魚の群れ、昆虫の群れ、鳥の群れ。新しい研究は、その最も基本的なレベルで、このグループの振る舞いが渦状態と呼ばれる新しい種類の活性物質を形成することを示しています。
ニュートンの第2運動法則は、物体に加えられる力が増加すると加速度が増加し、物体の質量が増加すると加速度が減少することを示しています。これは、原子から惑星までの受動的な無生物に適用されます。
「しかし、世界の問題のほとんどは活発な問題であり、それ自体の自主的な力の影響下で動いています」と 、ロシアのスコルコボ科学技術研究所と英国のレスター大学の数学者であるニコライ・ブリリアントフは言います。。 「バクテリア、鳥、人間など多様な生物は、それらに作用する力と相互作用することができます。
無生物の活性物質の例もあります。 「ヤヌス粒子」として知られるナノ粒子は、異なる化学的性質を持つ2つの側面で構成されています。両者間の相互作用により、自走式の動きが生まれます。
活性物質を調査するために、Brilliantyと彼の同僚は、コンピューターを使用して、自分で動く可能性のある粒子をシミュレートしました。これらの粒子は意図的に環境と相互作用しなかった、とダイアモンドはライブサイエンスに語った。むしろ、それらは内部エネルギー源を備えた単純なバクテリアやナノ粒子のようなものでしたが、情報処理機能はありませんでした。
最初の驚きは、このアクティブな問題がパッシブな問題とは非常に異なる動作をすることでした。ブリリアントフによれば、受動物質のさまざまな状態が共存する可能性があります。たとえば、コップ一杯の液体の水は徐々に蒸発して気体の状態になりますが、液体の水は残ります。一方、活性物質は異なる段階で共存しませんでした。すべてが固体、または液体または気体でした。
粒子はまた、大きな礫岩または準粒子にグループ化され、空の中心の周りに円形のパターンを形成しました。これは、イワシの渦巻きのようなものです。研究者たちは、これらの粒子の集合体を「渦」と呼び、それらが形成した新しい物質の状態を「渦状態」と呼びました。
この渦状態では、粒子は奇妙な振る舞いを示しました。たとえば、彼らはニュートンの第2法則に違反しました。力が彼らに加えられたとき、彼らは加速しませんでした。
「（彼らは）一定の速度で動くだけで、それは絶対に驚くべきことです」とブリリアンティは言いました。
彼によると、シミュレーションは基本的なものであり、実際の活性物質を使った実験作業が次の重要なステップです。 Brilliantyと彼の同僚は、情報を処理できる活性物質粒子を使用して、より高度なシミュレーションを実行することも計画しています。それらはより多くの昆虫や動物に似ており、魚群の動きや昆虫の群れを支配する物理法則を明らかにするのに役立ちます。ブリリアントフによると、 最終的な目標は、活性物質から自己組織化材料を作成することです。これにより、この種の物質の段階を理解することが重要になります。
「活性物質の性質を見ることが非常に重要です」と彼は要約しました。これは受動物質の性質よりもはるかに豊富です。
研究の詳細はScientificReportsに掲載されました。