Disordered Hyperuniformity - Matter stāvoklis atrast vistas acu

2024 Autors: Sherilyn Boyd | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-16 09:37

Neskatoties uz to, ko jūs iemācījāties ģimnāzijā, ir veids vairāk nekā četras lietas. Viens no iespējamiem jaunajiem, traucētajiem hiperizveidīgumiem nesen tika atklāts visdārgākajā vietā - cāļu acīs.

Klasiskās mantojuma valstis

Lai labāk izprastu eksotisku vielas stāvokli, piemēram, traucētu hiperizveidīgumu, var būt noderīgi pārskatīt klasisko vielu stāvokli - cietās vielas, šķidrumus, gāzes un plazmu.

Parasti katrs ir definēts atkarībā no tā sastāvdaļu daļiņu blīvuma un struktūras:

Cietās vielas

Materiāls šajā stāvoklī saglabās savu formu neatkarīgi no tā konteinera, un tā sastāvdaļas daļiņas ir cieši sakņotas. Pastāv divi galvenie cietvielu veidi:

Amorfās cietās vielas ir sakārtotas struktūras, piemēram, šķidrumi, bet ir stingras un tur tās formas, piemēram, citas cietvielas. Amorfiskām cietvielām ir tikai "ierobežots, lokalizēts pasūtījums, kas atrodas to struktūrvienību tuvumā", bet nav liela attāluma. Piemēri ir stikls, plastmasa, majonēze un dubļi.

Kristāliskajām cietajām vielām ir labi sakārtas, stingras struktūras, to formas ir turētas "garos atomu attālumos", un tādēļ tiek uzskatīts, ka tie ir lielā attālumā. Piemēri: ledus, sāls un ogleklis.

Šķidrumi

Ja daļiņas ir cieši kopā, bet bez pasūtījuma, atšķirībā no amorfām cietām vielām šķidrumi plūst brīvi un nesatur formu (atsevišķi). Šim materiāla stāvoklim ir pastāvīgs tilpums un tas atbilst tā konteineru formai. Piemēri ir ūdens, piens un sula.

Viens interesants variants, kas pastāv "starpstāvoklī… starp kristālisko cieto stāvokli un šķidruma stāvokli "ir šķidrie kristāli. Šāda veida vielai ir liela attāluma kārtība, bet tāpat kā šķidrums. Piemēri ir daži ziepju šķīdumi, virsmaktīvās vielas un holesterīna esteris.

Gāzes

Materiāli šajā valstī nav strukturēti un kā šķidrums uzņems kontūras formu, bet atšķirībā no šķidruma tā paplašināsies, lai to aizpildītu. Daļiņas gāzē ir brīvi iepakotas, un tādējādi gāzi var saspiest. Gāzu piemēri ir gaiss un skābeklis.

Plazma

Tāpat kā gāze, plazmai nav ne struktūras, ne noteiktas tilpuma; tomēr atšķirībā no gāzes plazmas molekulas tiek elektriski uzlādētas. Tāpēc plazmas var radīt magnētiskos elektriskos strāvojumus un magnētiskos laukus, kā arī vadīt elektrību. Plazmas piemēri ir zibens un Zemes jonosphere.

Eksotiskas valstis jautājumā

Materiāls, kas pastāv šajos stāvokļos, normālos apstākļos nav novērojams. Eksotisko stāvokļu piemēri ir Bose-Einšteina kondensāti, deģenerējoša viela, superlīvi un, pēc dažiem apgalvojumiem, izkropļota hiperizveidība.

Nesakārtotā hipoinformitāte

Šo valsti raksturo tā "slēptā kārtība", kas:

Bīstami kā kristāla un šķidrie vielas stāvokļi, parādot rīkojumu lielos attālumos un traucējumi mazos attālumos. Tāpat kā kristāli, šīs valstis ievērojami nomāc daļiņu blīvuma izmaiņas… pāri lieliem telpiskiem attālumiem, lai vienošanās būtu ļoti vienveidīga. Tajā pašā laikā… [šīs] sistēmas ir līdzīgas šķidrumiem, jo tām ir vienādas fiziskās īpašības visos virzienos.

Šī stāvokļa piemēri ir atrasti "šķidrā hēlijā, vienkāršās plazmas un blīvi pildītās granulās", kā arī cāļu tīklenes.

Vistas acis

Lai optimizētu redzi, šūnas, kas uztver gaismu, būtu jāorganizē masīvā, kas ļauj dažādām šūnām "vienmērīgi atlasīt ienākošo gaismu, lai iegūtu precīzu vizuālo skatījumu". Vislabākā metode, kas atrodama dzīvnieku valstībā, ir sešstūra komplekso insektu acu masīvs. Cāļu acis tomēr nevar uzņemt šādu kārtotu sistēmu.

Ārkārtīgi sarežģīti, atšķirībā no cilvēka acīm, kam tīklenē ir tikai trīs veidu spožos, diennakts putniem ir pieci:

Četri atsevišķi konusi, kas atbalsta tetrahromatisko krāsu redzi [redzot vairāk viļņu garuma un varbūt pat krāsas nekā cilvēki] un dubultā konusa, kas, domājams, ir mediators ar akromatīvu [bez krāsu] kustību uztveri.

Ņemot vērā to dažādos izmērus un sastāvu, optimāli sakārtotā kārtībā vai masīvā nevar būt pieci konusi vistu acīs (viens - zaļa, zila, sarkana un violeta, kā arī konuss, kas nosaka "spilgtumu"). Drīzāk to izplatīšana šķiet neregulāra, lai gan tā nav nejauša:

Individuālie konusu paraugi putnu tīklenē ir izvietoti tādā veidā, ka viena veida konusi gandrīz nekad nenonāk tuvu cita tāda paša tipa konusi. Tādā veidā putns sasniedz daudz konstruktīvākus veidus nekā tas, kas pastāvētu izlases (Poisson) punktu veidā.

Noskaidrojot šo nosacījumu murgi, zinātnieki nesen uzbruka problēmai, izmantojot "dažādus jutīgos mikrostrukturālos deskriptorus, kas rodas statistikas mehānikā un daļiņu iepakošanas teorijā" (vai, kā to es to saucu - matemātiku un zinātni), un atklāja:

Ievērojams korelēta traucējuma veids liela garuma skalās, kas pazīstams kā hipervienveidība… [kur] fotoreceptoru [konusi] modeļi gan kopējā populācijā, gan visu atsevišķo šūnu tipos (violeti, sarkans, zils, zaļš un spilgtums) ir vienlaicīgi hiperveidīgi, un mēs to saucam par daudzveidīgu formu….

Tas nozīmē, ka visiem pieciem konusu veidiem kopā ir hiperinvīns, un katra konusu tipa sakārtojums, kad to aplūko atsevišķi, ir arī hiperizveidots. Tātad pētnieki apgalvoja, ka katra konusa veida katram dalībniekam jābūt "vāji saistītiem ar atstumtības reģioniem, kurus viņi izmanto, lai pašorganizētos paraugos".

Pētījuma autori secināja, ka, ņemot vērā mainīgo konusu, šis modelis vislabāk sliktā situācijā:

Tā kā dažāda lieluma konusi ir dažādi, sistēmai nav viegli nokļūt kristālos vai pasūtītajā stāvoklī. Sistēma ir neapmierināta, nosakot, kas varētu būt optimālais risinājums… tipiskais pasūtītais izkārtojums. Lai gan modelim ir jābūt traucētam, tam jābūt pēc iespējas vienotam. Tādējādi traucēta hiperizveidība ir lielisks risinājums.