Natuurkundige onthult dat alle objecten, zelfs zeepbellen, op dezelfde manier breken
Een recent onderzoek laat zien dat de ogenschijnlijke chaos van brekende objecten — van zeepbellen tot rotsen — eigenlijk voorspelbare patronen volgt. Emmanuel Villermaux, een bekende Franse natuurkundige verbonden aan de Universiteit van Aix-Marseille, deed een ontdekking die onze kijk op fragmentatie flink verandert. Hij vond dat allerlei materialen, ondanks hun verschillen, breken volgens een machtswet (een verdeling waarbij veel kleine fragmenten veel vaker voorkomen dan grote) in plaats van volgens de verwachte normale verdeling.
Wat de doorbraak precies zegt
Het werk van Villermaux, gepubliceerd op 25 november 2025 in Physical Review Letters, biedt een nieuw perspectief op hoe fragmentatie zich voordoet. Waar men eerder vooral keek naar de oorzaken van breuken, richt Villermaux zich op de uitkomsten — de verdeling en vorm van de fragmenten. Zijn benadering leverde duidelijke voordelen op: “De eenvoud en het succes van deze benadering zijn opmerkelijk,” zei Villermaux. “De resultaten suggereren dat de statistische kenmerken van fragmentatie niet worden bepaald door de microscopische details van scheuren of instabiliteiten, maar door de manier waarop willekeur wordt beperkt door de globale kinematica.”
De kern van zijn vondst is dat bij het breken van voorwerpen de fragmenten een machtsverdeling volgen. Dat betekent dat er veel kleine stukjes ontstaan en maar een paar grote, een patroon dat anders is dan de normale verdeling die je bijvoorbeeld bij menselijke lengtes ziet.
Van zeepbellen tot rotsblokken: waar het patroon voorkomt
De bevindingen van Villermaux blijken breed toepasbaar. Kliffen, vazen, stenen, continenten en zelfs stofdeeltjes tonen allemaal hetzelfde breekpatroon. Zijn studie stelt bovendien dat wanneer een solide object willekeurig in veel stukken breekt, de gemiddelde geometrische vorm van die stukjes naar een kubus neigt. Dat sluit aan bij de theorie van Plato, die suggereerde dat de wereld uit kubusachtige vormen kon bestaan als een efficiënte manier om ruimte te vullen.
Het werk van Villermaux bouwt voort op eerdere studies van Hongaarse en Amerikaanse onderzoekers die aantoonden dat door erosie gebroken stenen, tektonische platen en scheuren in opgedroogde modder hetzelfde fragmentatiepatroon volgen. Villermaux levert hiermee een theoretisch kader dat verder gaat dan de traditionele aanpak door zijn nadruk op de resulterende fragmenten.
Praktische toepassingen en gevolgen
De ontdekkingen hebben niet alleen een theoretische waarde, maar ook concrete toepassingen. In de industrie kunnen ze bijvoorbeeld helpen bij het beter begrijpen van risico’s bij aardbevingen, rotsvallen en explosies. De zogenaamde Villermaux-vergelijking zou zelfs bruikbaar kunnen zijn in de sociale wetenschappen, waar ze mogelijk helpt patronen van maatschappelijke fragmentatie te analyseren en te voorspellen.
De inzichten kunnen van nut zijn in uiteenlopende wetenschappelijke en industriële domeinen, zoals astrofysica, geofysica en nanopartikelproductie. Daarbij wijzen de resultaten erop dat er ruimte is voor een globale theorie van fragmentatie die misschien verder reikt dan het huidige wetenschappelijke paradigma.
De gevolgen van Villermaux’s werk zijn groot. Zijn aanpak kan zich mogelijk uitstrekken naar de sociale wetenschappen en modellen bieden om fragmentaties in de maatschappij beter te begrijpen en te voorspellen. Deze nieuwe inzichten nodigen uit om dieper na te denken over hoe ogenschijnlijk chaotische processen toch een onderliggende orde kunnen hebben. De uitdaging is nu om deze theoretische doorbraken om te zetten in praktische toepassingen die breed begrijpelijk en bruikbaar zijn in verschillende situaties.