수영 선수 Michael Phelps의 비디오를 반대로 연주하면 그의 스트로크가 시간이 크게 뒤로 달리거나 뒤로 달라지는 것을 즉시 알 수 있습니다. 이러한 시간 비대칭은 대다수의 동물의 수영 운동을 유형화하며 박테리아 및 기타 미생물에 절대적으로 필수적입니다. 그러나 지금, 물리학 자 팀은 뇌졸중이 대칭이더라도 인치 할 수있는 작은 기계적 수영 선수를 개발했습니다. 결과는 유체 역학의 새로운 개념적 차선을 열고 약물 전달 및 기타 목적을위한 작은 수영 로봇을 개발하는 데 도움이 될 수 있습니다.
.Max Planck Dynamics and Self-Organization의 살아있는 시스템 물리학자인 Ramin Golestanian은“이것은 상당한 발전이며 매우 깨끗하고 우아한 방식으로 이루어졌습니다.
앞으로 나가든 반대로 똑같이 보이는주기에서 열리고 닫히는 조개 껍질을 상상해보십시오. 껍질은 물을 닫고 물을 퇴치 할 때 앞으로 밀려 나지만 물에 다시 열고 끌 때 같은 거리로 뒤로 당겨집니다. 또는 4 년간의 가리비 정리는 시간이 대칭이거나 상호 운동을 통해 순환하는 수영 선수가 어디에도 가지 않을 것이라고 말합니다.
.엄격히 말하면,이 규칙은 주변 액체가 너무 두껍기 때문에 수영 선수가 밀기를 멈추 자마자 움직이지 않을 때만 적용됩니다. 충분히 강한 조개는 껍질을 닫고 그 뒤에 계속 흐르는 전류를 만들어서 다시 열더라도 앞으로 나아갈 수 있습니다. (인간 수영 선수는 비슷한 "관성"흐름에 의존합니다.) 그러나 미세한 규모에서도 물조차도 젖은 콘크리트처럼 행동하고, 그러한 남은 흐름을 감쇠시키고, 대칭 뇌졸중으로 수영을 멈추게됩니다. 그렇기 때문에 박테리아는 돌리기, 코르크 스크류 모양의 편모와 같은 더 복잡한 방식으로 자신을 추진합니다.
가리비 정리에 의한 물리학 자들은 가장 간단한 기계 수영 선수를 고안하려고 노력하고 있습니다. 2008 년 Golestanian과 동료는 이론적으로 Two Springs로 연결된 3 개의 동일한 구슬로 구성된 기즈모가 수영을 할 수 있음을 보여주었습니다. 내부 구슬이 거기에 앉아있는 동안, 외부 구슬은 약간의 동기화에서 벗어나고 진동합니다. 그것은 움직임이 제 시간에 비대칭되고, 수영 선수는주기에서 앞서있는 비드의 방향으로 인치를 만듭니다.
이제 Erlangen Nuremberg의 Friedrich Alexander University (FAU)의 생물 물리학자인 Maxime Hubert, 동료들은 수영 선수가 너무 간단하게 발전하여 상호 운동 만 할 수 있습니다. 기본 물리학에 의해 제 시간에 대칭 적으로 들어오고 나가야하는 두 개의 구슬을 연결하는 단일 스프링으로 구성됩니다. 가리비 정리는 그러한 수영 선수를 배제하는 것처럼 보이지만 움직이고 있습니다. 연구원들은 물리 검토 편지 에 인쇄 된 논문에보고합니다. .
그 일을하기 위해 연구원들은 유체가 아니라 구슬 자체의 관성에 의존했습니다. 구슬이 충분히 크고 충분히 무겁다면, 그들은 한동안 액체를 통해 해안을 해줄 것입니다. 구슬이 클수록 해안이 길어지고 반대로, 느리게 밀어 넣을 수 있습니다. 따라서 새로운 수영 선수는 하나의 더 큰 구슬과 하나의 작은 구슬로 구성됩니다. 스프링이 확장되면 작은 구슬이 더 빨리 반응하지만 더 빨리 느려져 더 빨리 느려집니다. 앵커처럼 반복적으로 쏘고 큰 구슬을 끌어냅니다.
.컴퓨터 시뮬레이션의 이론을 확인한 후, 연구원들은 실험에서 사례를 정리했습니다. 표면 장력을 이용하여 그들은 페트리 접시의 물 표면에 직경 수백 마이크로 미터의 불일치 한 강철 구슬을 중단했습니다. 표면 장력은 구슬을 함께 당기는 경향이있었습니다. 동시에, 자기장은 구슬을 자화하고 서로를 격퇴하여 마치 마치 마치 마치 마치 스프링으로 연결된 것처럼 특정 거리를 분리시켰다. 자기장의 방향을 흔들면 구슬이 들어오고 나갔습니다. 그리고 쌍은 사이클 당 약 1 천분의 신체 길이로 작은 구슬의 방향으로 수영했습니다.
그래서 사전은 가리비 정리를 가라 앉습니까? Golestanian은 말합니다. 비드의 움직임만으로는 시간이 대칭이지만 물에 대한 동작은 일단 움직이지 않아서는 아닙니다. 그 전체 움직임으로 인해, 작은 구슬은 큰 구슬이 뒤로 움직이기 시작하기 전에 각 사이클을 표면을 가로 질러 앞쪽으로 시작합니다. 움직이는 보도에서 잘못된 길을 걷는 사람과 마찬가지로, 더 큰 구슬은 정지적인 물에 비해 실제로 뒤로 이동하기 전에 충분한 속도를 픽업해야합니다. 그것은 구슬의 움직임이 물에 비해 시간이 약간 비대칭을 만듭니다. Golestanian은“물리학 규칙은 깨지지 않았다”고 말했다.
다음 단계는 비드 크기와 기타 변수를 바꾸어 수영 선수 제어를 탐색하는 것이라고 Cathel Hill의 노스 캐롤라이나 대학교의 부드러운 물리학자인 Daphne Klotsa는 이전에 컴퓨터 시뮬레이션에서 유동적으로 남아있는 흐름을 채울 수 있다면 2 층 수영 선수가 움직일 수 있다고 전했다. 그녀는 "이것은 간단한 시스템이지만 물리학의 모든 층을 가지고있다"고 말했다. "많은 질문이 열립니다."
FAU의 이론적 물리학자인 아나-uncana 스미스 (Ana-Suncana Smith)는 자연이 새로 식별 된 효과를 악용하는 자체 방법을 발전시키지 않았는지 궁금합니다. "우리는 생물학적 사례를 찾지 못했지만 자연이 어떤 [크기] 척도에서 사용하지 않으면 놀랄 것입니다."
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