Một nghiên cứu mới đã mang lại kiến thức toán học đầu tiên của hình dạng bó tóc đuôi gà (ở phương Tây họ gọi là ponytail – tóc đuôi ngựa) và có thể gợi ý những ứng dụng cho ngành công nghiệp dệt may, hình động trên máy vi tính và các sản phẩm chăm sóc sức khỏe.
Từ Leonardo Da Vinci đến Brothers Grimm, những tính chất của sợi tóc mãi luôn thu hút sự đam mê trong khoa học và nghệ thuật. Nay một nhà vật lí tại trường Đại học Cambridge và các cộng sự đã định lượng tính xoắn của sợi tóc người và phát triển một lí thuyết toán học giải thích hình dạng của bó tóc đuôi gà.
Nghiên cứu công bố ngày hôm nay (13/2) trên tạp chí Physical Review Letters cung cấp kiến thức định lượng đầu tiên cho sự phân bố của những sợi tóc trong một bó tóc đuôi gà. Để suy luận ra Phương trình Hình dạng Bó tóc Đuôi gà, các nhà khoa học đã tính đến độ cứng của những sợi tóc, tác dụng của trọng lực và sự có mặt của những gợn xoăn ngẫu nhiên luôn có ở tóc người. Cùng với một đại lượng mới mô tả trong bài báo – Số Rapunzel – phương trình trên có thể dùng để dự đoán hình dạng của bất kì bó tóc đuôi gà nào.
Một bó tóc đuôi gà gồm khoảng 10.000 sợi tóc, mỗi sợi dài 25 cm, lấy từ một tiệm cắt tóc. Những hình ảnh như thế này đã được phân tích toán học để xác định áp suất xoắn từ sự cong ngẫu nhiên của những sợi tóc. Ảnh: Raymond Goldstein
Nghiên cứu được thực hiện bởi giáo sư Raymond Goldstein ở trường Đại học Cambridge, giáo sư Robin Ball ở trường Đại học Warwick, và các cộng sự. Nghiên cứu giúp người ta hiểu rõ một bó tóc phồng lên như thế nào do áp suất hướng ra phát sinh từ sự va chạm giữa những sợi tóc thành phần. Kết quả này có những gợi ý quan trọng cho việc tìm hiểu cấu trúc của nhiều chất liệu cấu tạo từ những sợi ngẫu nhiên, ví dụ như len và da lông thú. Nghiên cứu cũng giúp ích cho ngành công nghiệp đồ họa và ảnh động, nơi việc biểu diễn tóc là một vấn đề đang gặp khó khăn.
“Thật là một phương trình đơn giản,” giáo sư Goldstein giải thích. “Nghiên cứu của chúng tôi mở rộng một số mô hình trọng tâm trong ngành vật lí thống kê và chỉ rõ có thể sử dụng chúng như thế nào để giải một bài toán đã gây nhức đầu cho nhiều nhà khoa học và nhà họa sĩ kể từ khi Leonardo da Vinci ghi nhận xét trên những lọn tóc trông như chất lỏng trong sổ tay của ông hồi 500 năm trước.”
“Chúng ta hãy hình dung rằng ít nhất có đến một nửa dân số có kinh nghiệm trực tiếp với các tính chất của bó tóc đuôi gà, và mọi người chúng ta có lẽ đã từng tự hỏi về tính mượt mà của sợi tóc. Nay chúng tôi đã có bản mô tả định lượng đầu tiên của hiện tượng này và cách thức nó giằng co với trọng lực.”
Giáo sư Goldstein sẽ trình bày nghiên cứu trên tại cuộc họp tháng 3 của Hội Vật lí Mĩ ở Boston, vào ngày 28/2 tới.
Xuân Nguyễn – thuvienvatly.com
Nguồn: Đại học Cambridge (web)
