بقلم بيساش بنسون وعومر نوفوسيلسكي • 9 سبتمبر 2026
القدس، 9 سبتمبر 2026 (TPS-IL) — قد تساعد دراسة جديدة أجراها باحثون إسرائيليون ودوليون المهندسين في الكشف عن فشل المواد قبل أن تتشقق بشكل مرئي.
وجد الباحثون أن الكسور يمكن أن تبدأ بمناطق صغيرة تالفة تتوسع ببطء قبل أن تتحول إلى شق سريع النمو. يمكن أن يمنح هذا الاكتشاف المهندسين طريقة محتملة لتحديد حالات الفشل المتطورة مبكرًا. وقد تلقي الآلية نفسها الضوء أيضًا على كيفية بدء الزلازل، على الرغم من أن اكتشاف هذه المؤشرات البطيئة لا يزال يمثل تحديًا كبيرًا.
قاد الدراسة يوفال باز والبروفيسور جاي فاينبرغ من معهد راكاه للفيزياء بالجامعة العبرية في القدس، بالتعاون مع مينغ وانغ من معهد بكين للتكنولوجيا ومختار عدا-بيديا من CNRS/ENS de Lyon.
بالنسبة للعين البشرية، قد يبدو الزجاج أو البلاستيك وكأنه ينكسر على الفور. لكن جزءًا كبيرًا من عملية الكسر تحدث قبل الانهيار النهائي. تحت ضغط كافٍ، تتشكل منطقة صغيرة تالفة داخل المادة، وبدلاً من أن تصبح شقًا على الفور، فإنها تتوسع ببطء إلى الخارج.
قال فاينبرغ لخدمة الصحافة الإسرائيلية: "دراستنا تدمج 3 أسئلة منفصلة مهمة للأشخاص الذين يدرسون المواد واستقرارها وقوتها".
فهم العلماء منذ فترة طويلة سلوك الشقوق بمجرد بدء حركتها السريعة، لكن تفسير كيفية بدء الشق كان أكثر صعوبة. تقدم الدراسة تفسيرًا ميكانيكيًا لهذه المرحلة المبكرة، والتي يسميها العلماء "الزحف".
أوضح فاينبرغ لـ TPS-IL: "إذا فكرت في الأمر، فهذه هي الطريقة الطبيعية التي يجب أن يتشكل بها عيب في المادة دائمًا".
سعى الباحثون إلى فهم كيف ينمو عيب صغير، أصغر بكثير من المادة نفسها في البداية، حتى يقطعها بالكامل. أظهرت تجاربهم أن المنطقة التالفة تتوسع ببطء شديد، بسرعات تتراوح من ميكرونات إلى ملليمترات في الثانية، وتشكل 75٪ على الأقل من عملية الكسر بأكملها.
يحدث التحول الحاسم عندما تصل المنطقة التالفة إلى السماكة الكاملة للمادة.
قال فاينبرغ: "الرقعة تغير جوهريًا 'طوبولوجيتها' عند اختراق سمك المادة بالكامل".
ببساطة، تبدأ المنطقة التالفة كرقعة صغيرة تتوسع حول حوافها. بمجرد أن تخترق المادة بالكامل، تصبح شقًا تقليديًا. عند تلك النقطة، يتطلب الشق طاقة أقل بكثير للاستمرار في النمو ويمكن أن يتسارع بسرعة.
## من العيب إلى الكسر
وجد الباحثون أيضًا أن الكسور يمكن أن تبدأ بحجم أصغر بكثير مما تنبأت به نظرية الكسر التقليدية: حوالي 0.1 مليمتر، مقارنة بالحجم الحرج التقليدي، المعروف باسم طول غريفيث، والذي يبلغ حوالي 1 مليمتر.
يشير هذا الاكتشاف إلى أن الضغط المؤثر على المادة، وكذلك حجم وشكل العيب الموجود، يلعب دورًا في تحديد متى يبدأ الكسر.
قال فاينبرغ لـ TPS-IL: "الأساس النظري للنظرية عام تمامًا ويتعلق ببساطة بهندسة العيوب أو الشقوق". "قوة نظريتنا تكمن في بساطتها. لقد أخذنا في الاعتبار بشكل صحيح تأثير هندسة الشق."
يمكن أن تقدم النتائج أيضًا رؤى حول الزلازل، التي تحدث عندما تتغلب الضغوط على طول الصدوع على القوى التي تثبت الصفائح التكتونية في مكانها، مما يتسبب في انزلاق الصفائح فجأة.
قال فاينبرغ لـ TPS-IL: "نظرًا لأن ديناميكيات الزلازل وعملية الكسر متماثلة (رياضيًا)، فإن نتائجنا تتنبأ بسلوك المؤشرات البادئة للزلازل".
تشير نتائج الباحثين إلى أن تمزق الزلزال يمكن أن يبدأ بشكل مشابه بمنطقة تتوسع ببطء قبل أن تتسارع فجأة. قال فاينبرغ إن فريقه لاحظ سابقًا تحولًا مماثلًا في الأبحاث المتعلقة بالاحتكاك.
لا تعني النتائج أن العلماء يمكنهم حاليًا التنبؤ بالزلازل أو تحديد متى ستفشل المادة بالضبط. التحدي الرئيسي هو اكتشاف هذه المناطق البطيئة الحركة قبل حدوث الفشل الكارثي.
قال فاينبرغ لـ TPS-IL: "نظرًا لأنها بطيئة جدًا، فإنها لا تصدر أي 'ضوضاء' أثناء توسعها"، مما يجعل اكتشافها صعبًا من خلال الإشارات الصوتية أو الزلزالية.
إذا نجح الباحثون في النهاية في تطوير طرق موثوقة للكشف عن هذه المؤشرات البادئة، فقد يكون للنتائج تطبيقات عملية.
قال فاينبرغ لـ TPS-IL: "إذا نجحنا، فقد نتمكن من تمديد العمر التشغيلي للمواد أو، في حالة الزلازل، ربما تقديم تحذير مبكر ببدئها".
نُشرت الدراسة في مجلة "Physical Review Letters" التي تخضع لمراجعة الأقران.
