Γιατί τα κορδόνια των παπουτσιών λύνονται μόνα τους. Shoe-string theory: Science shows why shoelaces come untied

Vincent van Gogh, Three Pairs of Shoes, 1886. Για πρώτη φορά οι επιστήμονες δίνουν απάντηση στο γιατί τα κορδόνια μας λύνονται πάντα, όσο σφιχτά και αν τα δέσουμε. Δύο δυνάμεις συνωμοτούν και ως «αόρατα» χέρια τα λύνουν. A new study by mechanical engineers at UC Berkeley finally shows why your shoelaces may keep coming untied. It’s a question that everyone asks, often after stopping to retie their shoes, yet one that nobody had investigated until now. The answer, the study suggests, is that a double whammy of stomping and whipping forces acts like an invisible hand, loosening the knot and then tugging on the free ends of your laces until the whole thing unravels.

Την επόμενη φορά που θα σκοντάψετε επειδή λύθηκαν τα κορδόνια σας, παρηγορηθείτε με τη σκέψη ότι έχετε να αντιμετωπίσετε ανώτερες δυνάμεις της φύσης.

Αυτό είναι το μήνυμα νέας μελέτης αμερικανών επιστημόνων, οι οποίοι πιστεύουν ότι έλυσαν το μυστήριο του γιατί τα κορδόνια των παπουτσιών, ακόμη και αν τα δέσεις καλά, θα βρουν τρόπο να λυθούν.

Δύο δυνάμεις «αόρατα χέρια»

Σύμφωνα με την μελέτη -την πρώτη του είδους της- επί το έργον βρίσκονται δύο δυνάμεις, που συνωμοτούν για να σας εκνευρίσουν ή να σας κάνουν να παραπατήσετε. Από τη μία, είναι η δύναμη του ποδιού που πιέζει το έδαφος και σταδιακά χαλαρώνει τον κόμπο και, από την άλλη, μια δεύτερη δύναμη που προκαλείται από την κίνηση του ποδιού μπρος-πίσω και η οποία δρα στις άκρες των κορδονιών. Από κοινού, οι δύο δυνάμεις, σαν ένα αόρατο χέρι, μπορούν να λύσουν τους κόμπους ακόμη και μέσα σε μερικά δευτερόλεπτα.

Οι ερευνητές της Σχολής Μηχανολόγων Μηχανικών του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλεϊ, με επικεφαλής τον Κρίστοφερ Ντέϊλι-Ντάϊαμοντ, εξηγούν στο Proceedings of the Royal Society A [The roles of impact and inertia in the failure of a shoelace knot], μια επιθεώρηση της Βασιλικής Εταιρείας επιστημών της Βρετανίας, πώς χρησιμοποίησαν μια κάμερα αργής κίνησης για να μελετήσουν μια σειρά από πειράματα με κόμπους κορδονιών. Ένας ερευνητής φορούσε αθλητικά παπούτσια και έτρεχε σε διάδρομο γυμναστικής, ενώ οι άλλοι βιντεοσκοπούσαν σε υψηλή ταχύτητα τα κορδόνια.

Η διαδικασία... λυσίματος

UC Berkeley mechanical engineers have shown why your shoelaces keep coming untied. It’s a question that everyone asks themselves, often after stopping to retie their shoes, yet no one had investigated. The answer, the study suggests, is that a double whammy of stomping and whipping forces act like an invisible hand, loosening the knot and then tugging on the free ends of your laces until the whole thing unravels. Using a slow-motion camera and a series of experiments, the study shows that shoelace knot failure happens in a matter of seconds, triggered by a complex interaction of forces. The study is more than an example of science answering a seemingly obvious question. A better understanding of knot mechanics is needed for sharper insight into how knotted structures fail under a variety of forces. Produced by Roxanne Makasdjian and Stephen McNally.

Διαπιστώθηκε ότι όταν κάποιος περπατά γρήγορα ή τρέχει, το πόδι του χτυπά το έδαφος με δύναμη επταπλάσια της βαρύτητας. Αντιδρώντας σε αυτή τη δύναμη, ο κόμπος των κορδονιών αρχικά τεντώνεται και μετά χαλαρώνει. Αφού ο κόμπος έχει χαλαρώσει, το πόδι που πηγαίνει πέρα-δώθε καθώς κινείται, ασκεί μια δεύτερη δύναμη αδράνειας στις ελεύθερες άκρες των κορδονιών, πράγμα που οδηγεί στο γρήγορο λύσιμό τους ακόμη και με δύο δρασκελιές.

Τα πειράματα έδειξαν ότι μερικά κορδόνια είναι δυσκολότερο από άλλα να λυθούν, όλα όμως μπορεί να λυθούν από τις ίδιες δυνάμεις. Εννοείται ότι όσο πιο σφιχτά δέσει κανείς τα κορδόνια του, τόσο πιο δύσκολα αυτά θα λυθούν. Αλλά τελικά θα λυθούν.

Πηγές: www.amna.gr – news.berkeley.edu

Το δηλητήριο που ρίχνει την πίεση. This timid little fish escapes predators by injecting them with opioid-laced venom

Τροπικά μικρά ψάρια ξεφεύγουν κυριολεκτικά μέσα από το στόμα μεγαλύτερων θηρευτών χάρη στο τοξικό τους «όπλο». Fang blennies are small fish with big teeth. Specifically, they have two large canine teeth that jut out of their lower jaw. Since blenny fish are only about two inches long, these "fangs" would be less than intimidating if not for the venom within. Blenny fish venom most likely causes a sudden drop in blood pressure in would-be predators, such as grouper fish, that have been bitten by blennies, researchers report in Current Biology. A venomous Meiacanthus nigrolineatus swimming in the Red Sea. Credit: Richard Smith/OceanRealmImages

Κάποια μικρά τροπικά ψαράκια μπορεί να φαίνονται μπουκιά και συχώριο, αν όμως ένα μεγαλύτερο ψάρι κάνει το λάθος να τα καταπιεί θα του ξεφύγουν κυριολεκτικά μέσα από το στόμα. Αυτό χάρη στο δηλητήριο που διαθέτουν το οποίο, όπως φαίνεται, είναι άκρως αποτελεσματικό: όχι μόνο τους επιτρέπει να σωθούν αλλά το ψάρι που αποπειράθηκε να τα φάει δεν πρόκειται να τα ξαναπλησιάσει ποτέ. Το δηλητήριο αυτό έχει προσελκύσει το ενδιαφέρον των επιστημόνων οι οποίοι το μελετούν διεξοδικά τα τελευταία χρόνια.

Παράξενη τοξική ουσία

A CT scan of Meiacanthus grammistes, a venomous fang blenny species. Credit: Anthony Romilio

Οι βλέννιοι που διαθέτουν κυνόδοντες (fanged blennies) περιλαμβάνουν αρκετά είδη, τα περισσότερα εκ των οποίων είναι δημοφιλή ψάρια ενυδρείων σε όλο τον πλανήτη. Σε ελεύθερη κατάσταση ωστόσο ζουν κυρίως στον Ειρηνικό και στον Ινδικό Ωκεανό και δεν είναι ιδιαίτεροι μόνο επειδή διαθέτουν αυτά τα ασυνήθιστα για ψάρια δόντια. Οι κυνόδοντες τους επιτρέπουν να διοχετεύουν στον θηρευτή τους ένα ακόμη πιο ασυνήθιστο δηλητήριο δαγκώνοντάς τον μέσα στο στόμα την ώρα που αυτός πάει να τα καταπιεί. Μόλις η τοξική αυτή ουσία περάσει στο αίμα του μεγάλου ψαριού, η αρτηριακή πίεσή του πέφτει κατακόρυφα, χάνει τον συντονισμό του, γυρίζει στο πλάι και άθελά του ανοίγει διάπλατα το στόμα αφήνοντας το θήραμά του να φύγει σώο και αβλαβές.

Could new drugs be found in its unique venom? Credit: Anthony O'Toole

«Οι θηρευτές θα πρέπει να τρέμουν και να ριγούν, ανοίγουν τις σιαγόνες και τα βράγχιά τους πάρα πολύ» εξήγησε στο περιοδικό «New Scientist» ο Νικ Κέιζγουελ από τη Σχολή Τροπικής Ιατρικής του Πανεπιστημίου του Λίβερπουλ στη Βρετανία, ο οποίος μελετά τα τελευταία χρόνια το ιδιόμορφο δηλητήριο των βλέννιων μαζί με μια διεθνή ομάδα ερευνητών. «Επιπλέον δεν ξανατρώνε ποτέ βλέννιους, επομένως όποια και αν είναι η επίδραση θα πρέπει να είναι πολύ δυσάρεστη για τους θηρευτές».

«Κοκτέιλ» από πολλά είδη

Petroscirtes breviceps, a nonvenomous fang blenny that mimics venomous members of the family. Credit: Alex Ribeiro

Οι ερευνητές μελέτησαν το δηλητήριο ένδεκα ειδών βλέννιων με κυνόδοντες που ζουν στον Δυτικό Ειρηνικό Ωκεανό, και ιδιαίτερα εκείνο του ριγέ Meiacanthus grammistes και του Meiacanthus atrodorsalis με τη διχαλωτή ουρά. Εντόπισαν σε αυτό τρία κυρίως συστατικά τα οποία έχουν βρεθεί στο δηλητήριο άλλων ζώων αλλά μεμονωμένα: οι εγκεφαλίνες, οι οποίες υπάρχουν σε κάποια είδη σκορπιών, ενεργούν στους υποδοχείς των οπιούχων, κάτι το οποίο υποδηλώνει ότι ενδεχομένως έχουν αναλγητική δράση, το νευροπεπτίδιο Υ, το οποίο έχουν κάποια δηλητηριώδη κοχύλια, κατεβάζει την αρτηριακή πίεση ενώ η φωσφολιπάση PLA2, την οποία παράγουν φίδια, σαύρες, μέλισσες και σκορπιοί, μάλλον προκαλεί φλεγμονή.

Οι επιστήμονες θεωρούν ότι οι εγκεφαλίνες και το νευροπεπτίδιο Υ ενεργούν συνδυαστικά προκαλώντας ταχεία πτώση της αρτηριακής πίεσης - έως και κατά 37% μέσα σε τέσσερα λεπτά. «Αν αυτό συνέβαινε σε έναν άνθρωπο θα αισθανόταν αδυναμία, ζαλάδα και ίσως ναυτία» ανέφερε ο κ. Κέιζγουελ. «Δεν γνωρίζουμε πραγματικά πώς αισθάνεται ένα ψάρι, αλλά σίγουρα θα πρέπει να είναι κάτι πολύ αποτρεπτικό αφού δεν ξανατρώει ποτέ βλέννιους». Το πιθανότερο πάντως είναι ότι το δηλητήριο των βλέννιων δεν προκαλεί πόνο. Ο ίδιος και οι συνεργάτες του έχουν δει σε πειράματα που έχουν κάνει με ποντίκια ότι τα πειραματόζωα δεν πονούν, κάτι το οποίο επίσης θεωρείται παράξενο εφόσον, όπως τονίζει ο ερευνητής, τα περισσότερα ζώα που παράγουν δηλητήριο το χρησιμοποιούν για να προκαλούν πόνο.

Αποκλειστικά αμυντικό όπλο

A venomous Meiacanthus kamoharai swimming. Credit: Patrick Randall/Creative Commons

Μια ακόμη ιδιαιτερότητα στο δηλητήριο των βλέννιων - το οποίο οι επιστήμονες δεν θεωρούν ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη αντι-υπερτασικών φαρμάκων - είναι η εξελικτική του ιστορία. Όπως αναφέρουν ο κ. Κέιζγουελ και οι συνεργάτες του στην πρόσφατη μελέτη τους στην επιθεώρηση «Current Biology», αντίθετα με τα περισσότερα δηλητηριώδη ζώα τα οποία πρώτα αναπτύσσουν τις τοξικές ουσίες τους και στη συνέχεια εξελίσσουν τα απαραίτητα «εργαλεία» για να τις διοχετεύουν, οι βλέννιοι ανέπτυξαν πρώτα τους κυνόδοντες και στη συνέχεια κάποια είδη εξέλιξαν το δηλητήριο που διοχετεύουν μέσω αυτών: το δηλητηριώδες δάγκωμά τους είναι ίσως το μοναδικό στο ζωικό βασίλειο που αναπτύχθηκε αποκλειστικά και μόνο για αμυντικό σκοπό.

Πηγές: Current Biology, Casewell et al.: "The evolution of fangs, venom and mimicry systems in blennyfishes" www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(17)30269-5 , DOI: 10.1016/j.cub.2017.02.067 - http://www.tovima.gr/science/article/?aid=873564

Πέντε χαρακτηριστικά φέρνουν υγεία, ευτυχία και χρήματα. Scientists find 5 life skills which bring health, wealth and success

Julius LeBlanc Stewart, On the Yacht„Namouna“, Venice, 1890. Ευσυνειδησία, αυτοέλεγχος, αποφασιστικότητα, συναισθηματική σταθερότητα και αισιοδοξία η «χρυσή» προνομιακή πεντάδα. Τα άτομα με τα πέντε χαρακτηριστικά έχουν καλύτερη υγεία, περισσότερη ευτυχία και πιο γεμάτο πορτοφόλι, σύμφωνα με τη νέα μελέτη. Andrew Steptoe and Jane Wardle of University College London found that five life skills (conscientiousness, emotional stability, determination, control, and optimism) work in concert to promote health, wealth, and well-being in early and later life.

Πέντε χαρακτηριστικά της προσωπικότητας αποτελούν «διαβατήριο» για καλύτερη υγεία, μεγαλύτερη ευτυχία και περισσότερα χρήματα στη ζωή των ανθρώπων, υποστηρίζουν βρετανοί ερευνητές σύμφωνα με μελέτη που δημοσίευσαν στο επιστημονικό έντυπο Proceedings of the National Academy of Sciences. 

Οι ερευνητές του Τμήματος Επιδημιολογίας και Δημόσιας Υγείας του Πανεπιστημίου του Λονδίνου (UCL), με επικεφαλής τον καθηγητή Ψυχολογίας Άντριου Στέπτοου, μελέτησαν πάνω από 8.100 άνδρες και γυναίκες άνω των 52 ετών (μέση ηλικία 67 ετών). Οι συμμετέχοντες υποβλήθηκαν σε τεστ προσωπικότητας, ενώ παράλληλα αξιολογήθηκε η σωματική και ψυχική υγεία τους, η οικονομική κατάστασή τους, το δίκτυο κοινωνικών επαφών τους κ.α.

Τα προνομιακά χαρακτηριστικά

Julius LeBlanc Stewart, A Supper Party. People with all give skills had more friends and were less depressed.

Από την ανάλυση των στοιχείων διαπιστώθηκε ότι όσοι άνθρωποι διαθέτουν σε μεγαλύτερο βαθμό ευσυνειδησία, αυτοέλεγχο, αποφασιστικότητα/επιμονή, συναισθηματική σταθερότητα και αισιοδοξία, απολαμβάνουν μια σειρά από οφέλη, όπως μεγαλύτερη οικονομική σταθερότητα, λιγότερη κατάθλιψη, μικρότερη κοινωνική απομόνωση, καλύτερη υγεία και λιγότερες χρόνιες παθήσεις. Έχουν στο αίμα τους χαμηλότερα επίπεδα χοληστερόλης και C-αντιδρώσας πρωτεΐνης (δείκτης εσωτερικής φλεγμονής), μικρότερη περίμετρο μέσης και λιγότερο σωματικό λίπος (δείκτες παχυσαρκίας), καθώς επίσης καλύτερο μεταβολισμό.

«Κανένα από τα πέντε χαρακτηριστικά δεν είναι πιο σημαντικό από τα άλλα. Μάλλον τα οφέλη τους εξαρτώνται από τον συνδυασμό τους» εξηγεί ο δρ Στέπτοου.

Μάλιστα, όσα περισσότερα χαρακτηριστικά από τα πέντε συγκεντρώνει ένας άνθρωπος, τόσο πιο ωφελημένος φαίνεται να είναι. Έτσι, ανάμεσα στους ανθρώπους με τέσσερα ή πέντε από αυτά τα χαρακτηριστικά της προσωπικότητας μόνο το 3% αναφέρει σοβαρά συμπτώματα κατάθλιψης, έναντι ποσοστού 23% μεταξύ όσων έχουν ένα ή κανένα από τα πέντε. Μεταξύ των πρώτων μοναξιά νιώθει μόνο το 10% έναντι σχεδόν 50% των δεύτερων, ενώ γενικότερη κακή υγεία έχει μόνο το 6% των πρώτων έναντι 37% των δεύτερων.

Περισσότερη άσκηση, τακτικότερος εθελοντισμός

Εξάλλου, οι άνθρωποι με τέσσερα ή πέντε «προνομιακά» χαρακτηριστικά περπατούν πιο γρήγορα (δείκτης μειωμένης θνησιμότητας), ενώ κάνουν τακτικότερα εθελοντισμό.

Σύμφωνα με τους επιστήμονες, τα πέντε συγκεκριμένα χαρακτηριστικά βοηθούν τους ανθρώπους να ξεπερνούν καλύτερα τις δυσκολίες και προκλήσεις της ζωής, να αξιοποιούν τις ευκαιρίες που τους παρουσιάζονται και να μην αποκλίνουν από τους στόχους που έχουν θέσει. Αποθαρρύνονται λιγότερο όταν τα πράγματα πάνε στραβά και έχουν πίστη ότι η κατάστασή τους θα βελτιωθεί τελικά.

Και οι ερευνητές τονίζουν ότι είναι σημαντικό οι άνθρωποι της μέσης και της τρίτης ηλικίας να συνεχίζουν να καλλιεργούν στον χαρακτήρα τους αυτές τις ιδιότητες.

Πηγές: Life skills, wealth, health, and wellbeing in later life, PNAS (2017). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1616011114 - http://www.tovima.gr/science/psychology-sociology/article/?aid=873490