Σε μια εξαιρετικά ενδιαφέρουσα εξερεύνηση των μη διαισθητικών συμπεριφορών στη Φυσική, οι Derek Muller και Gregor Cavlovic από το γνωστό κανάλι Veritasium εξηγούν ένα φαινόμενο που μοιάζει να προκαλεί την κοινή λογική. Πρόκειται για έναν μηχανισμό που, αντί να επιμηκύνεται όταν δέχεται τάση, όπως θα περίμενε κανείς, αντιθέτως, συρρικνώνεται.
Η αρχή πίσω από το παράξενο αυτό αποτέλεσμα βασίζεται στον νόμο του Hooke, έναν από τους θεμελιώδεις νόμους της ελαστικότητας. Στη συγκεκριμένη περίπτωση όμως, η εφαρμογή του νόμου γίνεται μέσα από μια έξυπνα σχεδιασμένη αρχιτεκτονική ελατηρίων. Ο μηχανισμός, που αναπτύχθηκε από τον ερευνητή Bas Overvelde και την ομάδα του στο ινστιτούτο AMOLF στο Άμστερνταμ, αξιοποιεί έναν συνδυασμό συνδεδεμένων ελατηρίων τα οποία ανακατανέμουν την ενέργεια ανάλογα με την πίεση που ασκείται στα άκρα τους.
Όταν τραβηχτεί το σύστημα, αντί να τεντωθεί, ένα από τα ελατήρια ανοίγει απότομα, επιτρέποντας την ανακατανομή του φορτίου. Αυτό οδηγεί στο φαινόμενο της συρρίκνωσης, καθώς το σύστημα προσαρμόζεται με τρόπο που μειώνει τη συνολική του έκταση, χωρίς να παραβιάζει κανέναν φυσικό νόμο, αλλά αξιοποιώντας τις δυνάμεις με απροσδόκητο τρόπο.
Αυτό το φαινόμενο δεν είναι απλώς ένα επιστημονικό παράδοξο. Πρόκειται για παράδειγμα ενός ευρύτερου θεωρητικού πλαισίου που περιλαμβάνει και άλλα γνωστά παράδοξα της φυσικής και των μαθηματικών. Ένα από αυτά, το οποίο επίσης εξετάζουν οι Muller και Cavlovic στο βίντεο τους, είναι το παράδοξο του Braess. Αυτό το φαινόμενο, αρχικά διατυπωμένο για δίκτυα κυκλοφορίας, εξηγεί πώς η προσθήκη νέων οδών σε ένα δίκτυο μπορεί, αντί να βελτιώσει τη ροή, να την επιδεινώσει.
Η ιδέα είναι απλή αλλά ανατρεπτική: σε ορισμένες περιπτώσεις, η αφαίρεση μιας οδού μπορεί να μειώσει τη συμφόρηση αντί να την αυξήσει. Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα αυτής της θεωρίας εμφανίστηκε στη Νέα Υόρκη, όταν το κλείσιμο της 42nd Street για την Ημέρα της Γης οδήγησε σε αισθητή μείωση της κυκλοφοριακής συμφόρησης. Οι μαθηματικοί που μελέτησαν το κυκλοφοριακό δίκτυο της πόλης το 2008 εντόπισαν 12 δρόμους των οποίων η αφαίρεση βελτίωνε τη συνολική ροή. Το φαινόμενο αυτό έχει καταγραφεί και σε άλλες πόλεις όπως η Βοστώνη, το Λονδίνο και η Σεούλ.
Η κοινή λογική μας λέει ότι περισσότερες επιλογές θα έπρεπε να οδηγούν σε καλύτερα αποτελέσματα – περισσότερες οδοί για την κυκλοφορία, περισσότερα μονοπάτια για το ρεύμα, περισσότερες διαδρομές για τα δεδομένα. Ωστόσο, η Φυσική και τα Μαθηματικά αποδεικνύουν ότι κάτι τέτοιο δεν ισχύει πάντα. Όταν εφαρμόζεται πίεση σε ένα δίκτυο –είτε κυκλοφοριακό, είτε μηχανικό, είτε ενεργειακό– τα αποτελέσματα μπορεί να είναι αντίστροφα από τα αναμενόμενα.
Η εργασία της ομάδας του Overvelde και η εξήγηση του Veritasium δείχνουν πόσο περίπλοκες και ταυτόχρονα εντυπωσιακά κομψές μπορεί να είναι οι αντιδράσεις των φυσικών συστημάτων όταν σχεδιάζονται με ακρίβεια. Αυτές οι παράδοξες συμπεριφορές δεν είναι απλώς επιστημονικές ασκήσεις, αλλά έχουν σημαντικές εφαρμογές. Στον τομέα των υλικών, για παράδειγμα, μηχανισμοί όπως αυτός που «μαζεύεται» όταν τεντώνεται, θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε ρομποτικές κατασκευές, σε φορητές συσκευές, ή ακόμη και σε ιατρικές εφαρμογές, όπως εμφυτεύματα ή μηχανισμούς μικροχειρουργικής.
