دانش‌های بنیادی - موهای سر ما بر پایه فرایندهایی بسیار پیچیده رفتار می‌کنند. هیچ فکر کرده‌اید که چرا موها به هم گره می‌خورند؟ چرا در باد موها به هم می‌ریزند و چه‌طور می‌توان همیشه موها را خوش‌حالت نگه داشت؟

بهنوش خرم‌روز: برخلاف آن‌چه شاید به نظر برسد، اتفاقاتی که روی سر ما و در بین موهایمان می‌‌افتد،‌ به طرز شگفت‌انگیزی پیچیده هستند.
به گزارش نیوساینتیست، گره‌های حلقه‌های موی ایتان گرینسپون بهانه خوبی برای او درست کرده‌اند که در راه علم،‌ هر روز مدت‌های زیادی را جلوی آینه بگذراند! در واقع هر کسی که صبح‌ها با اولین چیزی که در آینه روبرو می‌شود، ‌موهای در هم گره خورده‌اش است، احتمالا به این فکر می‌کند که چرا آن‌ها این‌طور در هم فرو رفته‌اند! اما برخی محققین به این نتیجه رسیده‌اند که در بین موها، اتفاقاتی می‌افتد که به طرز غیرقابل تصوری پیچیده است. موهای ما به‌طور مداوم روی یکدیگر جابه‌جا می‌شوند و با این کار، اصطکاک و الکتریسیته ساکن تولید می‌کنند. پوسته‌های بسیار کوچک روی سطح موها باعث می‌شود که طی این حرکت‌ها به هم گره بخورند و بسته‌های هوایی کوچک بین آن‌ها گیر بیافتند. در عین حال روغن‌های طبیعی آن‌ها را در یک سطح چسبناک نگه می‌دارد.
گرینسپون، دانشمند علوم رایانه در دانشگاه کلمبیا واقع در نیویورک است که می‌کوشد شخصیت‌های کارتونی رایانه‌ای واقعی‌تری خلق کند و از جمله،‌ سعی می کند به این شخصیت‌‌ها موهای واقعی‌تری بدهد. البته او تنها کسی نیست که به این حوزه علاقمند است.
از سال ۲۰۰۸/۱۳۸۷، ریموند گلدشتاین، فیزیک‌دان سیستم‌های پیچیده در دانشگاه کمبریج با شاخه آرایشی شرکت چند ملیتی یونیلور همکاری می‌کرده، ‌شرکتی که چندین میلیون دلار را برای یافتن دلیل مجعد شدن موها یا آویزان شدن آن‌ها در موهای دم‌اسبی، صرف کرده است. البته مطالعه بر روی موها تنها به نفع تولیدکنندگان شامپو و انیمیشن‌سازان هالیوودی نخواهد بود.

انبوهی از موهای متنوع

در سطح پایه، موی انسان تنها زنجیره‌ای از پروتئین‌های در هم قفل‌شده است. چسبندگی آن‌ها، تعامل‌های اصطکاکی و الکتریسیته ساکن،‌ مشکل‌ساز هستند اما چالش واقعی، به تعداد بالا برمی‌گردد. اندریاس وبر، دانشمند رایانه از دانشگاه بن آلمان که حدود یک دهه به ارزیابی موها پرداخته می‌گوید: «شما حدود ۱۰۰هزار مو روی سر خود دارید و هر یک از موها با حدود ۱۰هزار موی دیگر تعامل دارد».
به علاوه موهای خیس و خشک به شکلی متفاوت با هم در تعامل هستند. وقتی موها خشک می‌شوند، ‌یا رطوبت محیطی کاهش می‌یابد، ‌هر تار مو ناگهان در منحنی‌های خاصی که دقیقا بر اساس ساختار زنجیره پروتئینی آن تعیین می‌شوند، قفل می‌شود. یک آرایشگر خوب با شهود خود می‌تواند چنین تغییری را احساس کند. وقتی برعکس این فرایند اتفاق می‌افتد، حتی موهایی که با دقت تمام درست شده‌اند هم در یک روز خیلی مرطوب، خراب می‌شوند و حالت خود را از دست می‌دهند.
پیرو مذاکرات با یونیلور، گلدشتاین و گروهش تصمیم گرفتند با یک روش مدل‌سازی ریاضیاتی به نام تئوری عملکرد تراکم این موضوع را بررسی کنند. از این تئوری معمولا برای بررسی تعامل‌های الکترون‌ها درون جامدات استفاده می‌کنند.

معمای اول:‌ موهایی که دم‌اسبی بسته می‌‌شوند

اولین ایستگاه در این مطالعه، پاسخ به یک سوال پایه‌ای بود: چه چیزی باعث می‌شود که موهایی که دم‌اسبی بسته می‌شوند، یک شکل خاص به خود بگیرند؟ تئوری عملکرد تراکم به محققین اجازه می‌داد که دسته موهای بسته‌شده را به عنوان یک تار مویی که بر اساس نیروی جاذبه زمین رفتار می‌کرد، بررسی کنند،‌ در حالی که همه تعامل‌ها بین موها به عنوان یک نیروی واحد از مرکز به بیرون در نظر گرفته می‌شد. معادله شکل موی دم‌اسبی که از این روش به دست آمد، می‌توانست به درستی شکلی که موهایی با طول متفاوت هنگام دم‌اسبی بسته شدن به خود می‌گیرند را پیشبینی کند. البته وقتی که مولفه‌هایی مانند قابلیت ارتجاعی موها، تراکم و میزان مجعد بودن آن‌ها هم در نظر گرفته می‌شد.
گلدشتاین و همکارانش برای این مطالعه یکی از ده جایزه ایگنوبل (نوبل‌های خنده‌دار) را دریافت کردند،‌ جایزه‌ای که به یافته‌هایی تعلق می‌گیرد که در نگاه اول مردم را می‌خنداند اما بعد، ‌آن‌ها را به فکر وا می‌دارد. اما برای یونیلور، این یافته معنای دیگری داشت. به گفته پاتریک وارن، از کارکنان بخش تحقیقات این شرکت و نیز از اعضای تیم گلدشتاین، مصرف‌کننده‌ها به دنبال محصولی می‌گردند که با آن حجم موهایشان را کنترل کنند. یکی از معانی حجم مو،‌ انبوهی موهای بسته شده به شکل دم‌اسبی است. وارن می‌گوید: «ما حالا درک عمیقی داریم از این که حجم موهای بسته‌شده چه‌طور از ویژگی‌های تک‌تک تارهای مو تاثیر می‌گیرد».

انگیزه اصلی

مولفه‌هایی مثل میزان ارتجاعی و مجعد بودن مو،‌ در بین مردم سراسر دنیا بسیار متنوع و متفاوت است و تا به این لحظه، تولید محصولی مناسب در این زمینه بسیار دشوار بوده است. همان‌طور که گلدشتاین هم اشاره می‌کند، تا به الان، تنها کاری که می‌توان کرد این است که برخی را در یک دسته جای دهیم و به آن‌ها توصیه کنیم که مثلا برای میزان موج موی شما، این نرم‌کننده از بقیه بهتر است.
انگیزه اصلی افرادی مثل گرینسپون و وبر اما چیز دیگری است. در واقع آن‌ها به دنبال راهی برای بخشیدن موهایی طبیعی به شخصیت‌های غیرواقعی انیمیشن‌ها هستند. گرینسپون با دقیق‌تر کردن ابزار برش مدل خود، به ادوب کمک کرد ابزار بریستل تیپز را ارتقا دهد، این ابزار در واقع نوعی قلم برای برنامه فوتوشاپ ادوب است که مانند برس‌های نقاشی واقعی، انعطاف‌پذیر است و از هم باز می‌شود.
همچنین وی از تخصص خود در ساخت فیلم‌هایی که در آن،‌ شخصیت‌ها موهای زیادی داشتند،‌ مانند آواتار یا نسخه جدید کینک‌کنگ استفاده کرده است. اما هنوز، انیمیشن‌های هالیوودی نتوانسته‌اند صاحب موهایی شبیه به موجودات واقعی بشوند، دلیل آن هم دقیقا فقدان درک درستی از برخی نکات پایه‌ای است. گرینسپون در این‌باره می‌گوید: «ما می‌خواهیم به سطحی برسیم که بتوانیم برای این شخصیت‌ها موهایی خلق کنیم که درست مانند موی طبیعی، در باد پرواز کند یا آرام روی شانه بنشیند،‌ همچنین شبیه به موی طبیعی بپرد.»
اگر تلاش برای رسیدن به شامپوهای بهتر یا انیمیشن‌های واقعی‌تر، به نظرتان سطحی و غیرضروری می‌رسد، باید گفت که این مطالعه به این دو زمینه محدود نمی‌شوند. گرینسپون همچنین با همکاری پدرو ریس از موسسه فناوری ماساچوست، از فیزیک مشابهی استفاده می‌کند تا روی این موضوع مطالعه کند که چه‌طور رشته‌های ماکارونی پخته‌شده، هنگام افتادن،‌ پیچ می‌خورند، به عنوان نمونه مشابهی از کابل‌های ارتباطی که در کف اقیانوس‌ها قرار می‌گیرند. بدین ترتیب شاید بتوانند راهی پیدا کنند تا این کابل‌ها را بهتر در جای نهایی ‌آن‌ها قرار بدهند.
خود ریس با شرکت‌های گازی و نفتی کار می‌کند و در مورد این موضوع مطالعه می‌کند که لوله‌ها چه‌طور زیر وزن خودشان خم می‌شوند، مانند موهای انسان. به علاوه ریس به همراه همکارش در ام.آی.تی، رومان استوکر در حال مطالعه روی این موضوع هستند که چه‌طور فرایند مشابهی، روی بهره‌وری پیش‌راننده تاژک باکتری‌ها تاثیر می‌گذارد، نوعی دنباله که می‌پیچد و از این طریق میکروب‌ها را در مایعات به جلو می‌راند. ریس دراین‌باره می‌گوید: «این حرکت جهانی است و همه جای دنیا اتفاق می‌افتد.»

درآمد واقعی
با همه این حرف‌ها، ‌بر کسی پوشیده نیست که پول واقعی در بین این پروژه‌ها کجا است!‌ تعداد بسیار زیادی از ما به دنبال داشتن موهایی بهتر هستند. وبر می‌گوید: «اگر از همه مردم دنیا تنها ۵۰ سنت گرفته شود،‌ با پولی که به دست می‌آید، مطالعات بسیار زیادی می‌توان انجام داد». تنها بخش اندکی از چنین سرمایه‌ای در کار گلدشتاین جریان دارد که با وجود داشتن یک سر طاس، خودش شخصا سود زیادی از نتایج کارش نخواهد برد! با این وجود،‌ او همچنان می‌خواهد به پاسخ برسد. بعد از حل کردن معمای موهای دم‌اسبی،‌ حالا به سراغ حل سوال دیگری رفته است:‌ چرا موها ژولیده و در هم می‌شوند؟ وی انتظار دارد که طی ماه‌های آینده به پیشرفت قابل ملاحظه‌ای در این زمینه برسد و احتمالا، ‌راه را برای مطالعات بعدی در مورد این که چه‌طور می‌توان موهای خوش‌حالت داشت، باز کند.
خودش در این‌باره می‌گوید: «باید موها را در تونل باد قرار بدهیم و ببینیم واقعا چی پیدا کرده‌ایم. شاید به نظر برسد که به زمان و پول زیادی نیاز است، تا محصولی تولید شود که باعث شود حتی در طوفان هم ظاهر خوبی داشته باشید. اما، وقتی آن روز برسد،‌ قدرش را خواهید دانست».