قانون نيوتن الثالث للحركة - أنه لكل فعل هناك رد فعل متساوي ومعاكس - هو حجر الزاوية في الفيزياء الكلاسيكية. إنه يحكم كل شيء من ارتداد البندقية إلى دفع الصاروخ. ومع ذلك، في تجربة حديثة، تمكن الفيزيائيون من جعل 10,000 جسيم ينتهكون هذه القاعدة الأساسية لمدة ساعة. هذه الخطوة تدعو للتفكير في تفاصيل القوانين الفيزيائية في الأنظمة المعقدة وإمكانية تقنيات جديدة. إنها تذكير بأن المبادئ الراسخة يمكن أن يكون لها استثناءات تحت ظروف معينة.
شملت التجربة جسيمات كولودية معلقة في سائل وتم التلاعب بها بواسطة الموجات الصوتية. من خلال خلق بيئة غير متوازنة، قام الباحثون بتحفيز تفاعلات حيث كانت القوة التي يمارسها جسيم على آخر غير متبادلة بالتساوي. هذه اللاتناظر، المعروفة بالتفاعل غير المتبادل، سمحت للجسيمات بالتحرك بطرق تتحدى تماثل الفعل-رد الفعل التقليدي. تصرف النظام مثل "بلورة زمنية"، حيث حافظ على حركة ديناميكية دون إدخال طاقة خارجية بعد التهيئة.
لمدة ساعة، أظهرت الجسيمات سلوكًا ذاتيًا، مكونة أزواجًا تتحرك باستمرار دون أن تتجمع أو تستقر. هذا الحركة المستدامة تتحدى التوقع بأن الأنظمة تصل في النهاية إلى التوازن. إن استقرار هذه الحالة يقدم رؤى حول كيفية تنظيم المادة نفسها في ظروف غير متوازنة. النظام يظهر من الفوضى.
تمتد تداعيات هذا الاكتشاف إلى ما هو أبعد من الفيزياء النظرية. يمكن أن تؤدي الأنظمة غير المتبادلة إلى تطوير مواد جديدة بخصائص فريدة، مثل الهياكل ذاتية الشفاء أو الروبوتات التكيفية. إن فهم كيفية التحكم في هذه التفاعلات يفتح الأبواب أمام حلول هندسية مبتكرة. التطبيق يتبع الفهم.
قد يجادل النقاد بأن قوانين نيوتن ليست مكسورة حقًا، بل تم تطبيقها في سياق تلعب فيه الوسائط البيئية دورًا كبيرًا. يعمل السائل والموجات الصوتية كوسائط، تمتص وتعيد توزيع الزخم. وبالتالي، يبقى الزخم الكلي للنظام بأكمله، بما في ذلك البيئة، محفوظًا. السياق مهم في الفيزياء.
مع استمرار البحث، يهدف العلماء إلى توسيع نطاق هذه التجارب واستكشاف أنواع أخرى من التفاعلات غير المتبادلة. الهدف هو استغلال هذه الظواهر للاستخدامات العملية مع تعميق فهمنا للميكانيكا الإحصائية. الفضول يدفع التقدم.
لقد أنشأ الفيزيائيون نظامًا حيث يتحدى 10,000 جسيم قانون نيوتن الثالث لمدة ساعة باستخدام الموجات الصوتية والتفاعلات غير المتبادلة. يقدم الاكتشاف رؤى حول فيزياء غير التوازن ومواد جديدة محتملة. الأمل هو المزيد من الاستكشاف لهذه الحالات الفريدة من المادة.
تنبيه صورة الذكاء الاصطناعي: الصور المرتبطة بهذه المقالة تم إنشاؤها بواسطة الذكاء الاصطناعي لتوضيح موضوعات الفيزياء والعلوم التجريبية.
المصادر: ScienceDaily Phys.org New York University
ملاحظة: تم نشر هذا المقال على BanxChange.com وهو مدعوم برمز BXE على شبكة XRP Ledger. للاطلاع على أحدث المقالات والأخبار، يرجى زيارة BanxChange.com
