EKSPLOZIJA INTELIGENCIJE

TRČANJE NAGLAVAČKE

1.559 pregleda
Gledam i ja vas

Nije, valjda, u svemirskoj letelici s bestežinskim stanjem? Nije. Da jeste, lebdeo bi s nožicama razbacanim na sve strane. Čik pogodi šta ga drži? Uzalud ste stavili prst na čelo, odgovor nije nimalo lak. Znaju ga fizičari, mada će poneki nehotice pogrešiti.

Johanes van der Vals

Gušter trči naglavačke po tavanici! Dugo je naučnike kopkalo kako ove životinjice trčkaraju po površini glatkoj kao staklo, a da ne padnu, iako nemaju za šta da zakače svoje kandžice.

Posle višegodišnjih ispitivanja, ustanovljena je zapanjujuća činjenica. Prstići malenog gmizavca pokriveni su majušnim čekinjama, čiji se krajevi se račvaju u još tanja vlakna – toliko tanka da na svojim završecima stvaraju molekulaske veze s ma kakvom podlogom koju dodirnu.

Tajna je skrivena
u neobičnom privlačenju
i odbijanju molekula
ili atoma, nazvanom
vandervalsova sila.

Svaku od tih dlačica zidu privlači međumolekularna sila, u fizici nazvana Van der Valsova, a to omogućuje nožicama da ostanu priljubljena uz površinu kojom se kreću.

Vezivanje molekula

Tajna je skrivena u neobičnom privlačenju i odbijanju molekula ili atoma, nazvanom vandervalsova sila, u slavu holandskog fizičara i matematičara Johanesa Diderika van der Valsa, ovenčanog 1910. Nobelovom nagradom za otkrće međumolekulske veze. Vadervalsove sile se pojavljuju u svojevrsnoj sprezi pritiska, zapremine i temperature gasova i tečnosti.

Nožice kojima se priljubljuje za podlogu

Van der Valsova sila ili veza predstavlja slabo međudejstvo (interakcija) između momenta električnih dipola atoma ili molekula, a tipične energije iznose desetinku elktron-volta (0,1 eV) ili manje. Vezivanje molekula vode u tečnom i čvrstom stanju delimično je rezultat ovog dipol-dipol međudelovanja. A šta je to dipol?

Dipol je par jednakih ali suprotnih naboja razmaknutih na izvesno rastojanje, koji može biti električni ili magnetni. Jačina se izražava preko takozvanog dipolnog momenta, koji ni kod jednog atoma nije nepromenljiv, a ni kod mnogih molekula. Najpoznatiji primer ispoljavalja takvog ponašanja jeste magnetna igla kompasa, ali ista pojava pojava se očituje u nevidljivom carstvu molekula i atoma, u koje možete jedino zaviriti pomoću mikrioskopa s velikim uveličavanjem.

Iako je pojava otkrivena maltene pre vek i po, teško ju je izmeriti kada treba predvideti ponašanje čvrstih tela, tečnosti i molekula. Do sada je rečena sila ili veza mogla  tačno da se utvrdi samo za pojedinačne atome ili velike predmete. Ali ona je osobito važna kada se opisuje ponašanje složenih molekula, kao što su biomolekuli i proteini, a odgovorna je za savršeno prianjanje, zbog čega se jedna vrsta guštera pod imenom geko zadivljujuće vere uz glatke zidove, čak da trčkara po svodu.

Nožice kojima se priljubljuje za podlogu

Opada s kubikom

Nemački naučnici u Jilihu su je prvi put me tako davno odredili za pojedinačne molekule na većim rastojanjimaa. Pod tim se podrazumevaju razdaljine suviše male da bi se opazile golim okom. Sam molekul, najmanja jedinica nekog hemijskog jedinjenja koja zadržava njegov hemijski sastav i svojstva, sastoji se od više atoma dostiže u prečniku od 0,1 do 100 nanometara (nanometar je milioniti delić milimetra). Pokušajte to da zamislite!

Izmerene vrednosti su u saglasju s teorijskim predviđanjima, prema kojima snaga vezivanja opada s trećim stepenom (kubom) razdaljine. I ne samo to: što su molekuli veći, to je jače priljubljivanje za površinu! Otkuda toliko povećanje?

Robot geko se penje uz
zidove i hoda po tavanici,
zahvaljujući lepljivim
dlačicama na stopalima.

Pojednostavljeno rečeno, vandervalsova sila nastaje premeštanjem elektrona u atomskim i molekulskim omotačima, izazvanim kvantnim kolebanjima, zbog čega se javlja slabo električno privlačenje. U takvim slučajevima u većim molekulima umešano je više atoma, a svaki ponaosob pojačava pomenuto delovanje. Pojava je naročito izražena kod krupnih organskih molekula.

Na Kalifornijskom univerzitetu izučavaju dlačice na krajevima nožnih prstiju guštera geka koji bez teškoća trčkara po uglačanim površinama, penje se uz zidove i hoda po tavanici. Ni posmatranje pod moćnim elektronskim mikroskopom nije otkrilo tajnu kako se te nevidljive izrasline čiste i lepe za podlogu, a da se nikad ne umrse.

Oponašajući prirodne pokrete, naučnici se nadaju da će načiniti skalamerije kretati i po najsurovijim predelima – pod vodom, na kpnu i u svemiru. Savršeni i nedostižni uzor je geko, koji se lako uspinje uz zidove i trčkara po plafonu. Robot geko se penje uz zidove i hodati po tavanici, zahvaljujući milionima sićušnih, gusto raspoređenih lepljivih dlačica na stopalima. Osmislio ih je Mark Katkoski sa Univerziteta Stanford (SAD) od sintetičkkog gumastog materijala elastomera, koji se pod uticajem sile menja oblk, a nakon prestanka ponovo poprima pređašnji. Sićušni polimerski umeci osiguravaju veliku površinu kontakta između robota i zida, uvećavajući Van der Valsovu silu.

U stomaku svinje

Pentagon se, prema pisanju časopisa „Nju sajentist” zainteresovao za rukavice ili cipele na istom principu. A sam tvorca kaže da bi robot s lepljivim nogama mogao poslužiti za izradu planetarnog rovera ili vozila za spasavanje. Američka vojska se od 1968. zanimala za robote sa životinjskim obličjem, kada je kompanija „Dženeral elektrik” načinila samohodnu mašinu na gasni pogon, nalik slonu, kojo je, uy mnogo teškoća, upravljao čovek. Program je, međutim, brzo ugašen. Danas se u slične istraživačke poduhvate ulaže novac, čak više od milion dolara u hodajuće robote.

Postoji verovanje da
ovi gušteri dolaze tamo
gde caruje vedrina.

Pomislićete, svakako, da istraživači povazdan mozgaju kako da napravke svakojake vojničke skalamerije, iako je to jedan od uhodanih načina da namame buduće ulagače. Jednog dana će robot-kit plivati pored jata pravih grdosija, snimajući i beležeći kako se ponašaju, što će olakšati da se odgonetnu obrasci njihovih prekookeanskih seoba. Umesto da čitate šta se zbiva u okeanu, preko metalnih dvojnika bićete u okeanu!

Roboti slični gmizavcima koristiće se da ispituju podzemna skladišta goriva ili, u manjoj srazmeri, da sprovode medicinske provere i izvode hirurške zahvate u ljudskom telu. Naime, jedan od ključnih pravaca izučavanja jesu medicinski postupci s najmanje nasilnog prodiranja i oštećivanja tkiva. Već su na Karnegi Melon univerzitetu zmijoliku skalameriju, oko dva santimetra dugačku, ubacili u stomak žive svinje.

Cvrkutavo glasanje

Familija guštera geko (Gekkonidae ili Ascalabotes) obuhvata oko 1.180 vrsta i spada u najsitnije gmizavce, s prilično krupnom glavom. Odlikuju se krupnim očima i telom pokrivenim kožom zrnastog izgleda. Pretežno nastanjuju tropske i suptropske predele; uglavnom su noćne životinje.

Oglašavaju se nekom vrstom cvrkuta nalik glasovima „gek-gek”, što ih razlikuje od ostalih gmizavaca i po čemu je cela familija dobila ime. U toplijim predelima su se prilagodili životu u ljudskim naseljima, kao domaće i korisne životinje jer se hrane insektima, uključujući i komarce. Mogu da se penju uz glatke površine (zidove, stene) zahvaljujući izraštajima na prstima koji nose strukture slične dlakama (setae).

U narodu postoji pogrešno verovanje da su otrovni, zato što imaju sitne i bradavičaste krljušti. Na Zemlji postoje oko 50 miliona godina i, zahvaljujući velikoj prilagodljivosti, osvojili su raznovrsna staništa.

Proučavaoci biomimetike (naučno oponašanje prirodnih pojava) ne čekaju skrštenih ruku najsavršenije veštačke mišiće, u međuvremenu tragaju za uzorima u prirodi pokušavajući da razotkriju kako roboti nisu u stanju da urade to što životinje svakodnevno čine. Robert Ful s Kalifornijskog univerziteta je izučavao sićušne dlačice na krajevima nožnih prstiju guštera koji bez teškoća trčkaraju uglačanim površinama, uspinju se uz zidove i hodaju po tavanici.

Kada na Siciliji u nečiju kuću ili na imanje ušeta geko (pod imenom macaklin), to je znak da je vlasnik dobar čovek. Postoji verovanje da ovi gušteri dolaze tamo gde caruje vedrina.

Gradimir Cvetković

O autoru

Stanko Stojiljković

Ostavite komentar