Hi-Tech

Состояние системы с максимальной энтропией. Иллюстрация авторов исследования

Физики установили, что из-за энтропии "бусы" - последовательно соединенные наборы твердых металлических сфер, способны самоорганизовываться в некое подобие кристаллической решетки. При этом система приходит в подобное состояние, пытаясь увеличить собственную меру хаоса. Статья исследователей появилась в Physical Review Letters, а ее краткое изложение приводит издание Physical Review Focus.

Физикам ранее было известно, что динамическая система, состоящая из достаточно плотно упакованных твердых сфер, между которыми отсутствуют электромагнитные или гравитационные взаимодействия, иногда способна переходить почти в упорядоченное состояние. При этом энтропия системы, которая характеризует хаотичность ее положения, в данном случае (как ни парадоксально) оказывается максимальной.

Этот эффект связан с тем, что в неупорядоченном случае свободное хаотичное движение одной сферы заставляет остальные немного потесниться, мешая им двигаться. В результате суммарная энтропия в этом случае оказывается меньше, чем в более упорядоченном.

В рамках нового исследования ученые рассчитывали поведение идеализированных "бус". Они представляли собой последовательно соединенные сферы, которые могли вращаться относительно друг друга как угодно, однако не могли "разрываться", то есть соседние сферы постоянно находились в контакте. В модели ученых поведением "бус" управляла исключительно энтропия, то есть система стремилась максимизировать эту функцию. По словам ученых, подобная модель может пригодиться при описании некоторых случаев кристаллизации полимеров.

Работа ученых была положительно воспринята их коллегами. По словам физиков, обнаружить, что "бусы", как и отдельные сферы, самостоятельно организуются в упорядоченную структуру, "стало для них полной неожиданностью".