Facebook
Капитал страны
Капитал Страны
ENGLISH
Меню
08 ИЮЛ, 04:05 МСК
USD (ЦБ)    73,4326
EUR (ЦБ)    79,4394

08 ИЮЛ, 04:05 МСК
USD (ЦБ)    73,4326
EUR (ЦБ)    79,4394

Физика показывает, что несовершенства делают совершенным

20.01.2020 20:34
Комментарии
Физика показывает, что несовершенства делают совершенным

Исследования показывают, почему светлячки мерцают в унисон, хотя каждое отдельное насекомое отличается.

Исследователи Северо-Западного университета добавили новое измерение к важности разнообразия.

Впервые физики экспериментально продемонстрировали, что некоторые системы с взаимодействующими объектами могут синхронизироваться, только если объекты внутри системы отличаются друг от друга.

Это открытие предлагает новый поворот к предыдущему пониманию того, как коллективное поведение, встречающееся в природе - например, светлячки, вспыхивающие в унисон, или клетки кардиостимулятора, работающие вместе, чтобы генерировать сердцебиение, - может возникнуть, даже если отдельные насекомые или клетки отличаются.

Профессор физики в Северо-западном колледже искусств и наук Вайнберга Адилсон Моттер, который руководил исследованием, объяснил, что идентичные сущности ведут себя одинаково, пока не начнут взаимодействовать.

«Когда идентичные объекты взаимодействуют, они часто ведут себя по-разному», - говорит Моттер. «Но мы определили сценарии, в которых сущности снова ведут себя одинаково, если вы сделаете их соответствующим образом отличными друг от друга».

Это открытие может помочь исследователям оптимизировать созданные человеком системы, такие как энергосистема, в которой многие части должны оставаться синхронизированными при взаимодействии друг с другом. Это также может потенциально сообщить, как группы людей, такие как присяжные, могут координировать свои действия для достижения консенсуса.

Моттер работал вместе с соавторами: Такаши Нишикава из Northwestern и Ференцем Молнаром, бывшим докторантом в Northwestern, который сейчас работает в университете Нотр-Дам.

Исследования показывают, как гуси могут координировать движение всех вместе в стаде или V-образной формации, даже если каждая отдельная птица отличается.

«Интересно, что системы должны быть асимметричными, чтобы демонстрировать поведенческую симметрию» , - сказал Нишикава. «Это замечательно математически, не говоря уже о физическом аспекте. Поэтому многие коллеги считали, что экспериментально продемонстрировать этот эффект невозможно».

Моттер и его сотрудники сделали невозможное возможным, используя три одинаковых электрогенератора. Каждый генератор колебался с частотой ровно 100 циклов в секунду. При разделении идентичные генераторы вели себя одинаково.

Когда они соединены, чтобы сформировать треугольник, их частоты расходились - но только до тех пор, пока генераторы не были должным образом не согласованы, чтобы иметь различные диссипации энергии. В этот момент они снова синхронизировались.

«Это можно визуализировать, поместив небольшую лампу между каждой парой генераторов», - пояснил Молнар. «Когда генераторы идентичны, лампа мерцает, а это означает , что генераторы не синхронизированы. Но когда диссипация генераторов является оптимальной для различных уровней, мерцание останавливается, указывая, что генераторы работают в синхронизации».

Исследователи назвали это явление «обратным нарушением симметрии», поскольку оно представляет собой противоположность ранее известному явлению нарушения симметрии, которое лежит в основе сверхпроводимости, механизма Хиггса и даже появления полос зебры.

При нарушении симметрии динамические уравнения имеют симметрию, которая не наблюдается в поведении системы, в то время как обратное нарушение симметрии касается ситуаций, в которых поведение системы имеет заданную симметрию, только когда эта симметрия избегается в динамических уравнениях.

«Это может показаться нелогичным, - сказал Моттер. «Но наша теория предсказывает, что это верно для многих систем, а не только для электромеханических».

Команда Моттера планирует изучить последствия своих выводов для социальных, технологических и биологических систем. В частности, команда активно работает над проектированием энергосистемы, которая была бы более стабильной при одновременном учете увеличения доли энергии из возобновляемых источников, пишет phys.org.

Комментировать (без регистрации)

Написать комментарий

правила комментирования
  1. Не оскорблять участников общения в любой форме. Участники должны соблюдать уважительную форму общения.
  2. Не использовать в комментарии нецензурную брань или эвфемизмы, обсценную лексику и фразеологию, включая завуалированный мат, а также любое их цитирование.
  3. Не публиковать рекламные сообщения и спам; сообщения коммерческого характера; ссылки на сторонние ресурсы в рекламных целях. В ином случае комментарий может быть допущен в редакции без ссылок по тексту либо удален.
  4. Не использовать комментарии как почтовую доску объявлений для сообщений приватного характера, адресованного конкретному участнику.
  5. Не проявлять расовую, национальную и религиозную неприязнь и ненависть, в т.ч. и презрительное проявление неуважения и ненависти к любым национальным языкам, включая русский; запрещается пропагандировать терроризм, экстремизм, фашизм, наркотики и прочие темы, несовместимые с общепринятыми законами, нормами морали и приличия.
  6. Не использовать в комментарии язык, отличный от литературного русского.
  7. Не злоупотреблять использованием СПЛОШНЫХ ЗАГЛАВНЫХ букв (использованием Caps Lock).
Отправить комментарий

Статьи

Ученые планируют создать единый список видов на Земле

Ученые планируют создать единый список видов на Земле
Наука и технологии

Власти ввели тотальный контроль за наличными

Власти ввели тотальный контроль за наличными
Экономика 1

Нищая Россия. Кремль взбесило исследование о зарплатах россиян

Нищая Россия. Кремль взбесило исследование о зарплатах россиян
Экономика 11

Советник Рогозина работал на НАТО. Так считают в ФСБ

Советник Рогозина работал на НАТО. Так считают в ФСБ
Политика 1

Новости бизнеса

Экспорт косметики и лекарств московских компаний увеличился на 7,1%

Экспорт косметики и лекарств московских компаний увеличился на 7,1%

В Петербурге появятся фудтраки с молоком, хлебом и рыбой от фермеров

В Петербурге появятся фудтраки с молоком, хлебом и рыбой от фермеров

Узнай, страна!

В Приморье начали строить самый мощный в мире атомный ледокол нового поколения для Севморпути

В Приморье начали строить самый мощный в мире атомный ледокол нового поколения для Севморпути

В ТПП РФ убеждены: при тушении пожаров главное - безопасность людей

В ТПП РФ убеждены: при тушении пожаров главное - безопасность людей
Капитал страны
Нашли ошибку на сайте? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter