تاب‌ خوردن با قوانین فیزیک

تاب‌ بازی اصلا کار سختی نیست. راحت‌ترین نوع آن این است که روی صندلی بشینیم و یک نفر ما را تاب بدهد. یا اگر کسی نبود با فشار پاهای خود به زمین مقداری به تاب خوردن ادامه دهیم. اما نوع دیگری از تاب خوردن هم هست که فرد تنها با تکیه دادن به عقب و خم شدن به جلو می‌تواند بدون این که کسی تاب‌اش دهد یا پای خود را به زمین بزند شدت تاب خوردن را زیاد و زیادتر کند.

اگر از آن دسته افرادی باشید که به‌سادگی از کنار مسائل نمی‌گذرند شاید برایتان مقداری عجیب به‌نظر برسد که چطور با تابی که فقط با یک زنجیر همواره در راستای شعاع دایره است، می‌توان سرعت مماسی خود را(عمود بر راستای زنجیر) زیاد کرد بدون این‌که کس دیگری به آن نیرو وارد کند اما به‌قدری کودکان این کار را ساده انجام می‌دهند که آدم با خود می‌گوید قطعا سازوکار چنین کار ساده‌ای نباید موضوع پیچیده و سختی باشد. ولی بد نیست بدانید در دورانی که انسان موفق به ساخت رایانه‌های کوانتومی و خودروهای خود‌ران و هوش مصنوعی شده، هنوز از درک برخی از قسمت‌های یک تاب خوردن ساده عاجز است و تحقیقات در این زمینه ادامه دارد. اما چطور؟ در حقیقت بهترین راه برای افزایش سرعت تاب این است که زمانی که تاب به سمت عقب در حال حرکت است و به بالاترین نقطه خود در عقب مسیر نزدیک می‌شود شخص به عقب تکیه داده و پاهای خود را نیز به همان سمت جمع کند.

اما از زمانی که از پایین‌ترین نقطه مسیر حرکت خود عبور می‌کند و به نیمه جلویی راه وارد می‌شود به جلو خم شده و پاهای خود را نیز به سمت جلو بکشد.

تا اینجا موضوع پیچیده‌ای نیست و با مقداری محاسبات نسبتا ساده فیزیکی در مورد انرژی جنبشی و پتانسیل و پیدا کردن رابطه بین آنها با کمک از قانون پایستگی انرژی می‌توان نشان داد که این کار باعث افزایش سرعت تاب خوردن فرد می‌شود. اما زمان‌بندی بهینه این حرکات به‌طور دقیق بسیار پیچیده است.

در یک مدل‌سازی که سال ۱۹۹۰ انجام شد، ابتدا عنوان شد که کودک با یک دوره تناوبی ثابت شروع به انجام این حرکات می‌کند. این مدل در تاب خوردن‌های کوچک خوب کار می‌کند اما وقتی سرعت تاب شدیدتر می‌شود به‌‌ دلیل طولانی‌تر شدن دوره تناوب تاب، این مدل اصلا جواب نمی‌دهد. مدل دیگری عنوان شد که کودک با احساسی که از سرعت تاب خوردن خود دارد، دوره تناوب حرکت خود را تنظیم می‌کند. اما لازمه این کار این است که فرد در لحظاتی حرکات بسیار شدید و سریعی از خود نشان دهد اما همان‌طور که می‌بینید کودکان این کار را بسیار ساده و با آرامش و حرکات نرم انجام می‌دهند. در یک مدل جدید، فرد در تاب خوردن‌های کوچک‌تر به یک صورت و زمانی که تاب خوردن وی شدیدتر می‌شود نوع دیگری را به‌صورت ناخودآگاه انجام می‌دهد. در حقیقت وقتی تاب خوردن فرد بیشتر می‌شود باید مقداری زودتر از قبل برای جابه‌جایی وزن خود به سمت عقب اقدام کند و این را کودک به‌طور شهودی از تاب خوردن فهمیده است و به‌خوبی انجام می‌دهد. اما این مدل هنوز نتوانسته بیان کند که کودک چطور از اطلاعاتی که از محیط می‌گیرد می‌تواند این زمان‌بندی دقیق را در تاب خوردن خود رعایت کند. اکنون در دانشگاه کرنل آمریکا عده‌ای در تلاش برای ساخت رباتی هستند که بتواند این مسئله را حل کند‌.