Спонтанное движение: Как хаос создает порядок в новом двигателе
Ученые из Университета Досиса в Японии совершили прорыв в понимании неравновесных систем, разработав симметричный «храповой» двигатель. Устройство, которое преобразует хаотические вибрации в направленное движение, не нуждается в асимметричных конструкциях – достаточно простого диска и слоя стеклянных шариков.
В эксперименте, описанном в журнале Chaos, аспирантка Мику Хататани и профессор Акихиса Сиои поместили акриловый диск на слой стеклянных шариков, подвергая их вибрированию. В результате диск начал наклоняться и затем вращаться в одном направлении, несмотря на хаотичный характер воздействия. Ученые объясняют это спонтанным нарушением симметрии: шарики скапливались под одной стороной диска, создавая наклон, который закреплял неравномерность и приводил к вращению.
Теоретическая модель, аналогичная прецессии волчка, подтвердила полученные результаты.
«Мы показали, что для создания храпового мотора не нужны специальные конструкции. Даже простой диск способен сам нарушить симметрию и начать вращаться в одном направлении», – отмечает Мику Хататани.
Это открытие расширяет наше понимание активной материи и может привести к созданию миниатюрных устройств, питающихся от фоновых вибраций, например, для питания сенсоров.
«Наше исследование демонстрирует универсальный принцип: даже без внешнего управления порядок может возникнуть из хаоса», – подчеркивает профессор Сиои.
