Izvanredna Otkrića o Kretanju Molekula u Staklu
Istraživanje o kretanju molekula unutar stakla otkrilo je nešto zapanjujuće, pod uvjetom da se rezultati mogu ponoviti. Procesi u staklu, kao i u nekim drugim materijalima sličnih svojstava, čini se da su vremenski reverzibilni, što potencijalno može otkriti zanimljive informacije o drugom zakonu termodinamike.
Što nam može reći drugi zakon termodinamike?
Jeste li ikada primijetili, dok hodate po plaži, da vjetar nikada ne oblikuje pijesak u specifičan oblik Taj Mahala ili, recimo, Dannyja DeVita? Ili kada sjedite u sobi, atomi koji čine zrak nikada se ne nakupljaju u kutu, ostavljajući vas da umrete u okruženju bez kisika? Ovakve stvari se nikada ne događaju, a sve to zahvaljujući jednom zakonu koji vlada svime – drugom zakonu termodinamike. Ukratko, sve teži ka neredu. Toplina se prenosi iz toplijih područja u hladnija, a u izoliranom sustavu, entropija – mjera nereda unutar sustava – može samo rasti.
Zašto je ovo otkriće toliko neobično?
Gotovo svi fizički zakoni su vremenski reverzibilni, no drugi zakon termodinamike je drugačiji jer pokazuje trenutak vremena. Ako vidite sustav koji se kreće prema nerazumijevanju, možete biti sigurni da ide prema naprijed u vremenu. Naime, ne možete vratiti kuhano jaje. I zato je čudno što unutar stakla i nekih drugih sličnih materijala, ova definirajuća strelica vremena izgleda kao da ne postoji ili se barem čini da izgleda jednako u oba smjera.
Molekuli unutar stakla: kretanje unatoč krutosti
Iako staklo i plastika mogu izgledati čvrsto, molekuli unutar njih mogu se kretati i tražiti povoljnije energetske sate. Ova preuređenja mogu utjecati na njihova svojstva, što čini proučavanje ovog procesa korisnim za industriju. U istraživanju, znanstvenici su pokušali proučiti fizičko starenje stakla. “Za razliku od degradacije koja uključuje kemijske reakcije kao što je korozija, fizičko starenje uključuje promjene svojstava materijala koje su isključivo uzrokovane preuređenjima molekula,” objašnjava tim u svojoj studiji.
Materijalno vrijeme i staklo
Starenje stakla može se proučavati korištenjem koncepta “materijalnog vremena”. U ovom konceptu, vrijeme unutar materijala otkucava drugačije, ovisno o tome koliko traje da se molekuli unutar materijala preurede. “Materijalno vrijeme može se zamisliti kao vrijeme mjerljivo na satu čija se brzina mijenja dok staklo stari,” objašnjava tim. Za proučavanje ovog fenomena, tim je usmjerio laser na uzorak stakla, pomno ga prateći s vrhunskom kamerom. Kada je svjetlost pogodila molekule, raspršila se, a tim je mogao statistički analizirati uzorke svjetlosti i tame kako bi odredio brzinu preuređivanja molekula materijala.
Čudne i uzbudljive spoznaje
Došli su do nevjerojatnog otkrića: fluktuacije molekula unutar stakla i drugih proučavanih materijala čini se da su vremenski reverzibilne. “Međutim, to ne znači da se proces starenja materijala može reversirati,” naglašava autor studije, Till Böhmer s Instituta za kondenziranu materiju na Tehničkom sveučilištu u Darmstadtu. Staklo i dalje stari, a proces starenja odvija se tijekom dugog, sporog materijalnog vremena stakla.
Postavljene nove važne pitanje
Među pitanjima koja su proizašla iz ove studije su: je li ova vremenska reverzibilnost prisutna u drugim materijalima, koliko se njihovo unutarnje vrijeme razlikuje, i naravno – “šta je, dovraga?” “Naši rezultati otvaraju niz pitanja,” dodali su tim u svojoj studiji. “Da li je materijalna vremenska reverzibilnost univerzalna karakteristika starenja? Kako bi se to moglo povezati s osnovnim zakonima fizike?”
Završne misli
Tim se nada istraživanju ovih pitanja dodatno s različitim materijalima, a čudna i uzbudljiva otkrića mogla bi uslijediti. Ova studija je objavljena u časopisu Nature Physics i predstavlja važan korak u našem razumijevanju stakla i sličnih materijala.
