科技工作者之家
科技工作者之家APP是专注科技人才，知识分享与人才交流的服务平台。
为何即便每只萤火虫都是不一样的，但它们却能整齐划一的发光？
《自然·物理学》杂志近日报道，美国西北大学的研究人员为多样性的重要性又增加了一个新的维度。他们首次通过实验证实，具有相互作用的某些实体系统，只有在实体彼此不同时才能同步。这一发现为诸多物理学现象（起搏器工作）和自然界集体行为（萤火虫一致发光）提供了新的见解。
西北大学物理学教授、项目负责人Adilson Motter认为，相同的实体在开始产生相互作用之前，行为自然是相同的。他说：“当相同的实体开始产生相互作用时，它们的行为往往会变得不同。但我们确定了这样的场景，即外界赋予实体适当的差异后，它们的行为反而会再次同步。”
该发现有助于研究人员优化电网等人造系统，以及揭示陪审团等人类群体达成共识的机制。Motter与西北大学的Takashi Nishikawa和Ferenc Molnar等共同完成了论文。
西北大学物理学研究教授Nishikawa说：“有趣的是，系统需要不对称性才能表现出行为对称性。不论从数学、还是物理学的角度来看，这都是很了不起的事情。此前，有很多研究人员认为无法用实验证明这种效应。”
Motter等使用3台完全相同的发电机完成了验证实验。每台发电机的振荡频率为每秒100次。发电机独自运行时，表现是相同的。而当它们构成三角形系统时，频率产生了发散现象。接着，当发电机“恰当地不匹配”时，它们又同步了。
Molnar解释说：“这可以通过在每一对发电机之间设置一个小型灯泡来直观演示。当发电机相同时，灯会闪烁，这意味着发电机不同步。但当发电机的损耗被调整到不同的水平时，闪烁停止了，这说明发电机的电压在同步振荡。”
研究人员将这一现象称为“逆对称性破缺”。它是之前已知的对称性破缺现象的对立面，而对称性破缺是超导性、希格斯介子机制和斑马条纹现象的基础。在对称性破缺中，动力学方程存在系统行为中未被观察到的对称性。而对于逆对称性破缺而言，只有当动力学方程避免对称时，系统行为才会具有给定的对称性。Motter说：“这似乎是违反直觉的。但根据我们的理论预测，这在许多系统中都是存在的，而不仅仅限于机电系统。”
Motter团队计划继续探索该发现对社会、技术和生物系统的意义。例如，该团队正在积极致力于设计更稳定的电网系统，并增加可再生能源的份额。
科界原创
编译：雷鑫宇 审稿：alone 责编：张梦
期刊来源：《自然·物理学》
期刊编号：1745-2473
原文链接：https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-01/nu-pst011720.php
版权声明：本文由科界平台原创编译，中文内容仅供参考，一切内容以英文原版为准。转载请注明来源科技工作者之家—科界App。
微信
科技工作者之家
京公网安备11010202008424号
