لغز عمره 500 عام.. أخيرا حل معضلة دافنشي الشهيرة

بعد أكثر من 500 عام من الحيرة، عثر العلماء أخيرا على تفسير يحل واحدا من أشهر ألغاز الفيزياء، يسمى لغز "مفارقة ليوناردو" Leonardo's Paradox، التي تحمل اسم فنان عصر النهضة ليوناردو دافنشي.
كان دافنشي أول من لاحظ هذه الظاهرة، وهي ببساطة تتمحور حول الطريقة التي تصعد بها فقاعات من الهواء عبر الماء إلى السطح بشكل متعرج أو لولبي.
وتعذر على دافنشي تفسير السبب وراء تحرك الفقاعات بهذه الطريقة بدلا من الارتفاع في خط مستقيم، كما تشير قوانين الفيزياء، غير أنه وجد علاقة بين حجم الفقاعة وحركتها: تحدث الحركة غير المتوقعة فقط بمجرد أن تحقق الفقاعة نصف قطر كروي يساوي نحو واحد ملليمتر.
طوال أكثر من 500 عام، عجز العلماء المتخصصون في ديناميكيات السوائل عن التوصل إلى تفسير منطقي لهذه الظاهرة.
وفقا لإندبندنت، استخدم باحثان من "جامعة إشبيلية" الإسبانية و"جامعة بريستول" البريطانية إطاراً حسابياً لمحاكاة فقاعات الهواء التي تتصاعد عبر الماء، ووجدا من طريق العمليات الحسابية أنها تتخذ مسارات غير مستقرة عندما تصل إلى قطر صغير يسبق التحول إلى ذرة يبلغ 0.926 ملليمتر.
ويرجع ذلك إلى أن ضغط الماء المحيط بالفقاعات يشكل تشوهات دقيقة في شكلها، ما يتسبب في الحركة المتمايلة.
ووردت التفاصيل في شأن النتائج في دراسة بعنوان "مسار متعرج لفقاعة هواء تتصاعد في الماء" نشرت الثلاثاء في مجلة "بروسيدينجز أوف ذا ناشيونال أكاديمي أوف ساينس" (سجلات الأكاديمية الوطنية للعلوم).
وقالت الورقة البحثية "منذ عصر النهضة" ورد في وثائق أن فقاعة هواء في طريقها إلى سطح الماء سوف تنحرف عن مسارها المستقيم والثابت لتؤدي حركة متعرجة أو لولبية دورية بمجرد أن تكون الفقاعة أعلى من مستوى القطر الدقيق".
وأضافت الدراسة "لكن ارتفاع الفقاعة المضطرب عصي على الوصف الكمي، وبقيت الآلية الفيزيائية محل جدال. غير أنه باستخدام تقنية رسم الخرائط الرقمية، وجدنا للمرة الأولى توافقاً كمياً مع قياسات عالية الدقة لعدم الاستقرار".
وخلص الباحثون إلى أن اكتشاف هذه الآلية يفتح الباب أمام النهوض بمزيد من الدراسات حول "ملوثات صغيرة موجودة في معظم البيئات العملية، والتي تحاكي جسيماً ما بين [الجسم] الصلب والغاز".