За рамками класичної фізики. Науковці розгадали феномен пташиних зграй, що порушують третій закон Ньютона
За рамками класичної фізики. Науковці розгадали феномен пташиних зграй, що порушують третій закон Ньютона
Під час польоту у зграях птахи орієнтуються лише на тих сородичів, які перебувають попереду або поруч із ними, і повністю ігнорують рух тих, хто летить позаду. Така поведінка тривалий час здавалася вченим суперечливою щодо третього закону Ньютона — фундаментального принципу класичної фізики, згідно з яким кожна дія викликає рівну за силою та протилежну за напрямком протидію.
Оскільки в пташиних зграях, скупченнях бактерій чи людських натовпах взаємодія відбувається лише в один бік, фізики називають такі системи нереципрокними (невзаємними). Через це їх було вкрай важко точно моделювати.
Міжнародна група дослідників під керівництвом Марина Букова та Родериха Месснера з Інституту фізики складних систем ім. Макса Планка в Дрездені знайшла елегантне розв’язання цієї проблеми. Вони розробили та довели теорію, яка дозволяє застосовувати класичні методи теоретичної механіки до невзаємних систем.
Результати їхньої роботи опублікував престижний науковий журнал Nature Physics.
Ключем до успіху стало введення у математичні розрахунки додаткових штучних змінних. Замість того щоб намагатися описати лише реальні параметри (швидкість та координати), біофізик Рікард Алерт запропонував створити віртуального «партнера» для кожного об'єкта. На практиці це виглядає так: перед кожним реальним птахом штучно моделюється вигаданий птах, розташований у протилежному напрямку. Ці уявні партнери не існують у природі, але як математичний інструмент вони перетворюють односторонню взаємодію на взаємну, що дозволяє використовувати вже перевірені часом фізичні формули.
Цей підхід дає вченим змогу створювати надзвичайно точні моделі біологічних процесів та колективного руху тварин.
Наразі автори дослідження планують з’ясувати, чи призводять подібні винятки із законів Ньютона до нових форм колективної поведінки в квантовій матерії, що може закласти фундамент для майбутніх технологічних відкриттів.
Життя у поетичних рядках: вечір віршів Альони Мовчан у миколаївському театрі (фото, відео)
У Миколаєві берег річки перетворився на справжнє болото - такого не пам'ятають навіть досвідчені рибалки
На в'їзді до Миколаєва масштабна пожежа: над містом величезний стовп чорного диму (відео)
Атака на термінал «Нової пошти» у Миколаєві: з'явилися фото та відео ушкоджень
Удар по терміналу Нової пошти у Миколаєві: з'явилося відео з місця атаки
З'явилися фото та відео наслідків нічної атаки на Миколаїв. ОНОВЛЕНО
У центрі Миколаєва безперервно гуде сигнал тривоги – знову збій у системі оповіщення
У центрі Миколаєва співробітники НАБУ зупинили автомобіль та проводять обшук (фото, відео)
У Південному Бузі «зацвіла» вода – і це не водорості (фото, відео)