无机物质惊现有机生命之群体行为

【正见新闻网2017年11月29日】

人们一直认为自然界中有机生命才会展现群体行为,比如群起“亮灯”飞舞的萤火虫;无机体需要某些条件的触发才会改变整体状态。然而埃默里大学(Emory University)的物理学家们居然在外界环境不变的情况下,捕获到了无机粒子发生群体变化的现象。 埃默里大学Burton实验室以微小的塑料粒子作为缩影研究复杂系统的特性,比如固体在外界诱因下熔化的过程。他们计划把一些小颗粒注入一个充满电离氩气的真空容器中,通过改变容器中的气压,研究粒子如何在自由流动状态与紧凑在一起的稳定状态之间变化。

然而,在埃默里大学本科生Guram Gogia拿一个筛瓶向真空容器中筛入粒子,形成一个悬浮在电离气体上的粒子薄层后,意想不到的现象出现了。“我本想等一会把容器的气压调低后,看粒子的变化情况。” Gogia说,“几分钟后,我肉眼看到了它们奇怪的变化。”

还没等Gogia调整气压,在几十秒后,这些粒子就一起从原来有序的固体状态变成了熔化的气态。更奇怪的是,这些粒子在熔化状态和再结晶状态之间不断变化著,每次变化的间隔从几十秒到几分钟不等。

“这就像你把一盘冰块在室温下放桌上,它们融化了,你觉得很正常。但如果你看到它们自己又结冰,然后再融化,你就会感到震惊。”

“状态改变是自然界中的正常现象。任何物体都不会在一个状态下保持很长时间——从气候到人脑中的神经细胞。了解各系统的变化规律是物理学上的基本课题。”埃默里大学物理助教Justin Burton说,“我们发现的可能是在不变的环境下却会不断改变状态的最简单的物理系统。我们从未想到如此简单的一个系统能展现出如此复杂的物理特性。这个发现说明,也许自然界中再微小的系统,在任何时间段内可能发生的变化比我们之前认知的更为普遍。”

由于这一异常现象启发,Gogia又进行了许多实验,力图证实该现象并加以量化,以管窥大型复杂系统是否也有类似的特性。

该研究本月初发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上,是首个关于此现象的学术报告。

(大纪元)

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