Η έρευνα δείχνει γιατί οι πυγολαμπίδες αναβοσβήνουν από κοινού, παρόλο που κάθε μεμονωμένο έντομο είναι διαφορετικό.

Οι ερευνητές του Northwestern University έχουν προσθέσει μια νέα διάσταση στη σημασία της διαφορετικότητας.

Για πρώτη φορά, οι φυσικοί έχουν πειραματικά αποδείξει ότι ορισμένα συστήματα με αλληλεπιδρούσες οντότητες μπορούν να συγχρονιστούν μόνο εάν οι οντότητες εντός του συστήματος είναι διαφορετικές μεταξύ τους .

Αυτό το εύρημα προσφέρει μια νέα συστροφή στην προηγούμενη κατανόηση του πώς η συλλογική συμπεριφορά που απαντάται στη φύση - όπως οι φωτιές που αναβοσβήνουν δουλεύουν μαζί για να δημιουργήσουν καρδιακό παλμό - μπορεί να προκύψει ακόμα και όταν τα ξεχωριστά έντομα ή κύτταρα είναι διαφορετικά.

Ο Adilson Motter του Northwestern, ο οποίος οδήγησε την έρευνα, εξήγησε ότι οι ίδιες οντότητες συμπεριφέρονται φυσικά ταυτόσημα - μέχρι να αρχίσουν να αλληλεπιδρούν.

"Όταν αλληλεπιδρούν όμοιες οντότητες, συχνά συμπεριφέρονται διαφορετικά η μία από την άλλη", δήλωσε ο Motter, ο οποίος είναι καθηγητής φυσικής στο Κολλέγιο Τεχνών και Επιστημών του Weinberg του Northwestern. "Αλλά εντοπίσαμε σενάρια στα οποία οι οντότητες συμπεριφέρονται ταυτόσημα και πάλι, αν τις καταστήσετε κατάλληλα διαφορετικές μεταξύ τους".

Αυτή η ανακάλυψη θα μπορούσε να βοηθήσει τους ερευνητές να βελτιστοποιήσουν τα ανθρώπινα συστήματα, όπως το ηλεκτρικό δίκτυο, στο οποίο σε πολλά μέρη πρέπει να παραμείνει συγχρονισμένο ενώ αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Επίσης, θα μπορούσε ενδεχομένως να ενημερώσει τον τρόπο με τον οποίο μπορούν να συντονιστούν ομάδες ανθρώπων, όπως οι επιτροπές, προκειμένου να επιτευχθεί συναίνεση.

Η έρευνα δημοσιεύεται στο περιοδικό Nature Physics.


Η έρευνα δείχνει πώς οι χήνες μπορούν να συντονιστούν  όλες καθώς κινούνται μαζί σε ένα σμήνος ή σε σχηματισμό V ακόμα κι αν κάθε μεμονωμένο πουλί είναι διαφορετικό.

"Είναι ενδιαφέρον το γεγονός ότι τα συστήματα πρέπει να είναι ασύμμετρα ώστε να παρουσιάζουν συμπεριφορική συμμετρία ", δήλωσε ο Nishikawa, καθηγητής φυσικής στο Weinberg. "Αυτό είναι αξιοσημείωτο μαθηματικά, πόσο μάλλον σωματικά. Έτσι, πολλοί συνάδελφοι πίστευαν ότι η πειραματική απόδειξη αυτού του αποτελέσματος ήταν αδύνατη."

Οι επιστήμονες έκαναν το φαινομενικά αδύνατο με τη χρήση τριών ίδιων ηλεκτρικών γεννητριών. Κάθε γεννήτρια έχει ταλαντευθεί με συχνότητα ακριβώς 100 κύκλων ανά δευτερόλεπτο. Όταν διαχωρίστηκαν, οι πανομοιότυπες γεννήτριες συμπεριφέρθηκαν πανομοιότυπα.

Όταν συνδεθούν για να σχηματίσουν ένα τρίγωνο, οι συχνότητές τους αποκλίνουν - αλλά μόνο μέχρι οι γεννήτριες να μην ταιριάζουν σωστά ώστε να έχουν διαφορετικές απώλειες ενέργειας. Σε εκείνο το σημείο, συγχρονίστηκαν ξανά.

"Αυτό μπορεί να απεικονιστεί με την τοποθέτηση ενός μικρού λαμπτήρα ανάμεσα σε κάθε ζεύγος γεννητριών" εξηγεί ο Molnar. "Όταν οι γεννήτριες είναι πανομοιότυπες, ο λαμπτήρας αναβοσβήνει, πράγμα που σημαίνει ότι οι γεννήτριες δεν είναι συγχρονισμένες. Αλλά όταν η απόσβεση των γεννητριών ταιριάζει σε διαφορετικά επίπεδα, το τρεμόπαιγμα σταματά, δηλώνοντας ότι οι τάσεις της γεννήτριας συγχρονίζονται.

Οι ερευνητές χαρακτήρισαν αυτό το φαινόμενο "στρέβλωση συμμετρίας", επειδή αντιπροσωπεύει το αντίθετο από το προηγουμένως γνωστό φαινόμενο σπασίματος συμμετρίας, το οποίο στηρίζει την υπεραγωγιμότητα, τον μηχανισμό Higgs και ακόμη και την εμφάνιση λωρίδων ζέβρας.

Κατά τη διάσπαση της συμμετρίας, οι δυναμικές εξισώσεις έχουν συμμετρία που δεν παρατηρείται στη συμπεριφορά του συστήματος, ενώ η αντίστροφη συμμετρική κατανομή αφορά περιπτώσεις στις οποίες η συμπεριφορά του συστήματος έχει δεδομένη συμμετρία μόνο όταν αποφεύγεται η συμμετρία στις δυναμικές εξισώσεις.

"Μπορεί να φανεί αντίθετο," είπε ο Motter. "Αλλά η θεωρία μας προβλέπει ότι αυτό ισχύει σε πολλά συστήματα, όχι μόνο ηλεκτρομηχανικά."

Η ομάδα του Motter σχεδιάζει να διερευνήσει τις συνέπειες των ευρημάτων τους σε κοινωνικά, τεχνολογικά και βιολογικά συστήματα. 
Συγκεκριμένα, η ομάδα εργάζεται ενεργά για το σχεδιασμό ενός ηλεκτρικού δικτύου που είναι πιο σταθερό ενώ επιτρέπει την ενσωμάτωση ενός αυξανόμενου μεριδίου ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές.

Post a Comment

Νεότερη Παλαιότερη