Фізики знайшли спосіб моделювати зграї птахів та натовп

Новий підхід до моделювання систем з односторонніми взаємодіями

Як повідомляє НВ — Техно: Дослідники запропонували новий підхід для моделювання систем з односторонніми взаємодіями, таких як зграї птахів, клітини, бактерії в колоніях та люди в натовпі. Цей новий метод передбачає додавання допоміжних ступенів свободи, які представляють собою вигаданих партнерів. Це дозволяє перетворювати односторонні взаємодії на двосторонні, що, в свою чергу, відкриває можливість для застосування класичних інструментів фізики.

Протягом понад 300 років фізика спиралася на третій закон Ньютона, який говорить про те, що дії завжди мають рівні і протилежні реакції. Однак в природі існують системи, де така взаємодія не спостерігається. Наприклад, птахи у зграї орієнтуються на тих, хто летить попереду, і майже не реагують на тих, хто позаду. Дослідники, зокрема Марін Буков з Інституту фізики складних систем Макса Планка та співавтор Рікард Алерт, розробили теорію, яка дозволяє адаптувати класичні підходи для таких систем.

Модель та перспективи досліджень

У новій моделі кожному реальному елементу системи додали математичного партнера, який існує лише в розрахунках. Це допомагає дослідникам перевірити, як елементи взаємодіють тільки з тими сусідами, які потрапляють у їхнє поле зору. Метод, запропонований вченими, працює для парних взаємодій між елементами, що дозволяє глибше вивчити поведінку таких систем.

“Команда створила й довела теорію, яка робить багато класичних підходів придатними також для систем з односторонніми взаємодіями.”

Марін Буков

У свою чергу, Рікард Алерт підкреслив, що “для кожного компонента системи створюється вигаданий партнер, якого немає в природі”. У майбутньому дослідники планують перевірити, чи можуть такі системи породжувати нові форми колективної квантової поведінки.

Таким чином, новий підхід до моделювання систем з односторонніми взаємодіями відкриває нові горизонти для досліджень у фізиці та суміжних науках. Використання математичних партнерів в дослідженнях може привести до нових відкриттів у поведінці складних систем, що має потенціал для застосування в різних галузях, від біології до соціальних наук. Це може змінити наше розуміння колективної поведінки і взаємодії елементів у природі та технологіях.

Цей новий підхід до моделювання односторонніх взаємодій відкриває нові горизонти в дослідженнях колективної поведінки. Наприклад, нещодавно фізики спростували традиційні уявлення про передачу енергії, що може мати важливі наслідки для розуміння складних систем. Дізнайтеся більше про це в нашій статті про нові відкриття в фізиці.