Als ich ein Kind war, gab meine Mutter meinen jüngeren Brüdern und mir manchmal eine große Wanne Oobleck und sagte uns, wir sollten draußen spielen und ein Chaos anrichten.

Oobleck ist eine milchig-weiße, glänzende Substanz, die als nicht-Newtonsche Flüssigkeit bekannt ist. Es fließt wie dicke Farbe, wenn Sie es gießen, aber zerdrücken Sie Ihre Hand auf seine Oberfläche und es bildet eine harte Haut. Drücken Sie etwas in Ihre Handfläche und es bildet sich ein harter Klumpen. Aber in der Sekunde, in der Sie es loslassen, rieselt Oobleck in einer Aufschlämmung über Ihre Finger. Es ist eklig, es macht Spaß, und jedes Kind wird in seiner magischen Fähigkeit gefangen sein, zwischen einem Feststoff und einer Flüssigkeit hin und her zu wechseln.

Oobleck ist eigentlich eine ziemlich einfache Mischung aus Maisstärke und Wasser. Sein gebräuchlicher Name (den ich später erfuhr, ist nicht das, was alle Kinder es nennen) stammt aus einer Dr. Seuss-Geschichte, Bartholomäus und der Oobleck, wo der Wunsch eines kleinen Jungen nach etwas anderem als Regen oder Schnee vom Himmel fällt, gewährt wird. Die Charaktere in Seuss ‚Buch müssen bald vor dieser klebrigen neuen Form des Niederschlags gerettet werden, aber Oobleck aus dem wirklichen Leben ist weitaus harmloser und wissenschaftlich interessanter.

Auf eigene Faust scheinen langweiliges altes Wasser und Maisstärke nicht in der Lage zu sein, ein so interessantes Produkt herzustellen. Aber wenn man sie zusammenbringt, bilden sie eine nicht-newtonsche Flüssigkeit. Um diese Materialien wirklich zu verstehen, brauchen wir etwas Wissen über ihr Gegenteil – das heißt, eine Newtonsche Flüssigkeit.

Der britische Universalgelehrte und Aufklärungsheld Isaac Newton studierte viele Dinge: optik, Schwerkraft, Wellen, Mathematik, Astronomie, Geschichte, Religion und Alchemie und so weiter. Dann untersuchte er in seiner Freizeit, wie Flüssigkeiten fließen und bekam so einen ganzen Zweig der Strömungsdynamik nach ihm benannt. Newton beobachtete, wie gewöhnliche Flüssigkeiten wie Wasser gleich fließen, unabhängig davon, wie viel Stress Sie ihnen aussetzen. Schieben Sie einen Rührstab in eine Tasse Wasser und schwenken Sie ihn herum. Die Viskosität des Wassers – wie glatt oder klebrig seine Konsistenz ist – bleibt gleich.

Ziemlich einfach, ja? Viele Flüssigkeiten, mit denen wir regelmäßig interagieren, funktionieren so: Dinge wie Wasser, Milch, Öl oder Saft. Aber es gibt auch viele gängige Flüssigkeiten, die dies nicht tun. Dies sind nicht-newtonsche Flüssigkeiten; Substanzen, deren Viskosität sich ändert, je nachdem, wie viel Druck Sie auf sie ausüben.

Zum Beispiel, kippen Sie eine Wanne mit dickem Joghurt auf den Kopf und es wird langsam sickern. Aber schütteln Sie den Joghurt zuerst eine Weile und seine Viskosität nimmt ab, so dass er viel leichter gießen kann. Dinge wie Zahnpasta, Conditioner und Ketchup sind ein weiteres Beispiel. Sie sitzen normalerweise wie ein Puddingfeststoff am Boden ihres Behälters. Sie sind klebrig, ihre Viskosität ist hoch. Aber solche Substanzen brauchen eigentlich nur einen kleinen Kick, um zum Fließen zu kommen. Sie müssen genügend Kraft bereitstellen, um die innere Reibung zu überwinden, die sie stationär hält, z. B. indem Sie sie zusammendrücken, wodurch ihre Viskosität verringert wird. Sie können dann leicht aus einer Tube, Flasche oder Packung extrudiert werden.Wenn Sie Maisstärke in Wasser mischen, werden die stärkehaltigen Körner in der Flüssigkeit suspendiert, wodurch eine Substanz mit seltsamen nicht-Newtonschen Fähigkeiten entsteht. Wenn Sie Druck auf oobleck anwenden, funktioniert es das Gegenteil der vorherigen Beispiele: Die Flüssigkeit wird viskoser, nicht weniger. An den Stellen, an denen Sie Kraft anwenden, werden die Maisstärkepartikel zusammengedrückt, wobei Wassermoleküle zwischen ihnen eingeschlossen werden, und Oobleck verwandelt sich vorübergehend in ein halbfestes Material. Diese Kraft kann alles sein, einschließlich der Schallschwingungen von Musiklautsprechern oder eines schnell schüttelnden Behälters, wie im Video oben in diesem Beitrag.

Dieses spezielle Experiment unterstreicht wirklich ooblecks Seltsamkeit. Die vibrierende Schale erzeugt holprige Faraday-Wellen in der Flüssigkeit. Ein Luftstoß, der in dieses System eingeführt wird, erzeugt ein Loch im Oobleck, das einfach heraushängt und nicht verschwindet, wie Sie es erwarten würden. Beschleunigen Sie die Vibrationen und das Loch verwandelt sich in eine sich windende Masse, die langsam die gesamte Oberfläche des Ooblecks einnimmt. Ich weiß nicht, wie es dir geht, aber ich kann das Video nicht sehen, ohne dass einige interne WTF-Alarme ausgelöst werden.

Natürlich ist die berühmteste Kraft, die auf oobleck ausgeübt wird, das Gewicht einer Person, die ihren Fuß nach unten schlägt, während sie über einen mit dem Zeug gefüllten Bottich läuft. Auf Youtube finden Sie viele Videos von Leuten, die diese erstaunliche Leistung wiederholen, einschließlich des obigen. Es sind nicht nur kleine Kinder, Studenten und Fernsehzuschauer, die beeindruckt sind. Die Erklärung aller Eigenschaften von Oobleck ist tatsächlich Gegenstand ernsthafter wissenschaftlicher Untersuchungen.

Im Jahr 2012 veröffentlichten Forscher der University of Chicago ein Papier, in dem sie die Batterie von Experimenten beschrieben, die sie an oobleck durchgeführt haben (Sie können sich unten ein Video ihrer Tests ansehen). Es ist schwer, nicht beeindruckt zu sein von all der Wissenschaft, die diese Jungs an bizarren Sachen machen, mit denen ich als Kind gespielt habe: Laser! Hochgeschwindigkeitskameras! Röntgengeräte! Ihr Labor hat alles.

Nachdem sie alle Kräfte und Verformungen im Inneren von oobleck gemessen haben, glauben die Forscher zu wissen, wie sie die Unterstützung für messiasartige Partytricks generieren können. Wenn Sie Oobleck hart und schnell treffen, werden die Maisstärkepartikel zusammengeschoben und sammeln sich wie Schnee vor einem Schneepflug. Dadurch entsteht eine quasi feste Säule direkt unter Ihrem Fuß, die Ihr Gewicht tragen kann. Wenn Sie jedoch aufhören, sich zu bewegen, hören Sie auf, Kraft anzuwenden, und der Oobleck kehrt in einen flüssigen Zustand zurück.

Das ist ziemlich intuitiv. Aber viele Geheimnisse bleiben tatsächlich bei Oobleck. Die Forscher wissen noch nicht alle Details, zum Beispiel, ob sich die Maisstärkepartikel tatsächlich berühren oder nicht, was bewirkt, dass sie sich nach dem Abnehmen des Drucks auseinander bewegen und wie sich unterschiedliche Korngrößen auf das Verhalten des Ooblecks auswirken würden. Dieser letzte Punkt ist wichtig, da einige Ingenieure neue Substanzen mit Oobleck-ähnlichen Eigenschaften herstellen möchten. Diese könnten enorme Stöße gut absorbieren und in kugelsicheren Westen oder Kissen verwendet werden, die sich während eines Autounfalls aufblasen.

Ich denke, dass letztendlich die Moral der Geschichte ist: Eltern, lassen Sie Ihre Kinder mit nicht-newtonschen Flüssigkeiten spielen. Sie werden erwachsen, um lebensrettende Geräte zu entwickeln oder zumindest im Internet darüber zu schreiben.