Egyes csomók erősebbek, mint mások, de a tudósok régóta küzdenek annak meghatározásával, hogy miért. A színváltoztató rostszálak segítségével most a kutatók egyszerű matematikai szabályokat dolgoztak ki, amelyek a csomók topológiája - a csomó kötésének geometriája - alapján meghatározzák a különféle csomók relatív szilárdságát.

"Annak ellenére, hogy csomók évezredek óta léteznek, nem sokat tudunk arról, hogy miért működnek úgy, ahogy működnek"

- mondta el Vishal Patil, az MIT alkalmazott matematikusa. A legegyszerűbb csomók jobb megértése érdekében Patil és munkatársai színváltoztató rostszálakat tanulmányoztak olyan árnyalatokkal, amelyek megmutatják a kisebb és nagyobb feszültségeket a csomózott szálban. A rostszálakban lévő csomókban megfigyelt deformitások megegyeztek a kutatók számítógépes szimulációjában kiszámított torzulásokkal - ami így jó előre jelezte a különféle csomók relatív szilárdságát is. A csapat ezt a szimulációs technikát alkalmazta a két különálló kötéldarabot összekötő, bonyolultabb csomók relatív szilárdságának előrejelzésére is.

Patil és munkatársai végül úgy találták, hogy három tulajdonság magyarázza a csomó erejét.

1. Először: minél többször kereszteződnek a szálak, annál erősebb a csomó.
2. A szálak csavarodása, amikor egymást keresztezik, szintén fontos szerepet játszik: ha a szálakat egymással ellentétes irányba csavarják, akkor a csavarodás kiegyensúlyozott lesz, és a helyére rögzíti a csomót.
3. Végül: ha a szomszédos szálak ellentétes irányba csúsznak, amikor egy csomót meghúznak, akkor ez is megerősíti a csomót.

A szabályok csak az egyes csomók relatív szilárdságát jósolják meg, vagyis azt, hogy az egyik csomó erősebb-e, mint a másik, nem pedig magának a csomónak az erősségét. Ahhoz a kutatóknak olyan részleteket kell mérlegelniük, mint például a csomó kötéséhez használt kötél vagy rost tulajdonságai.

Bár mindenre nem, de az eredmények arra magyarázatot adnak, hogy miért erősebb egy négyszögcsomó, mint egy másik hasonló csomó, úgynevezett nagyi-csomó, amely kioldódó cipőfűzők gyakori okaként híresült el. A négyzet alakú csomótól eltérően a nagyi-csomónak kiegyensúlyozatlan a csavarodása, és ebben, - velünk együtt - ez is könnyen elbotlik.

(Forrás: ScienceNews Képek: MIT, Flickr, Wikipédia, Pxhere)