Използвайки принципите на фракталната геометрия и стратегическата игра шах, екип от физици в Обединеното кралство и Швейцария са създали това, което според тях е най-сложният лабиринт, измислян някога.
Под ръководството на физика Феликс Фликър от Бристолския университет в Обединеното кралство групата е създала маршрути, наречени Хамилтонови цикли, в модели, известни като плочки на Аман-Бинкер, създавайки сложни фрактални лабиринти, които според тях описват екзотична форма на материята, известна като квазикристали.
И всичко това е вдъхновено от движението на коня по шахматната дъска.
„Когато разгледахме формите на построените от нас линии, забелязахме, че те образуват невероятно сложни лабиринти. Размерите на последващите лабиринти нарастват експоненциално – и те са безкрайно много.“
обяснява Фликър
При хода на Коня – шахматната фигура (която прескача две полета напред и едно надясно), той посещава всяко квадратче от шахматната дъска само веднъж, преди да се върне в началното си поле. Това е пример за „хамилтонов цикъл“ – цикъл по картата, който посещава всички точки на спиране само веднъж.
Квазикристалите са форма на материя, която се среща изключително рядко в природата. Те са нещо като странен хибрид между подредени и неподредени кристали в твърдите тела.
В подредения кристал – сол, диамант или кварц, атомите са подредени в много чист модел, който се повтаря в три измерения. Можете да вземете участък от тази решетка и да го наложите върху друг и те ще съвпаднат идеално.
Неподредено или аморфно твърдо тяло е такова, в което атомите са просто разхвърляни. Към тях спадат стъклото и някои форми на лед, които обикновено не се срещат на Земята.
Квазикристал е материал, в който атомите образуват модел, но той не се повтаря идеално. Той може да изглежда доста самоподобен, но наложените участъци от модела няма да съвпадат.
Тези сходни, но неидентични модели са много сходни с математическата концепция, наречена апериодични тилинги, която включва модели от форми, които не се повтарят идентично. Един от тях е известната плочка на Пенроуз. Друга е плочката на Амман-Бинкер.
Използвайки набор от двуизмерни плочки на Амман-Бинкер, Фликър и колегите му, физиците Шобхна Сингх от Университета в Кардиф, Великобритания, и Джером Лойд от Женевския университет, Швейцария, генерират хамилтонови цикли, които според тях описват атомния модел на квазикристал.
Генерираните от тях цикли посещават всеки атом в квазикристала само веднъж, свързвайки всички атоми в една линия, която никога не се пресича, а чисто продължава от началото до края. Това може да се мащабира до безкрайност, като се генерира вид математически модел, известен като фрактал, в който най-малките части приличат на най-големите.
Тази линия естествено създава лабиринт с начална точка и изход, но изследването има много по-важни последици от забавлението.
От една страна, намирането на хамилтонови цикли е изключително трудно. Решение, което би позволило да се идентифицират хамилтонианите има потенциал да реши много други сложни математически проблеми – от сложни системи за намиране на маршрути до сгъване на протеини.
Интересно е, че това има отражение върху улавянето на въглерод чрез адсорбция. Това е промишлен процес, който включва улавяне на молекули в течност чрез залепването им върху кристали. Ако вместо това можем да използваме квазикристали за този процес, гъвкавите молекули биха могли да се опаковат по-плътно, като се разположат в хамилтоновия цикъл в тях.
Нашата работа показва също, че квазикристалите могат да бъдат по-добри от кристалите за някои адсорбционни приложения. Например, огъващите се молекули ще намерят повече начини да се приземят върху неправилно подредените атоми на квазикристалите. Квазикристалите също така са крехки, което означава, че лесно се разбиват на малки зрънца. Това увеличава максимално повърхността им за адсорбция.“
казва Сингх
А ако случайно имате минотавър, който трябва да скриете някъде, смятаме, че познаваме човек, който може да ви помогне.
Изследването е публикувано във Physical Review X.
Всичко важно от света на технологиите, директно в пощата ти.
С абонирането приемате нашите Условия и Политика за поверителност. Може да се отпишете с един клик по всяко време.
Коментирайте статията в нашите Форуми. За да научите първи най-важното, харесайте страницата ни във Facebook, и ни последвайте в Google Новини, TikTok, Telegram и Viber или изтеглете приложението на Kaldata.com за Android, iPhone, Huawei, Google Chrome, Microsoft Edge и Opera!
