafından yapılan bir çalışma, bu soruya “evet” yanıtını verdi. Araştırma ekibi, bu amaçla özel bir düzenekle yüzlerce spagetti çubuğunu burup büktü. Sonuçlara göre, eğer çubuk belli bir kritik burkulma derecesini geçerse ve ardından yavaşça bükülürse, şaşırtıcı şekilde yalnızca iki parçaya ayrılıyor.
Araştırmacılar hem burma hem de bükmeyi kontrollü biçimde uygulayabilen bir kırılma aparatı tasarladı. Aletin iki ucundaki kelepçeler spagetti çubuğunu sabit tutuyor. Uçlardan biri burulmayı sağlamak için döndürülebilirken, diğer uç çubuğu yavaşça bükmek için hareket ettirilebiliyor.
Bu düzenekle yüzlerce spagetti çubuğunu büküp burdu ve kırılma anını saniyede bir milyona kadar kare yakalayabilen yüksek hızlı kameralarla kaydetti. Sonuçlar netti. Spagetti önce yaklaşık 360 derece burulursa ve ardından uçları yavaşça birleştirilerek bükülürse, çubuk tam olarak iki parçaya ayrılıyordu.
Araştırmacılar aynı zamanda, bu kırılma davranışının arkasındaki matematiği açıklamak için bir model geliştirdi. Ortaya koyduğu matematiksel modele göre, 25 santimetrelik bir spagetti çubuğu yaklaşık 270 derece burulduktan sonra bükülürse, tam olarak iki parçaya ayrılıyor.
Bunun iki temel nedeni var: İlki, burulma mevcutken geri sıçrama etkisinin zayıflaması. İkincisi ise “geri burulma” etkisi—yani çubuğun burulma yönünün tersine dönerek eski haline gelme eğilimi. Bu geri burulma, çubukta biriken enerjinin salınımını sağlıyor ve yeni kırıkların oluşmasını engelliyor.
Sonuç olarak
Spagetti deneyi sonucunda akla gelecek olası soru neden olacaktır. Sonuçta spagetti yemeği severiz ancak bu kadar çabanın ne faydası var? Aslında var. Araştırmacılar bu bulgunun yalnızca mutfak merakını değil, çok lifli yapılar, nanotüpler ve hatta hücrelerdeki mikrotübüller gibi çubuk benzeri malzemelerde kırılma dinamiklerini anlama ve kontrol etme açısından da önemli olabileceğini söylüyor.
MIT’de uygulamalı matematik profesörü olan Jörn Dunkel, “Burkulmanın iki veya üç boyutlu malzemelerdeki kırılma süreçlerini kontrol etmek için de kullanılıp kullanılamayacağını görmek ilginç olacak,” diyor.
Kaynaklar ve ileri okumalar:
- MIT Scientists Have Finally Figured Out How to Break Spaghetti Into Just Two Pieces. Yayınlanma Tarihi: 14 Ağustos 2018; Yayınladığı Yer. Sciencealert. Bağlantı: MIT Scientists Have Finally Figured Out How to Break Spaghetti Into Just Two Pieces.
- Audoly, Basile & Neukirch, Sebastien. (2005). Fragmentation of Rods by Cascading Cracks: Why Spaghetti Does Not Break in Half. Physical review letters. 95. 095505. 10.1103/PhysRevLett.95.095505.
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
