How do geckos defy gravity? - Eleanor Nelsen

چگونه مارمولک گرانش زمین را به مبارزه می‌طلبد؟ - النور نلسن

Translator: soheila Jafari Reviewer: Farnaz Saghafi

It's midnight and all is still,

نیمه شب هست و همه جا ساکت،

except for the soft skittering of a gecko hunting a spider.

به جز حرکت نرم و سبک مارمولک که بدنبال شکار عنکبوت هست.

Geckos seem to defy gravity,

به نظر می رسد مارمولک‌ها بر گرانش زمین غلبه کرده‌اند،

scaling vertical surfaces

و سطح عمودی می پیمایند

and walking upside down without claws,

و بدون پنجه ، یا چسبناکی کف پا،

adhesive glues or super-powered spiderwebs.

یا حتی تارهای عنکبوتی قدرتمند، سرته راه می‌روند.

Instead, they take advantage of a simple principle:

در عوض، آنها از مزیت یک اصل ساده استفاده می کنند:

that positive and negative charges attract.

این جذب بار‌های مثبت و منفی هست.

That attraction binds together compounds, like table salt,

این جذب ترکیباتی مانند نمک طعام را با هم نگه میدارد،

which is made of positively charged sodium ions

که از بارهای مثبت یون‌های سدیم

stuck to negatively charged chloride ions.

که به بارهای منفی یون‌های کلرید چسبیده‌اند تشکیل شده است.

But a gecko's feet aren't charged

اما کف پاهای مارمولک‌ها بار( مثبت یا منفی) ندارد

and neither are the surfaces they're walking on.

و سطوحی که آنها بر روی آن راه می‌روند نیز بار ندارند.

So, what makes them stick?

پس چه چیزی باعث این چسبندگی می‌شود؟

The answer lies in a clever combination of intermolecular forces

پاسخ در ترکیب هوشمندانه‌ای از نیروی بین‌مولکولی

and stuctural engineering.

و ساختار مهندسی نهفته در آن هست.

All the elements in the periodic table have a different affinity for electrons.

همه عناصر جدول تناوبی دارای پیوند الکتریکی متفاوتی هستند.

Elements like oxygen and fluorine really, really want electrons,

عناصری مانند اکسیژن و فلوئور خیلی خیلی خواهان الکترون هستند،

while elements like hydrogen and lithium don't attract them as strongly.

درحالی که عناصری مانند هیدروژن و لیتیوم آنها را به آن شدت جذب نمی کنند.

An atom's relative greed for electrons is called its electronegativity.

طمع نسبی یک اتم برای الکترون را الکترونگاتیوی آن می‌نامند.

Electrons are moving around all the time

الکترون‌ها همواره به اطراف حرکت می‌کنند

and can easily relocate to wherever they're wanted most.

و می‌توانند به آسانی هر جایی که آنها را بیشتر بخواهند جابه‌جا شوند.

So when there are atoms with different electronegativities in the same molecule,

بنابراین وقتی اتم هایی با الکترونگاتیوتی متفاوتی در یک موکلول وجود داشته باشد،

the molecules cloud of electrons

ابر الکترونی مولکول

gets pulled towards the more electronegative atom.

به سوی اتمی با الکترونگاتیوتی بالاترکشیده می شود.

That creates a thin spot in the electron cloud

این یک نقطه کوچکی در ابر الکترونی موکلول ایجاد می‌کند

where positive charge from the atomic nuclei shines through,

که بار مثبتی از هسته اتم به داخل تابیده می‌شود،

as well as a negatively charged lump of electrons somewhere else.

همچنین یک بار منفی توده الکترونی را در جای دیگری ایجاد می‌کند.

So the molecule itself isn't charged,

خُب خود مولکول بار ندارد،

but it does have positively and negatively charged patches.

ولی تکه‌هایی دارای بارهای مثب و منفی دارد.

These patchy charges can attract neighboring molecules to each other.

این تکه‌های باردار می‌توانند مولکول‌های همسایه را جذب یکدیگر کنند.

They'll line up so that the positive spots on one

آنها طوری کنار هم ردیفی قرار می گیرند

are next to the negative spots on the other.

که نقطه‌های مثبت یکی در کنار نقطه‌های منفی دیگری است.

There doesn't even have to be a strongly electronegative atom

در آنجا حتی الکترونگاتیوتی اتمی قوی هم نیاز نیست

to create these attractive forces.

تا این نیروی جاذبه را بوجود آورد.

Electrons are always on the move,

الکترون‌ها همواره در حرکت هستند،

and sometimes they pile up temporarily in one spot.

و گاهی دریک نقطه بطور موقت جمع می‌شوند.

That flicker of charge is enough to attract molecules to each other.

این بار منفی بسیار کم برای جذب مولکول‌ها به یکدیگر کافیست.

Such interactions between uncharged molecules

این نوع کنش و واکنش بین مولکول‌های بدون بار

are called van der Waals forces.

را نیروی واندروالسی گویند.

They're not as strong as the interactions between charged particles,

آنها به اندازه کنش و واکنش های بین ذرات باردار قوی نیستند،

but if you have enough of them, they can really add up.

اما اگر به قدر کافی از آنها داشته باشید، آنها می‌توانند زیاد شوند.

That's the gecko's secret.

این راز مارمولک هست.

Gecko toes are padded with flexible ridges.

انگشت‌های مارمولک بالشتکی با برآمدگی نرم وانعطاف‌پذیری هستند.

Those ridges are covered in tiny hair-like structures,

این برآمدگی‌ها با چیزی شبیه به مو پوشیده‌ شده‌اند،

much thinner than human hair, called setae.

به نام پُرز که خیلی نازک‌تر از موهای انسان هستند.

And each of the setae is covered in even tinier bristles called spatulae.

هر یک از این پُرزها با موهای ریزتری به نام کفگیرک پوشیده شده اند.

Their tiny spatula-like shape is perfect for what the gecko needs them to do:

کفگیرک‌های ریز برای آنچه که مارمولک برای آنجام آن نیاز دارد عالی هستند:

stick and release on command.

به فرمان او بچسبند و وا دهند.

When the gecko unfurls its flexible toes onto the ceiling,

هنگامی که مارمولک انگشتان نرم خود را بر روی سقف باز می‌کند،

the spatulae hit at the perfect angle for the van der Waals force to engage.

کفگیرک‌ها در زاویه مناسبی برای نیروی واندروالس قرر می‌گیرند،

The spatulae flatten,

سپس کفگیرک ها مسطح می‌شوند،

creating lots of surface area for their positively

و سطح زیادی را برای تکه‌های بارهای مثب و منفی خودشان

and negatively charged patches to find complimentary patches on the ceiling.

برای یافتن تکه‌های مناسب در سقف پیدا می کنند

Each spatula only contributes a minuscule amount of that van der Waals stickiness.

هر کفگیرک تنها با میزان بسیار کمی از نیروی چسبندگی واندروالس همکاری می‌کند.

But a gecko has about two billion of them,

اما یک مارمولک حدود دو میلیارد کفگیرک دارد،

creating enough combined force to support its weight.

که نیروی مشترک کافی برای نگه داشتن وزن او بوجود می‌آورند.

In fact, the whole gecko could dangle from a single one of its toes.

در حقیقت، مارمولک می‌تواند تنها با یکی از انگشتانش آویزان شود.

That super stickiness can be broken, though,

این چسبندگی فوق العاده می‌تواند

by changing the angle just a little bit.

با تغییر کمی در زاویه (انگشتان مارمولک) پاره شود.

So, the gecko can peel its foot back off,

بنابراین، مارمولک می تواد پای خود را به عقب بکشد،

scurrying towards a meal or away from a predator.

و بطرف غذا بخزد یا از شکارچی دور شود.

This strategy, using a forest of specially shaped bristles

این استراتژی، از انبوهی از پرزها با شکل بخصوصی را برای

to maximize the van der Waals forces between ordinary molecules

به حداکثر رساندن نیروهای واندروالس بین مولکول‌های معمولی استفاده می‌کند

has inspired man-made materials

که الهام بخش مواد ساخته شده توسط انسان از

designed to imitate the gecko's amazing adhesive ability.

طراحی تا تقلید توانایی چسبندگی شگفت انگیز مارمولک بوده است.

Artificial versions aren't as strong as gecko toes quite yet,

نسخه مصنوعی آن به اندازه انگشتان پا‌های مارمولک هنوزکاملا قوی نیستند.

but they're good enough to allow a full-grown man

اما به اندازه کافی خوب هستید که یک مرد بالغ

to climb 25 feet up a glass wall.

بر روی یک دیوار شیشه‌ای تا ارتفاع ۸ متر بالا برود.

In fact, our gecko's prey is also using van der Waals forces

در واقع، طعمه مارمولکی ما نیز از نیروهای واندروالس

to stick to the ceiling.

بری چسبیدن به سقف استفاده می‌کند.

So, the gecko peels up its toes and the chase is back on.

به محض اینکه مارمولک تا انگشتان پای خود را باز می‌کند تعقیب و گریز تاریخی شروع می‌شود.