அடர்த்திமிக்க பொருளில் இயந்திர சிதைவின் மூலம் ஒழுங்கை உருவாக்குதல் சாத்தியமா?

உயிரியல் அல்லது உயிரியல் அமைப்புகளை இயற்பியலின் நிலையான விதிகளான வெப்ப இயக்கவியல் போன்றவற்றைப் பயன்படுத்தி விஞ்ஞானிகள் வாயுக்கள், திரவங்கள் அல்லது திடப்பொருட்களைப் போல எளிதில் புரிந்து கொள்ள முடியாது. வாழ்க்கை அமைப்புகள் செயலில் உள்ளன, அவற்றின் சூழலுக்கு ஏற்ப அல்லது தங்களை சரிசெய்தல் போன்ற கண்கவர் பண்புகளை நிரூபிக்கின்றன. கணினி உருவகப்படுத்துதல்களைப் பயன்படுத்தி வாழும் அமைப்புகளால் எழுப்பப்படும் கேள்விகளை ஆராய்ந்து, கோட்டிங்கன் பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒரு எளிய இயந்திர சிதைவு, குறிப்பாக நிலையான வெட்டு மூலம் உருவாக்கப்பட்டு நிலைத்திருக்கும் ஒரு புதிய வகை ஆர்டர் விளைவைக் கண்டுபிடித்துள்ளனர். முடிவுகள் PNAS இல் வெளியிடப்பட்டன.

உயிரணுக்களால் உருவாக்கப்பட்ட திசுக்கள் போன்ற வாழ்க்கை அமைப்புகளைப் புரிந்துகொள்வது, அவற்றின் தனித்துவமான பண்புகளான தழுவல், சுய-பழுது மற்றும் சுய-உந்துதல் போன்றவற்றால் குறிப்பிடத்தக்க சவாலாக உள்ளது. ஆயினும்கூட, அவற்றை ஒரு அசாதாரண, “செயலில்” இயற்பியல் பொருளாகக் கருதும் மாதிரிகளைப் பயன்படுத்தி அவற்றைப் படிக்கலாம். இது அசாதாரண மாறும் அல்லது இயந்திர பண்புகளை வெளிப்படுத்தலாம். புதிர்களில் ஒன்று என்வென்றால், செயலில் உள்ள பொருட்கள் வெட்டுக்கு கீழ் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன என்பதுதான். கோட்டிங்கன் பல்கலைக்கழகத்தின் தத்துவார்த்த இயற்பியல் நிறுவனத்தின் ஆராய்ச்சியாளர்கள் இந்த கேள்வியை ஆராய்ந்து, ஒரு நிலையான வகை வெட்டுச் சிதைவால் உருவாக்கப்பட்டு நிலைத்திருக்கும் ஒரு புதிய வகை ஆர்டர் விளைவைக் கண்டுபிடித்தனர். ஆராய்ச்சியாளர்கள் சுய-உந்துதல் துகள்களின் கணினி மாதிரியைப் பயன்படுத்தினர், அங்கு ஒவ்வொரு துகளும் ஒரு உந்து சக்தியால் இயக்கப்படுகிறது, இது மெதுவாக மற்றும் சீரற்ற திசையை மாற்றுகிறது. துகள்களின் ஓட்டம் சாதாரண திரவங்களைப் போல தோற்றமளிக்கும் போது, ​​சக்தி திசைகளைப் பார்ப்பதன் மூலம் ஒரு மறைக்கப்பட்ட வரிசை வெளிப்படுவதை அவர்கள் கண்டறிந்தனர்: இவை அருகிலுள்ள (மேல் அல்லது கீழ்) தட்டை நோக்கிச் செல்கின்றன, அதே சமயம் பக்கவாட்டு சக்திகளைக் கொண்ட துகள்கள் அமைப்பின் நடுவில் ஒன்றிணைகின்றன.

“நிலையான ஓட்டுதலின் கீழ் ஒரு மாதிரி செயலில் உள்ள பொருட்களின் பதிலை நாங்கள் ஆராய்ந்து கொண்டிருந்தோம், அங்கு அமைப்பு இரண்டு தடுப்பான்களுக்கு இடையில் அமைக்கப்பட்டிருக்கிறது, ஒன்று நிலையானது மற்றும் மற்றது வெட்டு சிதைவை உருவாக்குகிறது. இதன் மூலம் விளைவு வெளிப்படுகிறது” என்கிறார் டாக்டர் ரிதுபர்னோ மண்டல், கோட்டிங்கன் பல்கலைக்கழகத்தின் தத்துவார்த்த இயற்பியல் நிறுவனம். “ஒரு எளிய பகுப்பாய்வு கோட்பாட்டைப் பயன்படுத்தி வரிசைப்படுத்தும் விளைவை நாங்கள் இப்போது புரிந்துகொள்கிறோம், இந்த கோட்பாட்டின் கணிப்புகள் வியக்கத்தக்க வகையில் உருவகப்படுத்துதலுடன் பொருந்துகின்றன.”

மூத்த எழுத்தாளர் பேராசிரியர் பீட்டர் சோலிச், கோட்டிங்கன் பல்கலைக்கழகத்தின் கோட்பாட்டு இயற்பியல் நிறுவனத்தில் இருந்து விளக்குவதாவது, “பெரும்பாலும், ஒரு வெளிப்புற சக்தி அல்லது உந்து சக்தி கட்டளையை அழிக்கிறது. ஆனால் இங்கே வெட்டு ஓட்டம் மூலம் இயங்கும் துகள்களுக்கு இயக்கம் வழங்குவதில் முக்கியமானது. செயலில் உள்ள பொருள், கவனிக்கப்பட்ட ஒழுங்கை அடைய அவர்களுக்கு உண்மையில் இந்த இயக்கம் தேவை. உயிருள்ள பொருட்களின் இயந்திர பதில்களை ஆராயும் ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு உற்சாகமான சாத்தியங்களைத் திறக்கும்.”

References:

• Mandal, R., & Sollich, P. (2021). Shear-induced orientational ordering in an active glass former. Proceedings of the National Academy of Sciences, 118(39).
• Bowick, M. J., Fakhri, N., Marchetti, M. C., & Ramaswamy, S. (2021). Symmetry, thermodynamics and topology in active matter. arXiv preprint arXiv:2107.00724.
• Alicki, R., Gelbwaser-Klimovsky, D., & Jenkins, A. (2021). Leaking elastic capacitor as model for active matter. Physical Review E, 103(5), 052131.
• Pismen, L. (2021). Active Matter Within and Around Us: From Self-Propelled Particles to Flocks and Living Forms. Springer International Publishing AG.