Ernsthafte Forschung: Thanos kann den Schnips, der das Universum rettet, nicht ausführen

Geschrieben von: Wu Tingting

Herausgeber: Kou Jianchao

Layout: Li Xuewei

"Knall!"

Im Marvel-Film „Avengers“ kann der Bösewicht-Boss Thanos mit einem Fingerschnippen die Hälfte der Menschheit auf der Erde verschwinden lassen.

Der mit Edelsteinen besetzte Infinity Gauntlet ist voller geheimnisvoller Kraft.

Wenn wir jedoch die Fantasy-Elemente des Films weglassen, kann Thanos, der Metallhandschuhe trägt, wirklich mit den Fingern schnippen?

Kürzlich gaben ein Forschungsteam des Georgia Institute of Technology und seine Mitarbeiter die Antwort: Der metallische Infinity Gauntlet könnte Thanos vielleicht daran hindern, mit den Fingern zu schnippen!

Sie ließen sich von diesem Problem inspirieren und nachdem sie den physikalischen Mechanismus hinter dem „Fingerschnippen“ sorgfältig untersucht hatten , fanden sie heraus, dass der menschliche Körper beim Fingerschnippen die höchste bisher entdeckte Beschleunigung erzeugt.

Die Forscher sagten, dass diese Forschungsergebnisse dazu beitragen könnten, das Simulationsdesign von Prothesen zu verbessern, insbesondere bei der Nachahmung der vielfältigen Funktionen menschlicher Hände, und dass sie auch die Manipulationsfähigkeiten verschiedener Robotersysteme verbessern könnten.

Die zugehörige Forschungsarbeit mit dem Titel „Das ultraschnelle Schnippen eines Fingers wird durch Hautreibung vermittelt“ wurde in der wissenschaftlichen Zeitschrift Journal of The Royal Society Interface veröffentlicht.

Warum sagst du das?

Für diese Studie stellte Saad Bhamla, Assistenzprofessor an der School of Chemical and Biomolecular Engineering des Georgia Institute of Technology, ein Team zusammen, das sich speziell mit der Untersuchung von „schnippenden Fingern“ befasste.

Als sie im Film sahen, wie Thanos mit Metallhandschuhen mit den Fingern schnipste, fragten sie sich:

Während die Hautreibung beim Fingerschnippen mit bloßen Händen eine große Rolle spielen kann, ist Thanos aufgrund der Reibungseigenschaften des Metallhandschuhs möglicherweise überhaupt nicht in der Lage, mit den Fingern zu schnippen.
Zunächst führten sie Experimente durch, um verschiedene Situationen des Fingerschnippens mithilfe von Hochgeschwindigkeitsbildern, automatisierter Bildverarbeitung und dynamischen Kraftsensoren zu analysieren. Die Probanden begannen mit dem Fingerschnippen, während sie Gummifingerhandschuhe, Metallfingerhandschuhe und Gleitmittel trugen, und testeten jeweils Reibungseffekt, Rotationsgeschwindigkeit und Rotationsbeschleunigung.

Abbildung | Vergleich von Reibung und Geschwindigkeit, wenn die Finger mit geschmierten Gummiüberzügen (rot), Nitrilkautschuk (grün), Latexkautschuk (lila) und Metallüberzügen (blau) bedeckt sind (Quelle: Papier)

Die Ergebnisse zeigten, dass beim Tragen von Metallfingerhandschuhen die gemessene Reibungskraft am geringsten war und die maximale Rotationsgeschwindigkeit nicht so hoch war wie beim Tragen bloßer Hände.

Mit anderen Worten: Thanos kann nicht mit den Fingern schnippen, während er seinen Infinity Gauntlet trägt!
Sie glauben, dass der mögliche Grund darin liegen könnte, dass sich die Kontaktfläche der Finger beim Schnippen verringert, nachdem die Metallhülse die Fingerspitzen bedeckt hat, was zu einer Verringerung der Beschleunigung führt.

„Die Kompression der Haut macht das System nachsichtiger“, sagte Challita, einer der Autoren des Artikels. „Wenn die Kompressibilität der Haut und die Reibung abnehmen, wird es schwieriger, in den Fingern genügend Kraft aufzubauen, um sie zu schnippen.“

Es stellt sich also eine weitere Frage: Ist es einfacher, mit den Fingern zu schnippen, je größer die Reibung ist? Tatsächlich lautet die Antwort nein.

Wie aus der obigen Abbildung ersichtlich, verringert sich durch eine Erhöhung der Reibung zwischen den Fingerspitzen und der Gummibeschichtung auch die Schnappgeschwindigkeit und die Drehbeschleunigung.

Daher kamen die Forscher zu dem Schluss, dass es auch einen „Sweet Spot“ für die Reibung gibt – zu wenig Reibung und nicht genug Energie, um das Schnappen zu bewirken; Zu viel Reibung hingegen führt zu Energieverlust, da die Finger länger brauchen, um aneinander vorbeizugleiten, wodurch die gespeicherte Energie als Wärme verloren geht.

Tatsächlich sind wir viel mächtiger als Thanos.

Darüber hinaus untersuchten die Wissenschaftler auch sorgfältig das normale Fingerschnippen, das Menschen ohne Handschuhe ausführen, und erstellten einen allgemeinen Rahmen zur Erklärung des zugrunde liegenden Mechanismus.

Im Experiment haben die Forscher gemessen, dass die maximale Rotationsgeschwindigkeit beim Schnippen der Finger mit bloßen Händen 7.800 Grad pro Sekunde erreichen kann und die Rotationsbeschleunigung bis zu 1.600.000 Grad pro Sekunde im Quadrat betragen kann. Obwohl dieser Rotationsgeschwindigkeitswert noch nicht den Messwert der schnellsten beim Menschen beobachteten Rotationsbewegung erreicht hat, ist seine Momentanbeschleunigung die schnellste bisher beim Menschen gemessene Winkelbeschleunigung und fast dreimal so hoch wie die Rotationsbeschleunigung des Arms eines professionellen Baseball-Werfers.

„Als ich diese Daten zum ersten Mal sah, bin ich buchstäblich vom Stuhl aufgesprungen“, sagte Bhamla. „Ein Fingerschnippen dauert nur 7 Millisekunden, was mehr als 20-mal schneller ist als ein Wimpernschlag, der mehr als 150 Millisekunden dauert.“

Tatsächlich schnippen die Menschen wahrscheinlich schon seit Hunderttausenden von Jahren mit den Fingern. In der antiken griechischen Kunst wurde diese Aktion bereits um 300 v. Chr. dargestellt.

Abbildung | (a) Ein Keramikstück aus der Zeit um 320 v. Chr., das einen Fingerschnippen darstellt; (b) Ein zusammengesetztes Bild der Bewegung zu verschiedenen Zeitpunkten beim Fingerschnippen, von der Seite betrachtet; (c) Messungen am Handgelenk, an den Fingerknöcheln und an den Fingerspitzen; (d) Darstellung der Fingerschnippbewegung.

Die Forscher sind davon überzeugt, dass die Ergebnisse zahlreiche Möglichkeiten für künftige Forschungen bieten könnten, unter anderem um zu verstehen, warum der Mensch dazu veranlagt ist, mit den Fingern zu schnippen.

Sind Menschen die einzigen, die mit den Fingern schnippen?

Das Prinzip des Fingerschnippens wird in der Akustik eigentlich Hohlraumresonanz genannt.

Beim Fingerschnippen werden Daumen und Mittelfinger gegeneinander gedrückt, wodurch eine größere Reibung entsteht. Um diese Reibung zu überwinden, muss die Fingermuskulatur viel Kraft aufbringen. Wenn die beiden Finger versetzt sind, erhält der Mittelfinger mehr Schwung und trifft auf die Daumenbasis. Dabei bilden Mittelfinger, Ringfinger und Daumenbasis eine Vertiefung. Der Mittelfinger drückt schnell auf die Öffnung, wodurch die Luft in der Öffnung vibriert und ein knackiges „Plopp“-Geräusch erzeugt wird.

Die Frage ist also: Sind Menschen die einzigen, die mit den Fingern schnippen können?

Obwohl bisher nur Menschen mit den Fingern schnippen können, besteht tatsächlich die Möglichkeit, dass Tiere mit einer menschlichen Handstruktur theoretisch das Potenzial haben, das Fingerschnippen zu erlernen. Tiere wie Schimpansen und Makaken wissen bereits, wie man Dinge wie den Daumen hoch und die „666“-Geste macht.

Es gibt noch ein weiteres Tier, das eindeutig kein Primat ist, aber möglicherweise ebenfalls mit den Fingern schnippen kann: unser Nationalheiligtum, der Große Panda.

Große Pandas haben insgesamt 6 Finger. Der „Daumen“, mit dem man Bambus hält, hat keine Knöchel, sondern nur ein Stück Knochen, das an der Außenseite des echten Daumens wächst. Deshalb wird er auch Pseudodaumen genannt.

Bei diesem Knochen handelt es sich eigentlich um einen spezialisierten Handwurzelknochen, der jedoch genauso flexibel und bequem greifen kann wie der von Menschen oder Affen. Daher können Große Pandas auch einen „Pseudodaumen“ verwenden, der unseren menschlichen Daumen ersetzt und wunderschöne Fingerschnippen ermöglicht.

Allerdings muss man nicht allzu sehr darauf achten, welche Tiere mit den Fingern schnippen können. Schließlich ist es wichtiger herauszufinden, ob Sie mit den Fingern schnippen können.

Referenzlinks:

https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsif.2021.0672

https://www.eurekalert.org/news-releases/934621

https://www.youtube.com/watch?v=ycfLurEqmj4&ab_channel=GeorgiaTech