Salainen viiva veden pinnalla! Kahdella kivellä syntyvä aaltojen taikakuvio (Aaltojen interferenssikuvioiden havainnointi)

Olen tiedevalmentaja Ken Kuwako. Minulle jokainen päivä on suuri koe.

Kimalteleva joenpinta tai lätäkkö sateen jälkeen – pysähdytkö koskaan katsomaan niitä tarkemmin? Hämmästyisitkö, jos kertoisin, että näissä tavallisissa näyissä piilee erityisiä geometrisia kuvioita? Maailmamme on kauniisti suunniteltu näkymättömien matemaattisten sääntöjen mukaan. Tällä kertaa esittelen hämmästyttävän kokeen, joka paljastaa arkeen kätkeytyvät ”aaltojen oikut”.

Tarkastellaan luonnon omaa piirtoalustaa

Tutkitaanpa, miltä aallot todellisuudessa näyttävät. Meren aallot ovat itse asiassa hyvin monimutkaisia: rantaa lähestyessään vesi muuttuu matalammaksi, jolloin takana tulevat aallot saavuttavat edellä olevat ja aallon muoto murtuu.

Siksi onkin parasta aloittaa katsomalla ”puhdasta” aaltoliikettä Tokion kansallisen luonnontieteellisen museon aaltokoneella. Videolta näkyy hienosti, kuinka tasaisessa rytmissä syntyvät aallot leviävät säännöllisesti.

Voimme nähdä, kuinka aalto liikkuu suoraan, heijastuu päädystä ja palaa takaisin. Tämä on aaltoliikettä yhdessä ulottuvuudessa.

Luonnon muotoilema geometria: ”Aaltojen interferenssi”

Seuraavaksi siirrytään kaksiulotteiseen maailmaan eli vedenpinnalla leviävien aaltojen pariin. Kun aallot kohtaavat toisensa, syntyy ilmiö nimeltä interferenssikuvio eli aaltojen yhteisvaikutus. Katsotaanpa tätä videolta. Se voi olla aluksi hieman vaikea erottaa, joten katso näyttöä tarkasti. Näetkö vedenpinnalla ikään kuin ”juovia”, joissa vesi on aivan tyyni, koska aallot kumoavat toisensa?

Fysiikassa näitä linjoja kutsutaan heikentävän interferenssin hyperbeleiksi. Kun kaksi aaltoa kohtaa niin, että toisen huippu ja toisen pohja osuvat täsmälleen päällekkäin, ne nollaavat toisensa eikä vedenpinta liiku lainkaan. Näistä liikkumattomista pisteistä muodostuu kauniita, kaartuvia linjoja.

Tiedesilmät halpahallin löydöillä

”Haluan nähdä nämä kuvioit vielä selkeämmin!” Tämän ajatuksen siivittämänä päätin rakentaa koelaitteen jostakin arkisesta esineestä.

Käytin tähän niinkin yllättävää esinettä kuin päänahkahierontalaitetta (ostettu muutamalla eurolla halpahallista).

Head wave bar -niminen tuote.

Kun virta kytketään päälle, moottorin tärinä saa laitteen viisi ”sormea” värisemään nopeasti. Sain neronleimauksen: tällähän voisi luoda useita aaltoja samanaikaisesti! Menin kotiin ja leikkasin pihdeillä kolme sormea pois niin, että jäljelle jäi vain kaksi aaltolähdettä.

Sitten laskin värisevät kärjet varovasti vedenpintaan…

”Tämähän on aivan mahtavaa!!”

Katso tästä videosta, kuinka selkeästi tuunattu hierontalaite luo täydellisen interferenssikuvion.

”Fysiikka” saattaa kuulostaa sanalta, joka tuo mieleen vain vaikeita kaavoja ja tylsiä oppikirjoja. Mutta perusidea on todella yksinkertainen: ”Kun kaksi aaltoa kohtaavat, ne joko vahvistavat toisiaan tai kumoavat toisensa”. Siinä se. Kerran kun kuvasin aaltoja joen rannalla oppilaideni kanssa, näin heidän silmiensä kirkastuvan, kun oppikirjan ilmiö muuttui eläväksi todellisuudeksi heidän edessään.

Kokeile sinäkin tätä, kun seuraavan kerran menet joen tai lammen rannalle. Se on helppoa: heitä kaksi kiveä veteen samanaikaisesti. Kun kahdesta pisteestä leviävät pyöreät aallot kohtaavat, vedenpintaan piirtyy hetkeksi kiehtova kuvio. Itse asiassa lapset huomaavat nämä ”arjen piilotetut matemaattiset ihmeet” usein aikuisia paremmin. Ehkäpä maailmaa ohjaavat säännöt heijastuvat suoraan niihin silmiin, jotka katsovat maailmaa ilman ennakkoasenteita.

Haluatko tietää lisää? Arjen matematiikkaa

Jos tämä ilmiö sai sinut innostumaan, suosittelen lämpimästi tutustumaan ”Daily Life Mathematical Curves” -materiaaleihin (DVD-Book).

Se on täynnä luonnon salaisuuksia, kuten auringonkukan siementen järjestys tai suihkulähteen piirtämät kaaret. Tulet varmasti hämmästymään siitä, kuinka kauniisti ja tarkasti maailmamme onkaan ”laskettu”.

Arjen matematiikan käyrät (Amazon)

Yhteydenotot ja tiedustelut

Tiede on hauskaa ja lähellä meitä! Olen koonnut sivuilleni vinkkejä helppoihin kotikokeisiin. Käy kurkkaamassa! ・”Tieteen niksikirja” on nyt saatavilla kirjana. Lue lisää täältä. ・Lisätietoa ylläpitäjä Ken Kuwakosta löydät täältä. ・Yhteydenotot (luennot, työpajat, TV-esiintymiset jne.) täältä. ・Pysy ajan tasalla seuraamalla minua X-palvelussa!

Tieteen niksikanava YouTubessa – tilaa ja katso koevideot!