Птичьи стаи подчинились законам Ньютона: физики нашли неожиданное решение

Как сообщает НВ — Техно: 18 июня, 00:15

Как описать невзаимные системы с помощью классической механики

Поведение птиц в стае долгое время ставило в тупик физиков: пернатые ориентируются только на тех, кто летит впереди или рядом, полностью игнорируя сородичей сзади. Это прямое нарушение третьего закона Ньютона, гласящего, что действие равно противодействию. Подобные системы с односторонним взаимодействием называют нереципрокными (невзаимными). Однако международная команда учёных, возглавляемая Мариной Буковой и Родерихом Месснером из Института физики сложных систем имени Макса Планка в Дрездене, нашла способ применить к ним классические подходы теоретической механики. Ключевым элементом стали искусственные переменные, предложенные биофизиком Рикардом Алертом. Работа опубликована в журнале Nature Physics.

«Наша теория способна кардинально изменить то, как мы моделируем сложные природные системы, где традиционные физические методы дают сбой», - отмечает Марина Букова.

Суть предложенного метода заключается во введении в расчёты дополнительных фиктивных переменных - например, виртуального партнёра для каждого объекта. Это превращает одностороннее взаимодействие в двустороннее (взаимное), позволяя использовать привычные физические формулы для описания движения стаи. Такой подход открывает новые перспективы для анализа сложных систем, которые ранее не поддавались описанию стандартными средствами физики. Результаты исследования могут быть полезны не только для орнитологов, но и для изучения коллективного поведения других живых существ, включая рыб и млекопитающих.

Практическая значимость работы охватывает несколько областей:

• экология
• поведенческая биология
• робототехника

Исследование под руководством Буковой и Месснера - весомый вклад в науку, демонстрирующий возможность объединения биофизических и классических физических концепций для изучения невзаимных систем. Полный текст работы доступен в Nature Physics (DOI: 10.1038/s41567-026-03317-0). Важно отметить, что подобные механизмы лежат в основе многих природных явлений, от движения бактерий до социального поведения насекомых, что делает разработку особенно актуальной для русскоязычного научного сообщества.

В дополнение к исследованию о птичьих стаях, учёные также разработали методику, которая позволяет моделировать не только поведение пернатых, но и динамику больших групп людей. Это открытие может значительно расширить наши представления о коллективном поведении. Узнайте больше о том, как новые подходы в моделировании могут изменить наше понимание этих сложных систем, в статье о методах моделирования стай и толп.