Khoa học của chải tóc không đau, chia bánh công bình

TTCT - Một giáo sư Đại học Harvard lập nhóm nghiên cứu cách chải tóc rối mà không đau. Một nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) vận dụng động lực học chất lỏng để tìm cách tách bánh quy nhân kem thành 2 nửa với lượng kem đều nhau. Tại sao họ lại nhọc công với những vấn đề nghe chẳng khoa học chút nào như vậy?

Giáo sư gốc Ấn L. Mahadevan, trưởng bộ môn toán ứng dụng tại Harvard, không thiếu kinh nghiệm nghiên cứu những câu hỏi tủn mủn nhưng kích thích óc tò mò: tại sao quả táo lại có hình quả táo, nếp nhăn não bộ hình thành như thế nào, và vì sao bánh ngũ cốc ăn sáng thường tụm lại với nhau trong một bát sữa. Nhưng có một thất bại làm ông canh cánh từ 20 năm trước, khi đang chải tóc cho cô con gái 5 tuổi thì ông bị “sa thải” vì cứ làm bé đau điếng mỗi khi ông vật lộn với mái tóc rối.

Chải chuốt lông tóc là một hành vi xuất hiện khá sớm ở động vật, ước tính khoảng 50 triệu năm hoặc lâu hơn thế, theo báo Wall Street Journal. Các loài động vật có vú thuở xa xưa đã phát triển những bộ móng vuốt tí hon - tiền thân của móng tay - để loại bỏ chấy và bọ ve bám trên lông. Gần 5.000 năm trước, người Ai Cập hẳn đã coi việc chải tóc là quan trọng đến mức chiếc lược là một trong những vật dụng được chôn cùng người chết.

Thị trường lược toàn cầu ngày nay ước tính trị giá lên đến hàng trăm triệu USD. “Ít nhất một nửa nhân loại chải đầu mỗi ngày, nhưng hầu như không ai dừng lại để suy nghĩ sâu sắc về nó” - Wall Street Journal dẫn lời GS Mahadevan.

Câu hỏi về mái tóc rối trở lại với GS Mahadevan 3 năm trước, khi ông đang nghiên cứu về cách các loài chim xây tổ. Hóa ra bài toán về các đám rối không hiếm trong tự nhiên, có thể bắt gặp ở cấp độ vi mô trong các chuỗi xoắn DNA hoặc vĩ mô như ở các đường từ thông vô hình dày đặc trong vũ trụ bao la.

Ông Mahadevan quyết định tập hợp một nhóm nghiên cứu về bài toán chải tóc, với các phát hiện lý thú vừa được công bố trong bài báo đăng trên trên tạp chí khoa học Soft Matter ngày 14-4.

Để thuận tiện cho việc nghiên cứu, nhóm của Mahadevan đã đơn giản hóa mệnh đề “chải tóc rối” còn 2 sợi tóc gợn sóng quấn quanh nhau. Họ chạy 1 chiếc răng lược duy nhất qua giữa 2 sợi tóc và đo lường một chỉ số gọi là “mật độ liên kết” giữa chúng - chỉ số này càng cao nghĩa là tóc càng rối và dĩ nhiên chủ nhân mái tóc càng đau.

Đó là diễn đạt lại theo ngôn ngữ bình dân cho bạn đọc phổ thông dễ hình dung, còn nguyên văn kết luận của bài báo khoa học thì dùng nhiều thuật ngữ chuyên sâu hơn mà tác giả bài viết này cũng không đủ kiến thức toán học để dịch sang tiếng Việt!

Kết quả nghiên cứu được GS Daniela Rus của MIT ứng dụng vào một cánh tay robot giúp tự động hóa việc chải tóc. Sản phẩm thông minh này có thể nhận biết khi lược gặp lực cản quá mạnh và đưa ra chiến thuật chải tóc phù hợp.

Nhờ cả lý thuyết lẫn thực hành, khoa học rốt cuộc đã tìm ra bí quyết chải tóc mà hầu hết người làm cha mẹ đã học được qua quá trình thử-sai đầy nước mắt trên con mình: “Bạn nên bắt đầu ở phần ngọn tóc với những đường chải ngắn. Càng tiến về chân tóc, đường chải càng dài ra” - GS Rus hướng dẫn.

Cánh tay robot biết chải tóc, dựa theo công trình nghiên cứu của GS Mahadevan. Ảnh: MIT

Nhưng nếu có giải thưởng cho nghiên cứu khoa học vặt vãnh nhất thì có lẽ chủ nhân đầu tiên phải là Crystal Owens và các cộng sự tại MIT với công trình nghiên cứu liệu có thể tách bánh Oreo nhân kem thành 2 nửa với lượng kem đều nhau mỗi bên.

Nhờ chiếc máy tách bánh tự chế cùng lý thuyết về động lực học chất lỏng, nhóm đã chứng minh điều này là gần như không thể, theo bài báo đăng trên tạp chí Physics of Fluid ngày 19-4. Đặc điểm thú vị này được cho là do quá trình sản xuất bánh Oreo đã vô tình tạo ra một mặt bánh luôn “nặng kem” hơn mặt còn lại, theo lý giải của nhóm nghiên cứu. Kết quả này thỏa mãn câu hỏi đã cháy bỏng trong lòng GS Owens từ thuở nhỏ và thôi thúc bà theo đuổi con đường khoa học.

Mặc dù việc nghiên cứu về bánh Oreo có vẻ nhỏ nhặt, công trình có thể là một công cụ quan trọng để giải thích các nguyên lý động lực học chất lỏng phức tạp hơn được sử dụng trong các lĩnh vực như in 3D, đồng thời là một gợi mở đầy tiềm năng để mang khoa học đến gần hơn với công chúng.

“Khi chúng ta nói về tính chất vật lý của những vật liệu phức tạp, thì bánh Oreo nhân kem là thứ mà nhiều người có thể tiếp cận ngay lập tức” - Đài CNN dẫn lời anh Randy Ewoldt, một kỹ sư cơ khí tại Đại học Illinois Urbana-Champaign.

“Đây có thể là cánh cửa để đưa mọi người vào một thế giới phức tạp hơn nhiều”. Điều này có lẽ cũng đúng với những sợi tóc rối trong công trình của GS Mahadevan.■