Я думаю, многие из вас видели, как, скажем, рыбы, насекомые или птицы группируются в своего рода вихреобразные потоки.
Так вот учёные в новом исследовании показали, что на самом базовом уровне такого рода групповое поведение формирует новый вид активной материи, называемый «вихревым состоянием».
Физические законы, такие как второй закон движения Ньютона, который утверждает, что по мере увеличения силы, приложенной к объекту, его ускорение увеличивается, и что по мере увеличения массы объекта его ускорение уменьшается, применяются к пассивной материи (от атомов до планет).
«Но бо́льшая часть материи в мире является активной и движется под действием собственной самонаправленной силы», — сказал Николай Бриллиантов, математик из Сколковского института науки и техники.
Активная материя обменивается с окружающей средой энергией, веществом и информацией, и имеет цель: поддержание, самовоспроизведение и развитие информационно зафиксированной специфической структуры.
В своём исследовании команда специалистов применила компьютерное моделирование частиц, способных к самопроизвольному движению. Эти частицы не взаимодействовали сознательно с окружающей средой. Скорее, они были больше похожи на простые бактерии или наночастицы с внутренними источниками энергии, но без способности к обработке информации.
Удивило специалистов сразу несколько фактов. Активная материя вела себя совершенно иначе, чем пассивная. Она не сосуществовала в различных фазах, а была полностью твёрдой, жидкой либо газообразной.
Частицы также группировались вместе в виде больших конгломератов, или квазичастиц, которые собирались в круговой узор вокруг центральной пустоты, как водоворот стайных сардин, из-за чего этот вид материи и был назван вихревым состоянием.
Самый удивительный факт заключается в том, что в этом вихревом состоянии частицы проявляли странное поведение. К примеру, они нарушили второй закон Ньютона: когда к ним приложена сила, они не ускоряются, продолжая двигаться с постоянной скоростью.
Моделирование было базовым, и экспериментальная работа с реальной активной материей является важным следующим шагом этого исследования. В конечном счёте, цель состоит в том, чтобы создать самоструктурируемые материалы из активной материи, что делает максимально важным понимание её фаз. Вот прям наука и будущее. В интересное время живём, друзья.
Подписывайтесь на S&F, канал в Telegram и чат для дискуссий на научные темы.
1. Исследование, о котором речь.
