«Вязание — это кодирование», а пряжу можно программировать в этой физической лаборатории

Для Элизабетты Мацумото теория узлов — это теория вязания.

Элизабетта Мацумото держит в руках кубооктаэдрический джиттербаг с зубчатой ​​передачей, который она разработала вместе с математиком Генри Сегерманом. Фото: Джонатон Келсо для The New York Times

Поддерживается

Отправь историю любому другу

Как подписчик, у вас есть 10 подарочных статей. дарить каждый месяц. Любой может прочитать то, чем вы поделитесь.

Шивон Робертс

БОСТОН – Накануне ежегодного мартовского собрания Американского физического общества во время счастливого часа в лобби-баре отеля Westin Boston Waterfront состоялось воскресное заседание «stitch and bitch».

Карен Дэниелс, физик из Университета штата Северная Каролина, ранее в тот же день написала в Твиттере о встрече: «Вы физик, увлекающийся вязанием спицами, крючком или другими видами волокон?» она спросила. «Я буду вязать тор». (Тор — это математизированный пончик; ее идея была вдохновлена ​​фигурой из научной статьи друга.)

В баре, среди столов, заваленных клубками пряжи, доктор Дэниелс получал советы по дизайну от группы специализированных вязальщиц, в том числе от Элизабетты Мацумото, прикладного математика и физика из Технологического института Джорджии и соведущей встречи.

Для доктора Мацумото вязание — это больше, чем хобби, приносящее пользу для здоровья. Она приступает к пятилетнему проекту «Какую запутанную паутину мы плетём», финансируемому Национальным научным фондом, с целью исследования математики и механики «древней технологии, известной как вязание».

Некоторые из самых старых примеров датируются 11 веком в Египте. Но, несмотря на поколения практических и экспериментальных знаний, физические и математические свойства трикотажного полотна редко изучаются таким образом, чтобы создать прогнозные модели поведения таких тканей.

Доктор Мацумото утверждает, что «вязание — это кодирование» и что пряжа — это программируемый материал. Потенциальные дивиденды ее исследований варьируются от носимой электроники до тканевых каркасов.

Во время встречи «счастливого часа» она связала образец, иллюстрирующий технику пластической хирургии под названием Z-пластика. Образец предназначался для выступления, которое она выступит в 8 утра в среду утром под названием «Витые топологические клубки». Несмотря на конкурирующую параллельную сессию по «Экстремальной механике воздушных шаров», пришло множество физиков.

«Я вяжу с детства», — рассказал доктор Мацумото своей аудитории (в основном мужской). «Это то, что я делал, чтобы ладить с мамой, когда был подростком. Это была просто мечта — взять все эти вещи, которые я изучал и с которыми играл в детстве, и превратить это во что-то научно строгое».

В качестве первого шага ее команда перечисляет все возможные вязаные петли: «Их будет бесконечное количество. Как их классифицировать, мы сейчас работаем».

[Поставьте лайк странице Science Times на Facebook. | Подпишитесь на информационный бюллетень Science Times.]

Исследование опирается на математическую традицию теории узлов. Узел — это запутанный круг — круг, в котором есть пересечения, которые невозможно распутать. (Круг без пересечений — это «узел».)

«Вязаный стежок — это целая серия скользящих узлов, идущих один за другим», — сказал доктор Мацумото. Ряды и столбцы скользящих узлов образуют структуру решетки, настолько правильную, что она аналогична кристаллической структуре и кристаллическим материалам.

В рамках теории узлов доктор Мацумото, по сути, разрабатывает теорию вязания: алфавит петель из элементарной ячейки, глоссарий комбинаций петель и грамматику, управляющую геометрией и топологией вязания — растяжимостью ткани или ее «появляющейся эластичностью». "

Обсуждая новые свойства вязания, доктор Мацумото иногда ссылается на бабочку, яркое синее морфо. Его цвет является оптически возникающим, результатом не химического пигмента, а структуры. По сути, каждое крыло представляет собой метаматериал: покрытое слоями наноразмерных чешуек, расположенных в виде гироидной поверхности, крыло поглощает большую часть длин волн света, но отражает синий цвет.