كرة تتدحرج على مزلاج. ما الشكل الذي يجب أن يكون عليه المزلاج ليكون النزول في أقل وقت ممكن؟ قبل ثلاثة قرون، كان الجواب هو المنحنى الدائري (cycloid) — منحنى يشبه قوس جسر مقلوب — وهو مسار الزمن الأقصر الشهير، منحنى أسرع نزول. ولكن بمجرد غمر المزلاج في سائل كثيف، يتغير كل شيء: الاحتكاك اللزج يبطئ الكرة، ويصبح الطريق الأسرع مختلفًا.
أجرى العلماء تجربة: كرة تتدحرج على مستوى مائل داخل خزان مملوء بالشراب. تابعت الكاميرات المسار، وبحثت الحسابات عن أفضل طريق لهدفين — الوصول أولاً (تقليل الزمن) أو استهلاك أقل قدر من الطاقة (تقليل الشغل المبذول ضد قوى اللزوجة). في الهواء، حيث تكون المقاومة مهملة تقريبًا، أدى الهدفان إلى نفس المنحنى الدائري. أما في الشراب، فافترق الطريقان.
أسرع نزول هو خط شبه مستقيم، لكن مع انحناءات ناعمة في البداية والنهاية. تبدو الكرة وكأنها تتسارع على طريق مستوٍ، ثم تتباطأ بلطف قبل خط النهاية. أما المسار الأكثر اقتصادية في استهلاك الطاقة فهو منحنى على شكل حرف S مع نقطة انعطاف في المنتصف: تذهب الكرة أولاً إلى الجانب، ثم تعود، مثل متزلج يتعرج ليتجنب التسارع الزائد.
هذه ليست مجرد لعبة بالكرات. داخل الخلايا الحية، تتحرك العضيات في السيتوبلازم الكثيف، وتتدفق الحمم البركانية على المنحدرات، وتنتقل الأدوية عبر مجرى الدم. في كل مكان يكون فيه الوسط لزجًا، فإن الطريق الأسرع والأكثر اقتصادًا ليس هو الذي يوحي به الحدس من عالم بلا احتكاك.
المنحنى الدائري الكلاسيكي هو المنحنى الذي ترسمه نقطة على حافة عجلة أثناء دورانها. وهو المسار الذي تنزلق عليه الكرة في الفراغ بأسرع وقت، حتى أسرع من الخط المستقيم.