When I was a children, my mother did sometimes give my young brothers and me a large amb of oobleck, saying us to go play out ja sotkea.

Oobleck on maidonvalkoinen, kiiltävä aine, joka tunnetaan ei-Newtonilaisena nesteenä. Se valuu kuin paksu maali, kun kaadat sitä, mutta muussaa kätesi sen pinnalle ja se muodostaa kovan ihon. Purista sitä kämmeneesi, niin siitä muodostuu kova möykky. Mutta heti kun vapautat sen, oobleck valuu sormiesi yli lietelantaan. Se on ällöä, se on hauskaa, ja jokainen lapsi on kiinni sen maaginen kyky vaihtaa edestakaisin kiinteän ja nesteen välillä.

Oobleck on itse asiassa melko yksinkertainen maissitärkkelyksen ja veden seos. Sen yleinen nimi (jonka myöhemmin opin ei ole mitä kaikki lapset kutsuvat sitä) tulee Dr. Seuss tarina, Bartholomew ja Oobleck, jossa nuoren pojan toive jotain muuta kuin sade tai lumi pudota taivaalta on myönnetty. Seussin kirjan hahmot on pian pelastettava tältä tahmealta uudenmuotoiselta sateelta, mutta tosielämän oobleck on paljon hyväntahtoisempi ja tieteellisesti kiinnostava.

yksinään tylsät vanha vesi ja maissitärkkelys eivät tunnu onnistuvan luomaan näin kiinnostavaa tuotetta. Mutta kun ne yhdistetään, ne muodostavat ei-newtonilaisen nesteen. Jotta voisimme todella ymmärtää näitä materiaaleja, tarvitsemme jonkin verran tietoa niiden vastakohdasta-toisin sanoen Newtonilaisesta fluidista.

Brittiläinen yleisnero ja Valistussankari Isaac Newton tutki paljon asioita: optiikka, painovoima, aallot, matematiikka, tähtitiede, historia, uskonto ja alkemia ja niin edelleen. Sitten vapaa-ajallaan hän tutki, miten nesteet virtaavat ja sai siten kokonaisen fluididynamiikan haaran, joka on nimetty hänen mukaansa. Newton havaitsi, miten tavalliset nesteet, kuten vesi, virtaavat samalla tavalla riippumatta siitä, kuinka paljon niihin kohdistuu stressiä. Työnnä sekoitustikku vesikuppiin ja heiluta sitä ympäri. Veden viskositeetti – kuinka sileä tai tahmea sen koostumus on-pysyy samana.

Pretty simple, yeah? Monet nesteet, joiden kanssa Olemme säännöllisesti tekemisissä, toimivat näin: esimerkiksi vesi, maito, öljy tai mehu. Nämä ovat ei-Newtonilaisia nesteitä; aineita, joiden viskositeetti muuttuu sen mukaan, kuinka paljon niihin kohdistuu painetta.

esimerkiksi tiputa tuhti jugurttipurkki ylösalaisin ja se tihkuu hitaasti ulos. Mutta ravista jogurttia jonkin aikaa ensin ja sen viskositeetti vähenee, jolloin se kaataa paljon helpommin. Esimerkiksi hammastahna, hoitoaine ja ketsuppi ovat toinen esimerkki. Ne istuvat yleensä kuin vankkurimaisesti astiansa pohjalla. Ne ovat tahmeita, niiden viskositeetti on korkea. Mutta tällaiset aineet tarvitsevat oikeastaan vain vähän potkua päästäkseen virtaamaan. Sinun täytyy antaa tarpeeksi voimaa voittaa sisäinen kitka, joka pitää ne paikallaan, kuten antamalla heille purista, joka alentaa niiden viskositeetti. Ne voidaan sitten helposti purkaa putkesta, pullosta tai paketista.

kun maissitärkkelystä sekoittaa veteen, tärkkelyspitoiset jyvät sekoittuvat nesteeseen, jolloin syntyy ainetta, jolla on outoja ei-Newtonilaisia kykyjä. Kun painat oobleckin, se toimii päinvastoin kuin aiemmat esimerkit: neste muuttuu viskoosimmaksi, ei vähemmän. Kohdissa, joihin kohdistat voimaa, maissitärkkelyshiukkaset sekoittuvat toisiinsa, vangitsevat vesimolekyylejä niiden väliin, ja oobleck muuttuu väliaikaisesti puolikiinteäksi aineeksi. Tämä voima voi olla mitä tahansa, mukaan lukien äänivärähtelyt musiikkikaiuttimista tai nopeasti tärisevä säiliö, kuten tämän viestin yläosassa olevassa videossa.

tuo kyseinen koe todella korostaa oobleckin outoutta. Värähtelevä astia luo nesteeseen kuoppaisia Faraday-aaltoja. Tähän järjestelmään syötetty puhallus luo ooblekiin reiän, joka vain hengailee eikä katoa, kuten odottaisi. Jos värähtelyt kiihtyvät, reikä muuttuu kiemurtelevaksi massaksi, joka hitaasti valtaa koko oobleckin pinnan. En tiedä sinusta, mutta en voi katsoa videota ilman sisäisiä hälytyksiä.

kuuluisin oobleckiin kohdistuva voima on tietenkin se, kuinka paljon ihminen paiskaa jalkaansa juostessaan tavaraa täynnä olevan sammion yli. Voit löytää YouTubesta runsaasti videoita, joissa ihmiset toistavat tätä hämmästyttävää saavutusta, mukaan lukien yllä oleva. Eivät vain pienet lapset, korkeakouluopiskelijat ja Ellen katsojat ole vaikuttuneita. Selittää kaikki oobleckin ominaisuudet on itse asiassa kohteena vakavia tieteellisiä tutkimuksia.

vuonna 2012 Chicagon yliopiston tutkijat julkaisivat paperin, jossa he kuvailivat oobleckilla tekemiään koeparistoja (voit katsoa videon heidän testeistään alta). On vaikea olla vaikuttunut kaikki tiede nämä kaverit tekevät joitakin outoja juttuja käytin pelata kuin lapsi: laserit! Suurnopeuskamerat! Röntgenlaitteet! Labrassa on kaikki.

mitattuaan kaikki oobleckin sisällä mukana olevat voimat ja muodonmuutokset tutkijat uskovat tietävänsä, miten se pystyy tuottamaan tukea messiasmaisille biletempuille. Jos osut oobleckiin lujaa ja nopeasti, maissitärkkelyshiukkaset tuupertuvat yhteen ja kasaantuvat kuin lumi lumiauran eteen. Tämä luo lähes kiinteä sarake alle jalka, joka voi tukea painoa. Mutta jos lopetat liikkumisen, lopetat voiman käytön ja oobleck palaa nestemäiseen tilaan.

tuo on melko intuitiivista. Mutta monet mysteerit jäävät oobleckiin. Tutkijat eivät vieläkään tiedä kaikkia yksityiskohtia, kuten sitä, koskettavatko maissitärkkelyshiukkaset todella toisiaan, mikä saa ne liikkumaan erilleen paineen poiston jälkeen ja miten eri raekoot vaikuttaisivat siihen, mitä oobleck tekee. Tämä viimeinen kohta on tärkeä, koska jotkut insinöörit haluaisivat luoda uusia aineita, joilla on oobleck-tyyppisiä ominaisuuksia. Nämä voisivat olla hyviä vaimentamaan valtavia iskuja ja etsimään käyttökohteita luodinkestävistä liiveistä tai tyynyistä, jotka paisuvat autokolarin aikana.

mielestäni tarinan opetus on lopulta tämä: vanhemmat, antakaa lastenne leikkiä ei-Newtonilaisilla nesteillä. Heistä kasvaa hengenpelastuslaitteita, tai ainakin kirjoittaa niistä nettiin.