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Un descubrimiento inesperado de la investigación del carbón: ¿cómo inició Rosalind Franklin la teoría de la penetración?
En taquinámica y matemáticas, la teoría de la penetración describe el comportamiento de una red cuando se agrega un nodo o enlace.Esta transición de fase geométrica ha logrado logros importantes en las ciencias económicas y naturales para comprender la eficiencia de los recursos.Sin embargo, las raíces de esta teoría se remontan al trabajo innovador realizado en la investigación del carbón a mediados del siglo XX.En particular, la investigación del químico británico Rosalind Franklin no solo cambió su enfoque a las características del carbón, sino que también allanó el camino para la teoría de la penetración posterior.
"Para medir la verdadera densidad del carbón, debe sumergirse en un líquido o gas que sea lo suficientemente pequeño como para llenar sus poros microscópicos".
Viendo la naturaleza del carbón
Desde la revolución industrial, el carbón ha sido una fuente de energía vital, lo que lleva a muchas investigaciones científicas a comprender su composición y optimizar su uso.En 1938, se estableció la Asociación Británica de Investigación de Utilización del Carbón (BCURA) para proporcionar una plataforma para estos estudios.En 1942, el joven Franklin se unió a la asociación y comenzó a investigar sobre la densidad y la porosidad del carbón.En su trabajo, Franklin encontró diferencias significativas en la permeabilidad de los diferentes gases dentro del carbón.
"Cuando usó diferentes gases para medir la densidad del carbón, descubrió que el flujo de gas dependía de la microestructura del carbón".
Estas microestructuras afectan la fluidez del gas, y este descubrimiento resalta las propiedades del carbón como medio poroso.Los experimentos de Franklin no solo fueron la exploración científica, sino que también aseguraron el uso efectivo de recursos estratégicos importantes durante la Segunda Guerra Mundial.
El nacimiento de la teoría de la penetración
En la década de 1950, la colisión de la investigación científica china y británica allanó el camino para una discusión científica más profunda.En un artículo publicado por los matemáticos Simon Broadbent y John Hammersley en 1957, propusieron un modelo matemático para describir cómo el carbón hace frente al fenómeno del flujo líquido, que es el prototipo de la teoría de la infiltración.Este modelo no solo se centra en los problemas físicos de las propiedades de las materias primas, sino que también forma su base matemática.
"Su modelo trata el carbón como un laberinto aleatorio, analizando cómo los fluidos se propagan en los poros".
El núcleo de estos estudios es averiguar si los fluidos pueden pasar efectivamente a través de una red compuesta de poros de carbón en diferentes condiciones.
Calcule los parámetros críticos
Como el desarrollo de la teoría de la penetración, los investigadores han tratado de determinar el valor específico de la probabilidad crítica (PC).Aunque este valor no se puede calcular con precisión para la mayoría de los gráficos de cuadrícula infinito, en algunos casos, como una cuadrícula bidimensional, se puede determinar claramente que su valor es 1/2.Este resultado se resolvió en la investigación de Kston, proporcionando una base más sólida para la aplicación de la teoría de la penetración.
La universalidad de la teoría de la penetración y su aplicación
La universalidad de la teoría de la penetración significa que en diferentes sistemas, los índices clave pueden ser el mismo valor, incluso si las estructuras de red específicas de estos sistemas varían.Esta característica hace que la teoría de la permeación sea ampliamente utilizada en campos como biología, física y ecología.Por ejemplo, esta teoría predice con éxito el comportamiento fragmentado de los proyectiles de virus biológicos, que es similar a los Juegos Común de Jenga.
"La teoría de la ósmosis predice la aparición de umbrales de variación en el estudio de fragmentación de las conchas de virus biológicos y se ha verificado experimentalmente".
Piense en futuras direcciones de investigación
Hoy, la teoría de la penetración ya no se limita a la ciencia de los materiales, sino que también muestra su importancia en los campos de la ciencia ambiental y la biomedicina.Sin embargo, con el avance de la ciencia, ¿cómo podemos entender estas estructuras complejas implícitas en la naturaleza más profundamente?
¿Es esta una pregunta que vale nuestra consideración profunda?
