Если к беспорядку прибавить хаос, может получиться порядок

Международная команда исследователей из Словении и Ирана установила ряд условий, в которых добавление беспорядка в систему делает ее более упорядоченной, вопреки интуитивному предположению о линейной зависимости общего беспорядка от его «количества». Такое поведение называется antifragility — эта концепция была введена недавно, для того, чтобы описывать аналогичные явления в статистике, экономике и социальных науках. Необычное и даже слегка противоестественное взаимодействие между двумя разными типами беспорядка исследователи описывают в статье.

Один из них — это термодинамический беспорядок или энтропия. Другой — структурный беспорядок, дефекты идеализированной системы, которые могут изменить ее свойства. «Естественно ожидать, что разные типы беспорядка будут складываться один с другим, приводя к еще более сильному беспорядку, — рассказал руководитель исследования Али Наджи (Ali Naji) из Института фундаментальных исследований в Тегеране. — К нашему удивлению, мы обнаружили, что в некоторых случаях структурный беспорядок может влиять на термический беспорядок, делая систему более упорядоченной».

Авторы сравнивали между собой два различных типа заряженных поверхностей. На более упорядоченной поверхности заряды распределены равномерно по всей поверхности. На более беспорядочной положительные и отрицательные заряды случайно распределены по поверхности, хотя и сохраняют свои позиции — такая ситуация называется «замороженным беспорядком».

Когда исследователи приводили каждую из поверхностей в контакт с кулоновской жидкостью, то обнаруживали, что ионы в кулоновской жидкости более сильно притягиваются к более хаотичной поверхности, чем к более упорядоченной. К их удивлению, когда они подсчитали энтропию обоих систем, они обнаружили, что случайно заряженная система обладает меньшей энтропией, чем однородно заряженная — то есть эффект структурного беспорядка был противоположен эффекту термического беспорядка кулоновской жидкости.

Обнаруженное исключение связано со взаимодействием структурного беспорядка заряженных поверхностей и термическим беспорядком кулоновских жидкостей — собрания мобильных заряженных частиц, ионов либо больших молекул, которые взаимодействуют друг с другом.

Полученные результаты, при всей их неожиданности, не приведут к революции в представлениях ученых. «Это одна работа, выполненная в одном конкретном случае при определенных условиях, — говорит Наджи. — Мы обнаружили, что неупорядоченные заряды сильно взаимодействуют с мобильными зарядами в кулоновской жидкости». Исследователи планируют в дальнейшем изучить подобные системы в областях, имеющих более близкое отношение к повседневности человеческой жизни.

• Обычный кристалл оказался идеальным материалом для технологий на сверхнизких температурах
• Учёные научились превращать снимки атомно-силового микроскопа в точные 3D-модели движений белков
• Учёные создали уникальный гидрогель для «неклонируемых» меток безопасности
• Роботы нового поколения: в Caltech создали систему, которая может ходить, ездить и летать
• Учёные создали 3D-печатные материалы, которые полностью гасят вибрации
• Квантовые кристаллы: как учёные из Оберна открыли путь к новой технологической революции
• Телескоп «Джеймс Уэбб» показал рождение тысяч новых звёзд в «Омара»
• GE Aerospace испытала гиперзвуковой двигатель без движущихся частей