VĚDECKÁ ZÁHADA: Proč nám to na ledu klouže

Je v tom kvantová mechanika, ale nejsou k tomu potřeba kočky, což je obvyklá proprieta kvantových mechaniků. Samotným kočkám to taky klouže a nejeden kvantový mechanik si na ledu pořádně narazil ....

Že to na ledu klouže, to si asi zkusil každý z nás. Děláme to tak nějak podvědomě a jsou na tom založeny odvětví lidské činnosti, ve kterých se točí miliardy dolarů - třeba NHL, Světový pohár sjezdového lyžovaní a další.

Doteď jsme si mysleli, že víme, proč to klouže a že v podstatě jenom zpřesňujeme to, co navrhl bratr Lorda Kelvina, James Thompson v roce 1849 - tedy díky kombinaci tlaku a tření. To vede k tomu, že na povrchu ledu roztaje tenoučká vrstvička vody a už to klouže. Hokejistům k miliónovým platům, nemehlům k sádře na ruce nebo na noze.

A fyzici s tím byli tak nějak smířeni a v podstatě se to snažili jenom lépe změřit. Jako třeba v této studii týmu z Ecole Normale Supérieure v Paříži z roku 1998. Dokonce pro přesnější měření k tomu vyvinuli speciální přístroj, v překladu nejspíše zdvojený tribometr. V podstatě měli milimetr velkou kuličku a měřili, co to dělá s ledem i kuličkou. Už tehdy zjistili, že sice měření odpovídají předpokladům a že tedy kulička po kontaktu s ledem vytváří na ledu tenoučkou vrstvu vody a po ní klouže, ale bylo tam ALE. Měření přece jenom vycházely o trošku jinak, než měly. Tehdy to vysvětlili tím, že to není čistá voda, ale koktej vody a ledu.

A potom to celé zase usnulo až do letoška, kdy svoji studii zveřejnil tým fyziků ze Saarland University ve složení Martin Müser, Achraf Atila a Sergey Sukhomlinov svoji studii. Pomocí počítačových simulací prokázali, že za klouzáním na ledu není ani tlak a teplo, ale za tím kvantová mechanika.

Co se tedy děje? Při mrznutí voda krystalizuje. Její molekuly se poslušně poskládájí do krystalické mřížky. Molekulu vody tvoří atom kyslíku a dva atomy vodíku. Kyslíku chybí dva elektrony v tzv. valenční vrstvě, který doplní dva atomy vodíku se svými elektrony. Výsledkem je, že molekula vody je elektrický dipól. A když tyto molekuly, seřazené v krystalické mřížce ledu přijdou do kontaktu s elektrickým polem obuvi nebo ocelového ostří brusle, dojde k jejich uvolnění a vzniká vrstvička vody, po které to klouže.

Co z toho vyplývá? Spousta zajímavých průmyslových aplikací. Ale třeba také to, že místo různých vosků na lyže a mazání si budeme hrát s elektrickým polem skluznice případně ostří brusle. Místo tvaru a koeficientu tření budeme experimentovat s rozložením elektrického náboje.

No přestanu snít, zatím ta studie není impaktovaná, ale určitě se toho chytnou další vědci, kteří zkusí výsledky simulací přímo změřit v reálném světě. Možná celou studii vyvrátí a spláchnou do koše. A to je dobře, protože takto věda funguje, neustále zpochybňujeme a ověřujeme, nějaký vědecký konsenzus patří do politiky, a ne do vědy.

_________________________________________________________________________________________

Vážený čtenáři, máš před sebou knihu „Tim se ptá: Proč a jak funguje vesmír“. Je to kniha odpovědí na otázky z moderní fyziky, kosmologie, ale také třeba o tom, jak fungují atomové elektrárny, výlet do historie, jak vznikala moderní fyzika a kdo byli její zakladatalé. Věnujeme se i současné kosmonautice, potřebám kolonizace vesmíru a jsou tam i pikaktní detaily, jak kosmonauti chodí na záchod, zdaleka nejčtenější část knihy. Tedy hned po kapitole, jak Jára Cimrman přispěl ke vzniku kvantové mechaniky.
Kniha je určená jak pro děti, ale i z části pro jejich rodiče, pro každého, kdo se laicky zajímá o fyziku a potřebuje zjednodušení složitých odpovědí. Předmluvu ke knize mi napsal Ondřej Neff, na faktickou správnost dohlížel profesor Jiří Chýla z Ústavu fyziky Akademie Věd.Stručně řečeno, Tim se ptal, abyste se už nemuseli ptát Vy :)Cena je 199 Kč + poštovné.
Využijte letní akci: Každý, kdo si teď koupí knížku, může v ní mít věnování dle svého přání.
Objednávky směřujte na můj mail: martin.tuma@smartblue.net