Модель Изинга раскрывает тайну синхронности природных процессов

В результате может появиться новый универсальный закон природы на стыке физики, биологии и экологии

Image for post
Image for post

Человечество знает, как сделать адронный коллайдер и новый айфон. И даже умеет забросить на орбиту красный кабриолет. Обо всем этом пишут, как о сенсациях, все СМИ и блогосфера.

Но в то же время, человечество не понимает и даже ни имеет более-менее продуктивных идей, объясняющих тайну, каким образом происходит синхронное цветение растений и прочие синхронные био-процессы в природе.

А когда, вдруг, появляется возможность раскрыть эту тайну, она остается малоизвестной, забиваемая медиа-шумом о красном кабриолете…

Попробую исправить эту несправедливость.

Проходя по усыпанному цветами саду, вы, возможно, задумывались и поражались, как синхронно деревья «узнают», что им нужно расцвести.

Профессор Джон Махта (Массачусетский универ) и его коллеги из Калифорнийского универа попытались разгадать механизм такой ​​синхронности, разработав уникальную компьютерную модель. Она построена на основе одной из самых известных моделей статистической физики — модель Изинга — и может быть использована для понимания того, почему события происходят одновременно на больших расстояниях.

В новом исследовании (опубликованном синхронно с запуском красного кабриолета) в журнале «Труды Национальной академии наук», они рассказали о проверке своей компьютерной модели с использованием 6500 настоящих фисташковых деревьев, посаженных регулярной решеткой в саду.

В результате было показано, что экологические системы могут управляться моделью Изинга, используемой в статистической физике для описания намагничивания материала.

В магнитных материалах силы между соседними атомами стремятся удержать электроны так, чтобы их магнитные силы складывались. Модель Изинга делает количественные прогнозы того, как взаимодействия между соседями могут создавать «силовые» выравнивания на больших расстояниях.

Если соседние деревья синхронизированы, это означает, что они каким-то образом общаются. И хотя авторы не идентифицируют средства такого общения, они предполагают, что это может быть следствием корневой трансплантации, где корни переплетаются. Прививка может помочь одному дереву «рассказать» другому, что пришло время разцвести, а это может помочь соседним деревьям также синхронизироваться. Модель Изинга помогает предсказать, как взаимодействие между соседними деревьями распространяется по всему саду.

Случаи синхронного поведения, когда все происходит сразу, далеко не исчерпываются в природе цветением фруктовых и ореховых деревьев в садах.

Понимание этой динамики необходимо не только для объяснения поведения экологических систем, но и для управления ими.

Статья «Пространственные закономерности урожайности деревьев, объясняемые эндогенными силами через соответствие между моделью Изинга и экологией»

_________________________

Хотите читать подобные публикации? Подписывайтесь на мой канал вТелеграме, Medium, Яндекс-Дзене

Считаете, что это стоит прочесть и другим? Дайте им об этом знать, кликнув на иконку “понравилось”.

Written by

Малоизвестное интересное на стыке науки, технологий, бизнеса и общества - содержательные рассказы, анализ и аннотации

Get the Medium app

A button that says 'Download on the App Store', and if clicked it will lead you to the iOS App store
A button that says 'Get it on, Google Play', and if clicked it will lead you to the Google Play store