ფრინველთა გუნდების კოორდინირებული ფრენა ათწლეულების განმავლობაში ფიზიკოსებისთვის გამოცანად რჩებოდა. მიუხედავად იმისა, რომ ფრინველები გარშემო არსებულ სივრცეს ხედავენ, ფრენისას ისინი მხოლოდ გვერდით ან წინ მყოფ თანამოძმეებს აკვირდებიან, უკან მყოფებს კი სრულად უგულებელყოფენ. ეს ქცევა ეწინააღმდეგება ნიუტონის მესამე კანონს — „ქმედება-უკუქმედების“ პრინციპს, რომელიც კლასიკური ფიზიკის საფუძველია.

ნიუტონის მესამე კანონის მიხედვით, ყოველ ქმედებას აქვს ტოლი და საპირისპირო უკუქმედება. თუმცა, ბუნებაში არსებობს სისტემები, სადაც ეს წესი არ მუშაობს. ასეთებია ბაქტერიული კოლონიები, ადამიანთა მასობრივი თავშეყრის ადგილები და ცოცხალ ქსოვილებში არსებული უჯრედების ჯგუფები. ფიზიკოსები მათ „არარეციპროკულ“ სისტემებს უწოდებენ.

დრეზდენის ტექნიკური უნივერსიტეტის მკვლევართა ჯგუფმა, ფიზიკოს როდერიხ მოსნერის ხელმძღვანელობით, ამ პრობლემის გადაჭრის გზა იპოვა. მეცნიერებმა შეიმუშავეს მათემატიკური მოდელი, რომელიც საშუალებას იძლევა, ნიუტონის კანონის „დამრღვევი“ სისტემები აღვწეროთ და ზუსტად დავასიმულიროთ.

წარმოსახვითი პარტნიორის მეთოდი

კვლევის ავტორების თქმით, მთავარი ხრიკი „ფარდობითი ცვლადების“ დამატებაა. მკვლევრები სისტემაში თითოეული ნამდვილი ფრინველისთვის ქმნიან „წარმოსახვით პარტნიორს“, რომელიც საპირისპირო მიმართულებით არის განლაგებული. ეს ხელოვნური დამატება საშუალებას იძლევა, ცალმხრივი ურთიერთქმედება გარდაიქმნას ფორმად, რომელიც არსებული ფიზიკური მეთოდებით ადვილად იანგარიშება.

ამ მეთოდით მეცნიერებს შეუძლიათ, რთული ბიოლოგიური თუ სოციალური პროცესები დაამუშავონ ისეთივე ხელსაწყოებით, როგორსაც სტანდარტულ ფიზიკურ სისტემებში იყენებენ. ეს მიდგომა არა მხოლოდ სიმულაციების სიზუსტეს ზრდის, არამედ სიღრმისეულად გვიჩვენებს, თუ როგორ ფუნქციონირებს ბუნების რთული მექანიზმები.

მომავალი აღმოჩენები

კვლევის ერთ-ერთი ავტორის, მარიონ ბუკოვის განმარტებით, ეს აღმოჩენა ფიზიკის სტუდენტებისთვის ნაცნობ თეორიულ მექანიკას ახალ სიცოცხლეს სძენს. „ჩვენ შევძელით ისეთი სისტემების აღწერა, სადაც ნიუტონის მესამე კანონი არ მოქმედებს, რაც ბოლო წლებში მეცნიერებისთვის სერიოზულ გამოწვევას წარმოადგენდა“, — აცხადებს ბუკოვი.

სამომავლოდ მეცნიერები იმედოვნებენ, რომ აღმოაჩენენ, თუ როგორ უკავშირდება ნიუტონის კანონის ეს გამონაკლისები კვანტურ სამყაროს. შესაძლოა, ეს კვლევა ახალი ტიპის კვანტური ქცევების, მაგალითად, მაგნეტიზმის ან ენერგიის დანაკარგის გარეშე დენის გადაცემის მექანიზმების უკეთ გააზრებაში დაგვეხმაროს.

აღნიშნული კვლევა ჟურნალ Nature Physics-ში გამოქვეყნდა, რაც მას სამეცნიერო საზოგადოებაში მნიშვნელოვან წონას ანიჭებს და გზას უხსნის კვლევების ახალ მიმართულებებს.