Внутри почек, печени и других органов жидкость течёт по каналам, которые сжимаются и разжимаются, как шланг под ногой. Стенки этих каналов не жёсткие: они пористые, упругие и пропитаны влагой. Учёные построили простую двумерную модель, чтобы разобраться, как такая мягкая пористая крышка меняет поток, который гонят вдоль канала волны сокращений.
В модели нижняя граница канала — бесконечная бегущая волна, как ковёр, по которому прокатывается складка. Сверху канал накрыт пористым упругим слоем, похожим на мокрую губку. Оказалось, такая крышка сильно тормозит течение: жидкость трётся о поры, а часть энергии уходит на сдавливание губки. Но самое интересное — внутри самой губки возникает обратный ток. Его направление зависит от жёсткости материала, размера пор и того, насколько жидкость скользит по поверхности.
Этот результат важен не только для понимания работы органов. Пористые упругие материалы всё чаще используют в мягких насосах, датчиках и системах доставки лекарств. Зная, как материал влияет на поток, можно подобрать его свойства так, чтобы жидкость двигалась в нужную сторону — или наоборот, останавливалась.
Волны сокращений, гонящие жидкость по каналам, — тот же принцип, что и в пищеводе, когда мы глотаем. Только в модели волна бежит по нижней границе, а не по стенке трубки.