Poate sa para greu de crezut, insa una dintre cele mai dificile probleme din fizica este natura lichidelor. De fiecare data cand priviti cum curge apa de la robinet, va uitati de fapt la un mister al fizicii. De ce curge apa asa cum o face? Nimeni astazi nu va poate spune cu precizie. Cu toate acestea, pentru prima data, pare ca misterul si complexitatea comportamentului lichidelor ar putea sa fie descifrate. Iar indiciile vin din cele mai neasteptate directii: studiul nano-structurilor si studiul dunelor de nisip.

Pentru a intelege de ce este atat de greu de construit o teorie generala a lichidelor, este suficient sa ne uitam la cum sunt construite teoriile generale ale gazelor si solidelor.

Amandoua pleaca de la niste idealizari: este inventat un gaz ideal, respectiv un solid ideal (un cristal ideal). Gazele reale sau solidele reale nu sunt identice cu aceste idealizari, insa seamana cu ele in anumite privinte. Gazul ideal si cristalele ideale repzrezinta prima aproximare a gazelor reale, respectiv a solidelor reale. Avantajul lor este ca sunt niste modele foarte simple, care apoi pot fi facute din ce in ce mai complicate pentru a reproduce cat mai exact caracteristicile gazelor reale si solidelor reale.

Un gaz ideal este un ansamblu de molecule care nu interactioneaza unele cu altele, ci doar zboara in toate directiile la intamplare. Un solid ideal este o retea de molecule care sunt fixate fiecare intr-un anumit loc in cadrul unei structuri regulate. Modelul gazului ideal poate fi facut mai complex adaugand diferite tipuri de interactii intre molecule. Solidul ideal poate fi facut din ce in ce mai complex adaugand tot felul de iregularitati ale structurii cristalului.

In ceea ce priveste lichidele, nu exista nici un lichid ideal. Initial se credea ca lichidele sunt un fel de gaze in care moleculele interactioneaza foarte puternic unele cu celelalte. Atunci cand a fost inventata analiza cu raze X, o tehnica ce permite determinarea structurii solidelor, din simpla curiozitate au fost analizate si diferite lichide. Crezand ca lichidele sunt un fel de gaze, nimeni nu se astepta sa se obtina ceva. Spre surpriza tuturor insa, "fotografiile" lichidelor obtinute cu raze X erau foarte asemanatoare cu "fotografiile" cu raze X ale solidelor. Acest lucru nu se potrivea cu ideea ca lichidele ar fi un fel de gaze. Prin urmare, multi cercetatori au inceput sa creada ca lichidele sunt un fel de solide care au o structura cristalina foarte putin stabila.

Au fost create o multitudine de modele ale lichidelor, insa nici unul nu este cu adevarat bun. Exista unele modele matematice incredibil de complicate, care de-abia daca reusesc sa descrie corect cele mai simple lichide (precum mercurul). Cu alte cuvinte, nimeni nu stie cu adevarat cum sa descrie in mod corect un lichid.

O nano-structura este un cristal extrem de mic, dar care este totusi de 10 pana la de 1000 de ori mai mare decat o molecula. Atunci cand este sintetizata o cantitate suficient de mare de asemenea structuri, sunt obtinute asa-zisele nano-pulberi sau nano-nisipuri. Imaginati-va un nisip extrem de fin, atat de fin incat grauntele de nisip nu este vizibil cu ochiul liber. Ceea ce se constata in legatura cu asemenea pulberi sau prafuri este ca nu se comporta deloc asemeni unor pulberi, se comporta asemeni unor lichide! Singura diferenta intre aceste nano-structuri si lichidele obisnuite este ca, in cazul nano-structurilor, cunoastem exact ce structura au (pentru ca noi le-am creat) in timp ce, in cazul lichidelor obisnuite, nu cunoastem structura. Insa, dat fiind ca se comporta exact in acelasi fel, putem sa avansam ideea ca si lichidele obisnuite sunt de fapt niste nano-pulberi.

Un alt indiciu provine din studiul nisipurilor si al dunelor. Daca observam dunele de nisip o perioada lunga de timp descoperim ca ele se comporta in mare masura asemenea valurilor. Peisajul unui desert nu este deloc stabil, este intr-o continua schimbare. Singura diferenta dintre peisajul unui desert si un ocean este ca scala temporala a desertului este mult mai lunga - desertul este un ocean care se misca cu incetinitorul.

Prin urmare, oamenii de stiinta au acum un indiciu destul de clar in privinta definirii lichidului ideal: este pur si simplu un set de sfere foarte mici care sunt ingramadite unele peste altele datorita gravitatiei si care stau lipite unele de celelalte datorita frecarii dintre ele. Ramane de vazut in ce masura aceasta noua perspectiva asupra naturii lichidelor va conduce catre rezultate, insa exista destul de multe sanse ca aceasta sa fie unul dintre primele progrese semnificative inspre o teorie generala a lichidelor.