Was haben ein auf den Boden fallender Teller, ein zwischen zwei Fingern zerdrückter Zuckerstück und eine platzende Seifenblase gemeinsam? Auf den ersten Blick nicht viel. Eine aktuelle wissenschaftliche Studie, veröffentlicht in der Fachzeitschrift Physical Review Letters, zeigt jedoch, dass sie alle der gleichen Logik der Zerschlagung folgen. Laut Live Science könnte diese Gleichung unser Verständnis der materiellen Welt grundlegend verändern. Diese Gesetzmäßigkeit findet Anwendung auf eine Vielzahl von Materialien, einschließlich Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasblasen.
Wenn ein Material zerbricht, hinterlässt es ein Muster von Fragmenten, das äußerst vertraut erscheint. Unabhängig vom Objekt und der Skala bleibt das Verhältnis zwischen großen Stückchen und kleinen Trümmern weitgehend konstant. Ein zehn Kilogramm schwerer Stein produziert zwar nicht die gleiche Anzahl an Fragmenten wie ein einfaches Stück Brot, doch die relative Verteilung ihrer Größen ähnelt sich.
Chaos… aber mit Regeln
Forscher vermuten seit langem, dass diese Konstanz auf das Vorhandensein eines universellen Gesetzes für den „Fragmentierungsprozess“ hinweist. In seiner Studie vertritt Emmanuel Villermaux, Physiker an der Universität Aix-Marseille, die Auffassung, dass die Fragmentierung von Objekten dem Prinzip des „maximalen Chaos“ folgt. Das bedeutet, dass das wahrscheinlichste Ergebnis beim Zerbrechen eines Objekts das Unordentlichste und Unregelmäßigste ist – eine angenehme Vorstellung für diejenigen, die aufräumen müssen.
Der Forscher erklärt weiter, dass es bestimmte Grenzen für diese Unberechenbarkeit gibt. An diesem Punkt führte er das Gesetz der Erhaltung ein, das sicherstellt, dass die Größe der Fragmente konstant bleibt und nicht zufällig variiert.
Durch die Kombination dieser beiden Prinzipien konnte Emmanuel Villermaux eine mathematische Gleichung aufstellen, die die Größenverteilung der Fragmente eines zerbrochenen Objekts beschreibt. Der Wissenschaftler verifizierte diese Formel, indem er zahlreiche zerbrochene Objekte, von Spaghetti bis hin zu Flüssigkeitstropfen, miteinander verglich. „Alle Größenverteilungen stimmten mit den Vorhersagen überein“, hebt Live Science hervor.
Mit anderen Worten: Unabhängig davon, welches Objekt zerbricht, wird es immer die gleiche Verteilung der Fragmente in Bezug auf deren Größen geben.
Obwohl das neu entdeckte Gesetz nicht in jedem Fall zutrifft – etwa wenn ein gleichmäßiger Flüssigkeitsstrahl in gleich große Tropfen zerfällt oder wenn die Fragmente untereinander interagieren – könnte es Wissenschaftlern helfen zu verstehen, wie die Energie beim Zerschlagen von Mineralien in der industriellen Bergbaupraxis verteilt wird oder wie man sich auf Steinschläge vorbereiten kann.
