ปมที่แข็งแกร่งที่สุดคืออะไรและเรารู้ได้อย่างไร?

ในปี ค.ศ. 333 ก่อนคริสตศักราชตำนานกล่าวว่าอเล็กซานเดอร์มหาราชเข้ามาในเมืองกอร์ดอนใน Phrygia ตอนนี้ตุรกี พลังอันยิ่งใหญ่ครั้งหนึ่งได้ลดลงเป็นเพียงจังหวัดของจักรวรรดิเปอร์เซียและสิ่งที่เหลืออยู่ในประวัติศาสตร์ที่น่าภาคภูมิใจคือเกวียนเก่าผูกติดอยู่กับเสาในจัตุรัสกลางเมือง

คุณคิดว่ามีคนย้ายมาหลายศตวรรษเพราะมันถูกวางไว้ที่นั่น - แต่ไม่มีใครทำได้ ปมที่เก็บไว้ในสถานที่นั้นแข็งแกร่งมากซับซ้อนมากจนคลี่คลายมันเป็นไปไม่ได้ ในความเป็นจริงเหมือนดาบในหินของคนเดียวที่สามารถจัดการความสำเร็จได้นั้นไม่ได้เป็นเพียงแค่พลเมืองที่มีจิตใจในชุมชน แต่เป็นกษัตริย์ที่ได้รับการคัดเลือกจากพระเจ้าเอง

แน่นอนอเล็กซานเดอร์ไม่มีเวลาสำหรับงานฝีมือ เขาเปิดปมเปิดอย่างแท้จริง - ด้วยดาบ - และไปปกครองเอเชียทั้งหมด แต่ปมกอร์เดียนที่แท้จริงอาจเป็นปมที่แข็งแกร่งที่สุดเท่าที่เคยมีมา - มีลักษณะอย่างไร? นั่นเป็นคำถามที่น่าสนใจ

และด้วยเทคโนโลยีและทฤษฎีที่ทันสมัยเราสามารถแทงได้ดีในการตอบ

ปมที่แข็งแกร่งที่สุด

เรามักจะไม่คิดว่านอตเป็นประเภทของเทคโนโลยี แต่พวกเขา - และเป็นหนึ่งในประเภทที่เก่าแก่ที่สุดและน่าเชื่อถือที่สุดในตอนนั้น พวกเขาก่อนวันล้อและขวาน; เราอาจผูกปมก่อนที่จะค้นพบไฟ นักวิทยาศาสตร์บางคนแม้แต่คิดนอตอาจแก่กว่ามนุษยชาติเอง

เรามีเวลามากในการทดลองคือประเด็น และเราทำได้ดีในช่วงหลายปีที่ผ่านมา: มีหลายร้อยประเภทถ้าไม่ใช่หลายพันประเภทที่แตกต่างกันในตอนนี้แต่ละคนมีข้อได้เปรียบและข้อเสียของตัวเอง

การเลือกว่า "ดีที่สุด" นั้นเป็นงานที่เป็นไปไม่ได้ - แต่คำถามที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้นของ "แข็งแกร่งที่สุด" อาจตอบได้ ในขณะที่การตรวจสอบทางวิทยาศาสตร์ที่ครอบคลุมของทั้งหมดประเภทของปมจะไม่เป็นไปได้ประเภทที่ได้รับความนิยมมากขึ้นได้รับการศึกษาค่อนข้างดีโดยมีผลลัพธ์ที่เห็นด้วยอย่างใกล้ชิดพอที่จะจัดอันดับพวกเขาได้อย่างน่าเชื่อถือ

แต่นี่เป็นคำถามด่วน: เราควรคาดหวังว่าผลลัพธ์เหล่านี้จะดูอย่างไร มันไม่ได้ใช้งานง่าย แทนที่จะเป็นตัวชี้วัดที่เป็นบวกของความแข็งแรงนอตแทนที่จะมีการจัดอันดับ "ประสิทธิภาพ" ของความแข็งแรงที่ทำลายเชือกที่มันผูกไว้เก็บรักษาไว้-

นั่นเป็นเพราะบางทีอาจจะเป็น“ เพียงแค่วางปมไว้ในเชือกก่อนที่จะโหลดมันจะลดความแข็งแรง” นักเตะชั้นนำของจอร์ชสมาร์บัคและเบอร์นาร์ด Toute ในหนังสือของพวกเขาในปี 2545เทคนิคการพังของอัลไพน์: คู่มือที่สมบูรณ์เกี่ยวกับการพังที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ“ และนอกเหนือจากกรณีของความเสียหายที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่นเชือกจะแตกหักที่ปมเสมอ”

มันสมเหตุสมผลกับการประยุกต์ใช้ความรู้ทางฟิสิกส์เล็ก ๆ น้อย ๆ : ในเชือกที่ไม่ได้รับการแต่งตั้งเส้นใยทั้งหมดจะแบ่งปันความตึงเครียดและน้ำหนักเท่ากัน แต่การผูกเชือก - ไม่ว่าจะอยู่รอบ ๆ ตัวเองเสาหรืออย่างอื่น - แนะนำการโค้งงอในบางพื้นที่และการบีบอัดในผู้อื่นเปลี่ยนความตึงเครียดรอบ ๆ ไม่สม่ำเสมอ มันเป็นที่ที่ความตึงเครียดสูงที่สุดที่เชือกอ่อนแอที่สุดและมีแนวโน้มที่จะแตกหักถ้าดึงยากเกินไป

คำถามคือ: นอตใดลดความแข็งแรงของเชือกได้น้อยที่สุด? ถามนักคณิตศาสตร์และพวกเขาอาจจะให้คำตอบที่มีกลิ่นเหม็น: ไม่มีปมเลย-รู้จักกันในทฤษฎีปมว่าเป็น "un-knot" มันถูกต้องในทางเทคนิค - เชือกชิ้นส่วนที่ไม่มีปมอยู่ในทางทฤษฎีจะมีประสิทธิภาพ 100 เปอร์เซ็นต์ - แต่ก็ไม่แน่นอนมีประโยชน์- ซึ่งแท้จริงนอตออกมาด้านบน?

ปมสิ่งที่คุณคาดหวัง

แม้จะมีการใช้นอตทุกวันเทคโนโลยีโบราณที่มาถึงและใช้งานง่ายมากแม้แต่ลิงที่ไม่ใช่มนุษย์ก็สามารถเข้าใจได้ปรากฎว่าเราไม่เข้าใจพวกเขาทั้งหมดที่ดี อย่างน้อยก็ไม่ได้มองเห็นครั้งแรก

“ คุณสามารถแสดงภาพของคนที่แท้จริงของนอตและขอให้พวกเขาตัดสินว่าปมจะประพฤติตนอย่างไร” Chaz Firestone (ชื่อจริงอย่างไม่น่าเชื่อ) ศาสตราจารย์ด้านจิตวิทยาและสมองของมหาวิทยาลัย Johns Hopkins กล่าวคำแถลงปีที่แล้ว“ และพวกเขาไม่มีเงื่อนงำ”

“ มนุษยชาติใช้นอตมาหลายพันปีแล้ว” เขากล่าว “ พวกเขาไม่ได้ซับซ้อน - พวกเขาเป็นเพียงสตริงที่พันกัน” และถึงกระนั้นเขาก็อธิบายว่า“ ผู้คนน่ากลัว” ในการแสดงว่าสิ่งก่อสร้างที่แข็งแกร่งหรือมั่นคงเหล่านี้ควรจะเป็นอย่างไร

และเพื่อการพิสูจน์อย่ามองไกลไปกว่าการศึกษาFirestone และเพื่อนร่วมงานของเขาเพิ่งออกมา ในนั้นพวกเขาแสดงให้ผู้เข้าร่วมสี่นอตที่คล้ายกันผิวเผิน - "แนวปะการัง", "ขโมย", "ยาย" และ "ความเศร้าโศก" - ซึ่ง "มีความคล้ายคลึงกันมาก" กระดาษอธิบาย "และพวกเขาก็แตกต่างกันอย่างกว้างขวางในความมั่นคงของพวกเขา"

อย่างเป็นกลางลำดับความแข็งแกร่งที่ถูกต้องควรเป็นแนวปะการังก่อนจากนั้นยายแล้วขโมยและในที่สุดความเศร้าโศก - การจัดอันดับยืนยันว่า“ ไม่เพียง แต่เป็นไปตามความรู้ทางวัฒนธรรมและการปฏิบัติของชุมชนที่ใช้ (หรือหลีกเลี่ยง) นอตเหล่านี้ (เช่นลูกเรือและลูกเสือ) แต่เมื่อถูกขอให้ตัดสินจากภาพถ่ายที่ปมจะมีความยาวที่สุดผู้เข้าร่วมการศึกษามักจะเป็นโดยทั่วไป-

“ เราพยายามให้โอกาสที่ดีที่สุดแก่ผู้คนในการทดลองรวมถึงการแสดงวิดีโอของนอตที่หมุนได้” Sholei Croom นักศึกษาปริญญาเอกในห้องทดลองของ Firestone และผู้เขียนหนังสือพิมพ์กล่าว

แต่“ มันไม่ได้ช่วยอะไรเลย” เธออธิบาย “ ถ้ามีอะไรคำตอบของผู้คนก็ยิ่งทั่วทุกแห่ง”

เห็นได้ชัดว่าจำเป็นต้องมีการทดลองทางกายภาพบางอย่างหากเราค้นหาปมที่แข็งแกร่งที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และโชคดีที่นักวิทยาศาสตร์บางคนทำอย่างแม่นยำ

ปัญหาปม

กุญแจสำคัญในการทดลอง Firestone และ Croom คือความจริงที่ว่าสี่นอตที่เกี่ยวข้องต้องมีลักษณะคล้ายกัน และพวกเขาทำ - สำหรับคนที่ไม่มีประสบการณ์การแล่นเรือใบหรือการสอดแนมพวกเขาแทบจะแยกไม่ออก

แต่นั่นทำให้เกิดประเด็นที่น่าสนใจใช่มั้ย ทำไมถ้าพวกเขามีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดพวกเขามีพฤติกรรมที่แตกต่างกันหรือไม่?

ในปี 2020 ทีมนักคณิตศาสตร์และวิศวกรจาก MIT ได้กำหนดไว้เพื่อตรวจสอบพัฒนาคำตอบทางคณิตศาสตร์สำหรับคำถาม“ อะไรทำให้ปมหนึ่งแข็งแกร่งกว่าอีก?” งานวิจัยของพวกเขาใช้ประโยชน์จากสิ่งประดิษฐ์ใหม่ที่มีค่า: เชือกชนิดหนึ่งที่มีเส้นใยเพื่อตอบสนองต่อความเครียดหรือความกดดัน

มันเป็นโอกาส“ ที่จะศึกษาความมั่นคงของนอตจริง ๆ ” Jorn Dunkel ศาสตราจารย์คณิตศาสตร์ของ MIT ที่ทำงานอยู่โครงการ, บอกNPRในเวลา “ เพราะก่อนหน้านี้เห็นได้ชัดว่าไม่มีใครสามารถมองหานอตและดูว่าสายพันธุ์ไปไหนและมีการกระจายกองกำลังอย่างไร”

ด้วยการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงสีในนอตต่าง ๆ ทีมสามารถคิดได้ว่าคนไหนที่สามารถรับความเครียด - และที่สำคัญกว่านั้นคือทำไม- ตัวอย่างเช่นพวกเขาพบว่า“ การบิดเป็นสิ่งสำคัญในการทำงานของนอต” Vishal Patil จากนั้นนักเรียนระดับบัณฑิตศึกษา MIT บอกกับ NPR ในความเป็นจริงมันเป็นทรัพย์สินที่แยกปมแนวปะการังออกจากยายทีมค้นพบ

โดยรวมแล้วสิ่งนี้คือ: ปมที่แข็งแกร่งที่สุด? เรารู้คำตอบแล้ว

ปมเพื่ออะไร

ใช่: ปรากฎว่าหลังจากการวิจัยทั้งหมดในคณิตศาสตร์และฟิสิกส์ของสิ่งที่ทำให้ปมที่ดีคำตอบก็จ้องมองเราอยู่ตรงหน้าตลอดเวลา “ ดูเหมือนว่ามนุษย์จะโชคดีและค้นพบนอตที่ดี” Patil บอกกับ NPR“ แต่มันก็ไม่ชัดเจนว่าเป็นอย่างไร”

ตัวอย่างเช่นมี "ปมเลือด" หรือปมบาร์เรล - ปมโค้งที่ใช้เข้าร่วมเชือกสองชิ้นเข้าด้วยกัน อธิบายไว้ในAshley Book of Knotsในฐานะที่เป็น“ โค้งที่ดีที่สุดสำหรับเส้นเล็กแข็งหรือลื่น” ปมเลือดลดความแข็งแรงของเชือกเพียง 10-20 เปอร์เซ็นต์ทำให้เป็นหนึ่งในความสัมพันธ์ที่มั่นคงที่สุดที่มีอยู่

หรือปมที่แข็งแกร่งอีกอย่างที่คุ้นเคยกับนักปีนเขานักถ้ำและลูกเรือในหมู่ผู้อ่านของเรา: รูปแปดซึ่งมีการลดความแข็งแรงประมาณ 20 เปอร์เซ็นต์ มันเป็นปมแบบหยุด - ใช้เพื่อยึดเชือกจากการลื่นไถลผ่านรู - และมันเป็น“ ง่ายกว่าที่จะปลดปล่อย […] ไม่มีแนวโน้มที่จะติดขัดและทำร้ายเส้นใยและมีขนาดใหญ่ขึ้นแข็งแกร่งขึ้นและปลอดภัยเท่าเทียมกัน” ต่อแอชลีย์ Marbach และ Toute เห็นด้วยโดยกล่าวว่า“ คนโปรดปรานทุกคนควรรู้วิธีการผูก [ปมแปดรูป] อย่างสมบูรณ์แบบด้วยการปิดตา [ของพวกเขา]”

Dunkel และ Patel ชื่นชอบ Zeppelin จากการวิจัยของพวกเขา - แข็งแกร่งกว่าผีเสื้ออัลไพน์ที่ใช้ในการปีนเขา แต่อาจยากที่จะปลดปล่อย และผู้เขียนร่วม Mathias Kolle รองศาสตราจารย์ด้านการพัฒนาอาชีพระหว่างประเทศของร็อคเวลล์ที่ MIT คาดการณ์ว่าจะใช้ผลลัพธ์เพื่อสร้างใหม่ในอนาคตที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้นในอนาคตที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้นซึ่งเป็นสิ่งที่เราชอบเดินเรือการสอดแนมหรือบรรพบุรุษที่กระจายโดยทั่วไป

“ ถ้าคุณใช้ครอบครัวที่มีปมที่คล้ายกันซึ่งความรู้เชิงประจักษ์ซิงเกิ้ลหนึ่งเป็น 'สิ่งที่ดีที่สุด' ตอนนี้เราสามารถพูดได้ว่าทำไมมันถึงสมควรได้รับความแตกต่างนี้” Kolle กล่าวใน Aคำแถลงในเวลา “ เราสามารถเล่นปมกับกันและกันเพื่อใช้ในการเย็บแผลแล่นเรือปีนเขาและการก่อสร้าง มันวิเศษมาก”

“ ความรู้เชิงประจักษ์ที่กลั่นกรองมานานหลายศตวรรษได้ตกผลึกสิ่งที่ดีที่สุดคือนอต” Kolle กล่าว “ และตอนนี้โมเดลแสดงให้เห็นว่าทำไม”