تخيل أنك تتناول عشاءك وتحاول سكب بعض صلصة الرانش في طبقك لتغميس الخضراوات فيه، تقلب الوعاء لكن لا شيء يخرج.. يبدو وكأنه قطعة صلبة!
مع رجّ الزجاجة صعودًا وهبوطًا، تخرج منها كمية كبيرة من الصلصة وتستقر في الطبق.. إنها تبدو كسائل أيضًا!.. لكن الصلصة لا تنتشر في الطبق كما يفعل الحليب أو أي سائل آخر إذا انسكب، بل تحافظ على شكلها، تمامًا مثل الخضراوات في الطبق.. تبدو صلبة!
لكن.. هل صلصة الرانش سائلة وصلبة؟ أم أنها ليست أيًا منهما؟
صلصة الرانش
تقول راي روبرتسون أندرسون، أستاذة الفيزياء والفيزياء الحيوية بجامعة سان دييغو، إنها تركز في بحثها على فهم المواد الإسفنجية التي تتمتع بخصائص سائلة وصلبة.
يُطلق الفيزيائيون على هذه المواد اسم “المادة اللينة”، وفي مختبرها تبحث فيما يجعل المواد البيولوجية، مثل الجلد والمخاط، إسفنجية، وكيف يُمكننا ابتكار مواد مستوحاة من المواد البيولوجية تتمتع بنفس الخصائص الرائعة.
الحالات الأساسية للمادة
لفهم آلية عمل صلصة الرانش، عليك فهم حالات المادة المختلفة وما يميز كل حالة، “المادة” هي ببساطة الكلمة العلمية التي تعني “الأشياء”، وهي أي شيء يتكون من وحدات بناء مجهرية تُسمى الذرات وله كتلة.
ربما تعلمتَ في المدرسة أن للمادة ثلاث حالات: الصلبة والسائلة والغازية.. تخيّل مكعب الثلج، وبركة الماء، والضباب. ربما تعلمتَ أيضًا عن حالة رابعة تُعرف بالبلازما.
تُحدَّد هذه الحالات المختلفة بكيفية تفاعل الجزيئات الدقيقة للغاية التي تُشكِّل المادة مع بعضها البعض، هذه الجزيئات صغيرة جدًا لدرجة أنه لا يُمكن رؤيتها بالعين المجردة، لكن تفاعلاتها الخفية تُحدِّد خصائص المواد التي يُمكن رؤيتها.
ترتبط جزيئات المادة الصلبة ببعضها البعض بطريقة تمنعها من الحركة بالنسبة لبعضها البعض، هذا ما يجعل المواد الصلبة صلبة وقادرة على الحفاظ على شكلها الثابت.
من ناحية أخرى، جزيئات السائل غير متصلة ببعضها البعض، يمكنها التحرك والانزلاق فوق بعضها البعض والاختلاط، هذه الحرية في الحركة هي ما يسمح للسائل باتخاذ شكل الوعاء الذي يوجد فيه.
تتمتع جزيئات الغاز بحرية الحركة التامة دون الاصطدام الشديد بجزيئاته الأخرى. وكما هو الحال في السوائل، يتخذ الغاز شكل أي وعاء يوجد فيه، وليس له شكل ثابت، ولكن على عكس السوائل والمواد الصلبة، يمكن للغازات أيضًا تغيير حجمها أو حجمها.
البلازما تشبه الغاز، لكنها تحتوي على طاقة أكبر بكثير، تُسبب هذه الطاقة تفكك الأجزاء المشحونة كهربائيًا من الجزيئات، والتي تُسمى البروتونات والإلكترونات، الشمس والنجوم أمثلة على البلازما، وكذلك المادة التي تُضيء لافتات النيون.
المرونة واللزوجة
بينما تحافظ المواد الصلبة على شكلها، إلا أنها ليست صلبة تمامًا، تتصرف الروابط بين الجزيئات كنوابض صغيرة، مما يجعل المواد الصلبة مرنة.
إذا ضغطتَ على جسم صلب، فسيتشوه، لكنه سيعود إلى حالته الأصلية عند التوقف عن الدفع، كما يحدث لمرتبتك عندما تقفز على سريرك، بالطبع، يحدث هذا على المستوى الجزيئي لذا لا يمكنك رؤيته.
ورغم أن السوائل تتغير أشكالها بسهولة، إلا أنها تقاوم هذا التغيير بسبب الاحتكاك بين جزيئات السائل أثناء محاولتها التحرك.
يُسمى هذا الاحتكاك “اللزوجة”، السوائل مثل العسل أو شراب السكر أكثر لزوجة بكثير من السوائل مثل الحليب أو الماء، ما يجعل تحريكها أصعب، تخيل أنك تحاول السباحة في بركة من العسل.. طعم لذيذ ولكنه صعب.
الحالة الخامسة للمادة
صلصة الرانش هي في الواقع حالة خامسة للمادة تُعرف بالمادة اللينة.. يمكن للمادة اللينة أن تمتلك خصائص السوائل والمواد الصلبة، لذا يصفها علماء المواد بأنها مزيج من اللزوجة والمرونة، من الأمثلة الشائعة الأخرى للمادة اللينة: الزبادي، وعجينة البسكويت، والشامبو، ومعجون الأسنان، والمعجون المطاطي، والمخاط، والوحل.
هذه المواد ليست صلبة تمامًا وليست سائلة تمامًا، بل هي مزيج من الاثنين، يمكنك سكب الشامبو من الزجاجة، ولكن إذا وضعت القليل بين أصابعك وفصلتهما، فسيتمدد، عجينة البسكويت تحافظ على شكلها، ولكن إذا ضغطت عليها، فإنها تتشوه ولا تعود إلى شكلها السابق.
تُعاني العديد من المواد اللزجة المرنة من ترقق القص، ما يعني أن لزوجتها تنخفض كلما زادت رجّها، ولهذا السبب يُتيح لك رجّ زجاجة صلصة الرانش أو الكاتشب سكبها، حتى لو كانت صلبة جدًا قبل الرجّ، بحيث لا يُمكن إخراجها من الزجاجة. ولهذا السبب أيضًا، يصبح الزبادي، الذي يبدو صلبًا جدًا وقادرًا على الحفاظ على شكله، أكثر سيولة عند تحريكه بسرعة.
قد تُظهِر المواد الإسفنجية سماكة نتيجة القص، إذ تزداد صلابتها كلما حاولت تشويهها، هكذا يعمل الأوبليك، وهو خليط بسيط من نشا الذرة والماء، يمكنك سكبه ببطء وغمر يدك فيه، كأي سائل آخر ولكن إذا ضغطت عليه أو رجّته، فإنه يتصلب.
نوع مختلف من الجزيئات
السبب وراء امتلاك هذه المواد الإسفنجية خصائص سائلة وصلبة هو أنها مصنوعة من بوليمرات: جزيئات طويلة تشبه السلسلة. تتشابك هذه السلاسل الطويلة، مثل وعاء من السباغيتي، فتصبح متصلة ببعضها، مثل جزيئات المادة الصلبة، ولكنها أيضًا حرة الحركة بين بعضها البعض، مثل جزيئات السائل.
تحتوي معظم صلصات الرانش التي يتم شراؤها من المتاجر على صمغ الزانثام، وهو بوليمر طبيعي يستخدم لتكثيف وتثبيت العديد من الأطعمة.
لذا.. في المرة القادمة التي تحاول فيها سكب صلصة الرانش من الزجاجة، يمكنك أن تتخيل تشابك بوليمرات صمغ الزانثان مع بعضها البعض، ما يجعل الصلصة تبدو وكأنها مادة صلبة.. عند رج الزجاجة، تُفكك البوليمرات بحيث تنزلق وتتدفق فوق بعضها البعض، ما يسمح للصلصة بالتدفق بسهولة من الزجاجة إلى طبقك.
