La física ha dado un paso adelante en la comprensión de cómo se rompen los objetos sólidos, revelando una nueva regla universal que podría cambiar nuestra percepción sobre los procesos de fragmentación. En un reciente estudio publicado en Physical Review Letters, el investigador Emmanuel Villermaux de la Universidad Aix-Marseille en Francia, ha propuesto una ecuación que ilustra patrones lógicos y matemáticos en la manera en que los objetos se rompen.
Un mecanismo detrás de la rotura
Imagina filmar el momento en que una taza de cristal se quiebra. A través de una cámara de alta velocidad, podrías observar cómo las grietas se ramifican por la superficie del objeto, fusionándose esporádicamente y formando secciones más grandes que eventualmente se desprenden. Aunque a primera vista puede parecer un proceso aleatorio, la física ha sospechado durante mucho tiempo que existe un mecanismo universal detrás de este fenómeno. Según Ferenc Kun, físico de la Universidad de Debrecen en Hungría, “los procesos de fragmentación fascinan a los físicos porque combinan elementos de la geometría, la dinámica y el desorden”.
Hasta ahora, los esfuerzos por entender este proceso se habían centrado en los detalles menores, como la distribución de la tensión en la superficie del objeto al caer. Sin embargo, Villermaux cambió el enfoque, centrándose en los resultados de los eventos de rotura en lugar de las grietas mismas. Su investigación propone que todos los sólidos que pueden romperse seguirán un patrón determinado por la entropía, que mide el grado de caos en un sistema.
Aplicaciones y limitaciones de la nueva ley
El resultado más simple, con baja entropía, sería que un plato de cristal se rompe en cuatro trozos iguales; en contraste, una alta entropía resultaría en numerosos fragmentos irregulares. Villermaux atribuye este fenómeno a un principio conocido como “máximo azar”. Este nuevo enfoque no solo proporciona una comprensión más profunda del proceso de rotura, sino que también establece un límite físico para la cantidad de caos que puede generar la fragmentación.
La ecuación fue aplicada a una amplia variedad de objetos de la vida cotidiana, incluyendo platos, conchas, espaguetis y hasta residuos en el océano. Villermaux encontró que su modelo se comportaba de manera consistente en cada uno de estos ejemplos, aunque reconoció que su ecuación es más efectiva en situaciones de fragmentación verdaderamente aleatorias y menos aplicable a materiales más blandos, como ciertos plásticos.
A pesar de estas limitaciones, el modelo propuesto representa un avance significativo en la comprensión de la fragmentación aleatoria. Kun señala que un principio tan general podría “ayudar a la ciencia a entender cómo influyen los diferentes procesos físicos en la distribución de fragmentos y sus tamaños en entornos industriales, geofísicos y astrofísicos”.
La investigación de Villermaux no solo abre nuevas vías para la física de la fragmentación, sino que también plantea preguntas sobre cómo los procesos físicos interactúan en el mundo que nos rodea. Un pequeño plato roto puede parecer insignificante, pero detrás de su fragmentación hay un universo de reglas y patrones que nos ayudan a entender mejor la naturaleza de los objetos sólidos.
