Форма трубочки, в которую сворачиваются половинки перезрелых стручков гороха и других бобов, может быть предсказана при помощи математического закона, о котором пишут открывшие его израильские физики в статье, опубликованной в журнале Science.
Эран Шарон (Eran Sharon) из Еврейского университета в Иерусалиме и его коллеги полагают, что открытые ими математические законы могут быть использованы для создания механических устройств, способных поддерживать и восстанавливать свою форму.
Авторы статьи открыли эти принципы, наблюдая за раскрытием плода тропического дерева баугинии пестрой (Bauhinia variegata). Стручки этих растений состоят из двух отдельных половинок, к поверхности которых прикреплены семена. При созревании половинки разъединяются и начинают закручиваться в спирали, при этом семена выпадают наружу, где их подхватывает ветер.
Израильские физики установили, что половинки стручка закручиваются в разные стороны из-за двух слоев волокон, которые растут под определенным углом по отношению друг к другу. Это позволяет плоду «запасать» потенциал упругости, который расходуется на «сворачивание» половинок плода после его созревания. В это время слои волокон высыхают и сжимаются, из-за чего относительно плоские половинки стручка превращаются в спирали.
Ученые склеили искусственную половинку стручка из двух латексных пленок, которые они предварительно растянули и скрепили друг с другом. После высыхания клея она завернулась в примерно такую же спираль, что и настоящие плоды баугинии. Авторы статьи собрали несколько таких «стручков» и разработали при их помощи математический аппарат, описывающий поведение любого такого «устройства».
Ученые отмечают, что этот механизм носит универсальный характер — таким же образом «сворачиваются» некоторые длинные молекулы, а также другие поверхности с двумя разнонаправленными слоями волокон.