說到物質的組成時，首先我們會想到原子。但是在公元前5世紀，一位希臘哲學家對物質有不同的看法。柏拉圖認為宇宙由地球、空氣、火、水和宇宙組成——每一個都有特定的幾何形狀。對地球來說，它就是立方體。

19世紀，約翰·道爾頓提出了第一個現代原子模型，柏拉圖的立方體概念成為了記憶。但是現在，引人注目的是，研究人員說他可能一直在做一些事情。

賓夕法尼亞大學、布達佩斯科技經濟大學和德布勒森大學的一個團隊，在一篇新的論文中，運用數學、地質學和物理學來證明地球上岩石的平均形狀是立方體。

地球可以分解為無數個小立方體

“柏拉圖被公認為是第一個提出原子概念的人，這一概念認為物質是由一些不可分割的最小尺度的成分組成的，”說賓夕法尼亞大學的地球物理學家道格拉斯·傑羅馬克。“但這種理解只是概念性的；我們對原子的現代理解沒有任何東西來自柏拉圖告訴我們的東西。”

“有趣的是，我們在岩石或地球上發現的不僅僅是柏拉圖的概念譜系，”他補充道。“事實證明，柏拉圖關於地球元素由立方體組成的概念，實際上是真實地球的統計平均模型。這真是令人震驚。”

這項研究始於布達佩斯科技經濟大學的數學家加博爾·多莫科斯開發出幾何模型，預測天然岩石會破碎成立方體形狀。

出於好奇，多莫科斯諮詢了兩位理論物理學家——碎片專家費倫茨·昆(Ferenc Kun)和統計和計算模型專家亞諾斯·托爾克(jános Trk)。意識到這可能是一個重大發現，研究人員將他們的發現帶到傑羅馬克，共同研究地球物理問題，如:“大自然是如何讓這種情況發生的？”

“當我們把這個帶給道格時，他說，‘這要麼是個錯誤，要麼是個大錯誤，’”多莫科斯回憶道。"為了理解產生這些形狀的物理學，我們進行了逆向研究."

“這篇論文是三年認真思考和工作的結果，但它回到了一個核心思想，”多莫科斯說。“如果你取一個三維多面體形狀，把它隨機切成兩個碎片，然後一次又一次地把這些碎片切片，你就得到大量不同的多面體形狀。但從一般意義上來說，碎片最終的形狀是一個立方體。”

他們不僅發現立方體是我們星球的岩石破碎時發生的事情，而且這種核心數學模式也發生在太陽系周圍，就像木星的衛星歐羅巴的馬賽克狀表面一樣。

“碎片化是一個普遍存在的過程，它正在研磨行星物質，”傑羅馬克說。“太陽系到處都是不斷碎裂的冰和岩石。這項工作給了我們一個我們從未見過的過程的標誌。”

一旦研究小組建立了他們的數學模型，他們就測量了各種各樣的岩石——他們為研究收集了數百塊，還有數千塊來自以前的研究。無論岩石遭受了什麼——從自然侵蝕到炸藥——研究人員都發現了相同的立方平均值。

柏拉圖思維

在幾千年前，柏拉圖是怎麼想到這個的。

有助於理解這一發現的一件事是簡化它，並考慮到製造固體物體的部件需要無間隙地裝配在一起。佩恩指出，事實證明，“唯一一種所謂的柏拉圖形式——邊長相等的多面體——是立方體。”

“柏拉圖對幾何非常敏感，”多莫科斯說。"他的直覺，加上他對科學的廣泛思考，可能導致了他對立方體的這個想法。"

“我們小組推測的一件事是，很可能柏拉圖在腦海中潛意識地處理或分析了影象後，看了一塊岩石露頭，”傑羅馬克說。"他推測平均形狀有點像立方體。"

經過2400多年後，現在我們終於明白了。

這項研究發表在《美國國家科學院院刊》（National Academy of Sciences）上。