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研究人員解決了皺紋模式和指紋的神秘面紗

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作者的文章: Kenneth Douglas

曾經想知道為什麼我們的手指上有這些圖案,幾乎幾何 - 有些圓形,有些船形?當然,這確實有助於我們更好地抓住和抓住但是有什麼機會呢?我們的手指以他們的方式蜿蜒的機率是多少?

好的。讓我們以這種方式談談它。你有沒有想過為什麼葡萄會像葡萄乾一樣皺紋?從統計學的角度來說,這種葡萄與這些葡萄乾一起變成葡萄乾的可能性是多少?更進一步,是否有一個解釋曲面圖案的數學函數?

現在麻省理工學院的數學家和工程師團隊已經開發出一種數學理論,通過實驗證實,它可以預測曲面上的皺紋是如何形成的。從他們的計算中,他們確定了一個主要參數 - 曲率 - 規則形成的圖案類型:表面越彎曲,其表面圖案就越像一個類似晶體的格子。

在過去的實驗中,製造了乒乓球大小的球,以研究它們的表面圖案如何影響球體的阻力。當空氣被緩慢吸出時,觀察到球體表面圖案的特徵性轉變:隨著球體表面被壓縮,它開始凹陷,形成正六邊形圖案,然後讓位於更複雜的迷宮狀結構,類似於指紋。

另請參閱:物理學家通過光的偏振來創建Mobius條帶

該團隊預測存在以彈性理論形式描述皺紋的數學框架。將流體力學的思想與彈性理論相結合,得出了一個簡化的方程,可以準確地預測起皺模式。

在計算機模擬中,研究人員證實他們的方程確實能夠正確地再現實驗中觀察到的表面圖案。因此,他們還能夠確定控製表面圖案的主要參數。

事實證明,曲率是皺紋表面是否被六邊形或更迷宮圖案覆蓋的一個主要決定因素:物體越彎曲,其皺紋表面就越規則。物體外殼的厚度也起作用:如果外層與其曲率相比非常薄,則物體的表面可能會被捲曲,類似於指紋。如果外殼稍厚,表面會形成更多的六邊形圖案。

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