Уникальный симметричный двигатель на основе хаотических вибраций разработан японскими учеными

Исследователи из Университета Досиса в Японии сделали значительный шаг в области механики, продемонстрировав работу симметричного двигателя, который способен преобразовывать случайные вибрации в целенаправленное движение. Это достижение, описанное в журнале Chaos, открывает новые горизонты в понимании неравновесных систем.

Под руководством аспирантки Мику Хататани и профессора Акихисы Сиои команда провела эксперименты с акриловым диском, помещенным на слой стеклянных шариков в сосуде, который создавал вибрации. В ходе испытаний диск, находясь под воздействием случайных ударов шариков, начинал наклоняться и затем вращаться в одном направлении. Этот эффект сохранялся несколько секунд, несмотря на хаотический характер внешних воздействий.

Ученые объясняют наблюдаемый феномен спонтанным нарушением симметрии: изначально равномерно распределенные шарики со временем скапливаются под одной стороной диска, что вызывает его наклон. Это приводит к образованию неравномерности, и система переходит в устойчивое состояние вращения. Теоретическая модель, основанная на аналогии с движением волчка, подтвердила результаты экспериментов.

Мику Хататани отметила, что для создания такого храпового двигателя не требуются сложные конструкции, так как даже простой диск может спонтанно нарушить симметрию и начать вращаться. Это открытие имеет не только теоретическую ценность, но и практические перспективы. Исследователи предполагают, что в будущем такие механизмы смогут использоваться для извлечения полезного движения из фона вибраций, что может быть полезно для питания миниатюрных сенсоров и устройств без внешних источников энергии. Профессор Сиои подчеркнул, что это исследование демонстрирует универсальный принцип: порядок может возникать даже из хаоса без внешнего контроля.

Читайте также: