Кой е най-здравият възел?

През 333 г. пр. н. е. Александър Велики влиза в град Гордион, столицата на Фригия, която сега се намира на територията на Турция.
Някогашната могъща сила до този момент е сведена до обикновена провинция на Персийската империя и всичко, което й било останало от гордата й история, била стара каруца, завързана за стълб на градския площад.

Човек би си помислил, че все някой е могъл да я премести през вековете, откакто първоначално е била поставена там, но това било невъзможно. Възелът, който я държал на място, бил толкова силен, толкова сложен, че разплитането му бил невъзможно.
Подобно на меча в камъка от легендата за крал Артур, единственият човек, който би могъл да се справи с подвига, би бил не просто обикновен гражданин, а крал, избран лично от самите богове.

Разбира се, Александър Велики нямал време за деликатни опити. Той „развързал" възела съвсем буквално - с меч - и продължи да управлява цяла Азия. Но как би изглеждал един истински Гордиев възел, смятан за най-здравия възел, съществувал някога?

Благодарение на съвременната технология и теория може да направим приличен опит да намерим отговор.
Не мислим за възлите като вид технология, но те са такава, и при това едни от най-старите и надеждни видове. Те предхождат колелото и брадвата. Потенциално хората са връзвали възли преди откриването на огъня.

В едно въже без възли всички влакна споделят еднакво напрежение и тегло. Но завързването на въжето – независимо дали около него самото, около прът или нещо друго – води до огъване в някои области и компресии в други, измествайки напрежението неравномерно. Там, където напрежението е най-голямо, въжето става най-слабо и където има вероятност да се скъса, ако бъде дръпнато твърде силно.

В такъв случай кои възли намаляват най-малко здравината на въжето? Попитайте някой математик и той вероятно ще ви даде следния отговор: никакъв възел, известен в теорията на възела като „невъзел". Технически е правилно – парче въже без възел теоретично ще има 100 процента ефективност – но не е особено полезно.

Завържете това, което очаквате
Въпреки че възлите се използват всеки ден, технология, толкова древна, колкото и да идва, и толкова интуитивна, че дори нечовекоподобните маймуни могат да ги разгадаят, се оказва, че всъщност не ги разбираме толкова добре. Поне не на пръв поглед.

„Може да покажете на хората реални снимки на възли и да ги помолите за преценка как ще се държи възелът", казва Чаз Файърстоун, доцент по психология и мозъчни науки в университета „Джон Хопкинс", в изявление миналата година, „и те нямат представа."
„Човечеството използва възли от хиляди години", обяснява той. „Те не са толкова сложни – те са просто някаква оплетена струна." И все пак „хората са ужасни" в интуицията си колко здрави или стабилни трябва да бъдат тези въжени конструкции.

И за доказателство, не търсете повече от проучването, което Файърстоун и колегите му са публикували наскоро. В него те показват на участниците четири повърхностно сходни възела – „риф", „крадец", „баба" и „мъка" – които са доста визуално подобни и въпреки това се различават значително по своята стабилност.
Обективно, правилният ред на сила трябва да бъде първо риф, след това баба, след това крадец и накрая мъка – класиране, потвърдено не само според културните познания и практики на общностите, които използват (или избягват) тези възли (като моряци и скаути), но и според последните научни изследвания за тях.

Но когато били помолени да преценят от снимки кой възел ще издържи най-дълго, участниците в проучването били почти безнадеждни.

Заплетен проблем
Ключът към експеримента на Файърстоун бил фактът, че участващите четири възела трябвало да изглеждат сходни.
Но това повдига интересен въпрос, нали? Защо, ако са толкова тясно свързани, се държат толкова различно?
През 2020 г. екип от математици и инженери от МТИ се зае да проучи, разработвайки математически отговор на въпроса „Какво прави един възел по-здрав от друг?"

Тяхното изследване използва безценно ново изобретение: вид въже, чиито влакна биха променили цвета си в отговор на напрежение или натиск.
Това е възможност „всъщност да се изследва стабилността на възлите", обяснява Йорн Дънкел, професор по математика в Масачузетския технологичен институт, който работи по проекта. „Защото преди никой не е успял наистина да погледне във възлите и да види къде отива напрежението и как се разпределят силите."

Чрез анализиране на промените в цвета на различни възли, екипът успява да разбере кои могат да поемат напрежението – и може би по-важното, защо. Те откриват, че „усукването е много важно за това как се държат възлите", каза Вишал Патил, тогава студент от МТИ. Всъщност това е свойството, което разделя рифовия възел от бабата.

Възел за нищо
Да, оказва се, че след цялото това математическо и физично изследване на това какво прави добър възел, отговорите са ни гледали право в очите през цялото време. Изглежда, че хората просто са извадили късмет и са открили някои добри възли, но някак не е ясно как.