Як тертя формує наш світ: від стародавніх єгиптян до космосу

У 2009 році Всесвітня федерація водних видів спорту заборонила певний тип купальників на всіх міжнародних змаганнях, визнавши, що вони дають спортсменам несправедливу перевагу. Розробка цих купальників включала використання випробувальних центрів NASA та складного комп'ютерного програмного забезпечення. Деякі версії мали ультразвуково зварені шви замість традиційних стібків. Плавці, які носили цей костюм, побили 23 з 25 світових рекордів, встановлених на Олімпійських іграх у Пекіні 2008 року. Секрет полягав у тому, що купальник чудово зменшував тертя між тілом плавця та водою.

Це лише один з багатьох прикладів того, як начебто дратівлива та негламурна сила тертя відіграє несподівано важливу роль у нашому світі. Про це розповідає Дженніфер Вейл у своїй книзі «Тертя: біографія». Вейл є трибологинею, науковицею, яка вивчає тертя, знос та змащування матеріалів під час їхнього руху один відносно одного. Для неї «сила, що протидіє руху, постійно штовхає нас вперед».

Авторка досліджує тертя в науці, технологіях та цивілізації, показуючи його роль у майбутньому, наповненому технологічними викликами. Як стародавні єгиптяни переміщували матеріали для своїх найвражаючих проектів? Як аноліси та гекони ходять по стінах? Що призвело до того, що тефлон класифікували як частину Манхеттенського проекту? Чому літаки мають вигнуті крила? І що все це може мати спільного з дослідженнями таємничої темної матерії, яка заповнює наш всесвіт?

Відповідь знову ж таки полягає в терті, чи то в пустельному піску, чи контрольованому волосками на лапах тварин, чи зменшеному штучними матеріалами та природно виділеними білками, чи зменшеному завдяки дизайну, чи створюваному нові сигнатури присутності темної матерії біля чорних дір. На кожному масштабі, від квантового до космічного, від підошви вашого взуття до двигунів військових літаків, Вейл знаходить історію про якийсь вид тертя.

Вейл також показує, як успішне розуміння та маніпулювання цією силою має надзвичайно високі ставки. Наша здатність використовувати тертя була в серці цивілізації, від ранніх днів, коли люди навмисно терли предмети один об одного, щоб розпалити вогонь, до створення двигунів, турбін та повсякденних пристроїв, таких як контактні лінзи.

Особливо важливим є акцент авторки на майбутньому. Тертя становить дві п'ятих енергії, що використовується у виробництві. Дослідження 2011 року показало, що близько третини бака бензину середнього автомобіля того часу використовувалося для подолання тертя. У світі, де енергія є життєво важливим ресурсом, а такі сектори, як транспорт, роблять значний внесок у зміну клімату, зменшення енергії для контролю тертя буде критичним для більш сталого майбутнього.

Вейл описує конференцію 2016 року, де вона почула, як досягнення в трибології можуть щорічно економити енергію, приблизно еквівалентну тій, що виробляється з 3400 мільйонів барелів бензину, що в 180 разів більше, ніж використовується щодня в США.