نوسانگرهای جفت شده در یک شبکه خاص- برخلاف تصور- تنها در صورتی هماهنگ با هم رفتار می‌کنند که هر نوسانگر متفاوت از دیگری باشد.

اگر ردیفی از مترونوم‌های مشابه را روی صفحه ای آویزان قرار دهید، پاندول‌های تیک تیک کننده‌ی آن‌ها دست آخر به طور هماهنگ نوسان خواهند کرد. علت این منظره‌ی تماشایی، آن است که صفحه، نوسانگرها را طوری جفت می‌کند که نیروهای حاصل از تیک‌های یک مترونوم، فاز تیک‌ کردن سایرین را جا‌به‌جا می‌کند.

اکنون دو نظریه پرداز متوجه دگرگونی شگفت انگیزی در این پدیده شده‌اند. تاکشی نیشیکاوا Takashi Nishikawa و ادیلسون ماتر Adilson Motter در دانشگاه نورث‌وسترن ایلینویز، مدلی را ساخته‌اند که در آن حالت هماهنگ وقتی می‌تواند به وجود بیاید- و تنها در صورتی پایدار می‌ماند- که هر کدام از نوسانگرها متفاوت از دیگری باشد.

مدل این پژوهشگران شامل دایره‌ای از هفت نوسانگر جفت شده است که هرکدام به یک توپ کوچک که در مسیری بیضی شکل حرکت می‌کند وابسته است. وقتی پارامترهای مدل که بیانگر حرکت نوسانگرهاست همه برابر باشند، نوسانگرهایی که از ابتدا هماهنگ شده اند به سرعت از ریتم خارج می‌شوند و حرکت مجموعه‌ی آن‌ها شبیه به یک موج مکزیکی است که دور دایره می‌چرخد. اما اگر پارامترهای هر نوسانگر طوری عوض شود که دیگر مشابه هم نباشند، نوسانگرها می‌توانند به یک حالت هماهنگ و پایدار برسند. این تغییر به طور موثری موج رونده را از حرکت بازمی‌دارد و موجب می‌شود که حرکت نوسانگر‌ها هماهنگ شود. نیشیکاوا و ماتر پیشنهاد می‌کنند که چنین به اصطلاح تقارنِ ناشی از بی تقارنی، ممکن است در تقارن‌های زیست شناختی طبیعت مانند سلول‌های مخمر که از نامتقارنی جوانه‌ها ناشی می‌شود نقش داشته باشد.

این تحقیق در Physical Review Letters به چاپ رسیده است.

منبع