نظم شگفت‌انگیز از بی‌نظمی! کشف جدید دانشمندان ایرانی و آلمانی در فیزیک

تقابل‌های نامتقارن و اوج گرفتن نظم در سامانه‌های پویا

بررسی‌های تازه نشون می‌ده که تعاملات نامتقابل می‌تونن به افزایش نظم تو یه سامانهٔ فعال کمک کنن. این نتیجه، حاصل مطالعه‌ای نو از دانشمندان **بخش فیزیک مادهٔ زنده** در موسسه ماکس پلانک برای دینامیک و خودساماندهی (MPI-DS) هستش. محققان، یه مدل ریاضی ساختن تا الگوهای ظهوری رو بر اساس میزان نامتقارن بودن توی یه سامانهٔ فعال، شرح بدن.

مادهٔ زنده، معمولاً ویژگی‌هایی داره که تو سامانه‌های فیزیکیِ ساده‌تر، دیده نمی‌شن. یه مثال بارز، تعامل نامتقارن بین انواع گوناگون ذرات هست: یه جور مولکول، شاید جذب یه نوع دیگه بشه، اما اون نوعِ دیگه، ازش دور بمونه. این قضیه، یه جورایی شبیه تعقیب شکارچی توسط طُعمه‌ش هست که سعی داره فرار کنه. این حالت رو به عنوان تعامل نامتقابل می‌شناسن و می‌تونه الگوهای جالبی رو تو مقیاس بزرگ‌تر پدید بیاره، همون‌طور که قبلاً هم نشون داده شده.

الگوی کلان‌مقیاسِ به‌دست‌اومده، اغلب شبیه ساختارهاییه که برای عملکرد کلی سامانه ضروری هستن، مثل یه سلول زنده.

پژوهش جدید درباره تأثیر عدم تقارن روی شکل‌گیری کاستی‌ها

تو یه تحقیق جدید، ناودیب رانا و رامین گلستانیان اومدن سراغ بررسی ارتباط بین عدم تقارن و شکل‌گیری کاستی‌ها که روی الگوهای حاصله، تاثیر می‌ذاره. رانا توضیح می‌ده: «معمولاً، عدم تقارن قوی‌تر، فعالیت رو بیشتر می‌کنه و درنتیجه، با نظمِ کمتری تو سامانه در ارتباطه.» اون ادامه می‌ده: «اما ما فهمیدیم که درواقع، قضیه برعکسه و وقتی الگوهای موجیِ منظم به‌وجود میاد که عدم تقارن از یه حد خاصی فراتر بره.»

بنابراین، این تحقیق تازه، اهمیت عدم تقارن رو تو حذف کاستی‌ها تو سامانه‌های فعال، برای ایجاد ساختارهای منظم، تأکید می‌کنه. دانشمندا از شبیه‌سازی‌ها استفاده کردن تا ویژگی‌های فیزیکیِ نقص‌های ذاتی که نظم رو به‌هم می‌زنن، بررسی کنن؛ درست مثل جابه‌جایی‌ها تو یه فلز که برای ساخت قاشق استفاده میشه. گلستانیان اضافه می‌کنه: «همون‌طور که یه نیروی نامتوازن به‌شکل خم‌کردن مکرر یه قاشق، باعث ایجاد نقص‌های بیشتر و ضعیف‌شدن مقاومتش میشه تا جایی که می‌شکنه، تعاملات نامتقارن، سامانه رو به‌سمت حذف نقص‌ها و ایجاد نظم کامل سوق می‌ده.»

اون در پایان می‌گه: «این ویژگیِ شگفت‌انگیز، راه‌های زیادی رو برای کاربردهای سامانه‌های مادهٔ فعالِ نامتقارن، باز می‌کنه.» به‌طور کلی، این مطالعه، اصول فیزیکیِ بنیادینی رو که زیربنای سازماندهیِ مادهٔ فعال رو تشکیل می‌دن، آشکار می‌کنه؛ اصول مهمی که برای شکل‌گیریِ زندگی حیاتی هستن.