Неупорядоченная гиперпереность - состояние материи, обнаруженное в курином глазу

2024 Автор: Sherilyn Boyd | [email protected]. Последнее изменение: 2023-12-16 09:37

Несмотря на то, что вы изучили в гимназии, есть путь более четырех состояний материи. Одна из возможных новых, неупорядоченная гиперуноженность, была недавно обнаружена в самом странном месте - глазах цыплят.

Классические состояния материи

Для лучшего понимания экзотического состояния материи, такого как неупорядоченная гипергумотность, может быть полезно проанализировать характеристики классических состояний вещества: твердых тел, жидкостей, газов и плазмы.

Как правило, каждый определяется в соответствии с плотностью и структурой его составляющих частиц:

Сухой остаток

Материя в этом состоянии сохранит свою форму независимо от ее контейнера, а ее составляющие частицы плотно упакованы. Существуют два основных типа твердых тел:

Аморфные твердые тела имеют неупорядоченные структуры, такие как жидкости, но устойчивы и сохраняют свои формы, как и другие твердые тела. Аморфные твердые тела имеют лишь «ограниченный локализованный порядок вблизи своих структурных единиц», но не имеют дальнего порядка. Примеры включают стекло, пластик, майонез и грязь.

Кристаллические твердые тела имеют хорошо упорядоченные жесткие структуры, имеют форму «на длинных атомных расстояниях» и, следовательно, имеют дальний порядок. Примеры включают лед, соль и углерод.

жидкости

Если частицы упакованы близко друг к другу, но без упорядоченной структуры, в отличие от аморфных твердых частиц, жидкости будут свободно течь и не иметь форму (само по себе). Это состояние вещества имеет постоянный объем и будет соответствовать форме его контейнеров. Примеры включают воду, молоко и сок.

Один интересный вариант, который существует в «промежуточном состоянии».,, между кристаллическим твердым телом и жидким состоянием являются жидкие кристаллы. Этот тип вещества имеет дальний порядок, но также течет как жидкость. Примеры включают некоторые мыльные растворы, поверхностно-активные вещества и сложный эфир холестерина.

газов

Материя в этом состоянии не имеет структурированного расположения и, как жидкость, примет форму своего контейнера, но в отличие от жидкости, также будет расширяться, чтобы заполнить ее. Частицы в газе свободно упаковываются, и, таким образом, газ может быть сжат. Примеры газов включают воздух и кислород.

плазма

Подобно газу, плазма не имеет ни установленной структуры, ни определенного объема; однако, в отличие от газа, молекулы плазмы электрически заряжены. Поэтому плазма может создавать магнитные электрические токи и магнитные поля, а также проводить электричество. Примерами плазмы являются молния и ионосфера Земли.

Экзотические состояния материи

Материя, существующая в этих состояниях, не наблюдается в обычных условиях. Примерами экзотических состояний являются конденсаты Бозе-Эйнштейна, вырожденная материя, сверхтекучие жидкости и, как утверждается, неупорядоченная гипергумотность.

Неупорядоченная гиперпереность

Это состояние характеризуется своим «скрытым порядком», который:

Ведет себя как кристаллические и жидкие состояния вещества, проявляя порядок на больших расстояниях и беспорядках на малых расстояниях. Подобно кристаллам, эти состояния сильно подавляют изменения плотности частиц.,, на больших пространственных расстояниях, так что расположение является очень однородным. В то же время.,, [эти] системы похожи на жидкости, поскольку они имеют одинаковые физические свойства во всех направлениях.

Примеры этого состояния были найдены в «жидком гелии, простой плазме и плотно упакованных гранулах», а также в сетчатке цыплят.

Куриные глаза

Чтобы оптимизировать зрение, клетки, которые воспринимают свет, должны располагаться в массиве, который позволяет различным ячейкам «равномерно проецировать входящий свет для точного представления визуальной сцены». Лучшее расположение, найденное в царстве животных, является шестиугольным массив сложных глаз насекомых. Однако глаза цыплят не могут вместить такую упорядоченную систему.

Замечательно сложные, в отличие от человеческих глаз, которые имеют только три типа конусов в сетчатке, у суточных птиц пять:

Четыре одиночных конуса, которые поддерживают четырехцветное цветовое зрение (видя больше длины волны и, возможно, даже цвета, чем у людей) и двойной конус, который, как считается, опосредует ахроматическое восприятие движения.

Из-за их разных размеров и состава, пять конусов в глазах цыплят (по одному для зеленого, синего, красного и фиолетового, а также конус, который обнаруживает «яркость») не могут существовать в оптимальной упорядоченной компоновке или массиве. Скорее, их распределение выглядит нерегулярным, хотя и не случайным:

Отдельные фигуры конуса в сетчатке птицы расположены так, что конусы одного типа почти никогда не встречаются в непосредственной близости от других конусов того же типа. Таким образом, птица обеспечивает гораздо более равномерное расположение каждого из типов конусов, чем существовало бы в случайном (пуассоновском) образце точек.

Обнаружив это условие, ученые недавно напали на проблему, используя «множество чувствительных микроструктурных дескрипторов, которые возникают в статистической механике и теории упаковки частиц» (или, как я ее называю, математика и наука), и они обнаружили:

Замечательный тип коррелированного расстройства на больших масштабах длины, известный как гиперуноженность.,, [где] модели фоторецепторов [конусов] как общей совокупности [всех типов конуса], так и отдельных типов клеток [фиолетовый, красный, синий, зеленый и яркостные] одновременно являются гипергубными, что мы называем многогиперуроностью.,,,

Это означает, что все пять типов конусов, взятые вместе, имеют гипергубную форму, а также расположение каждого типа конуса, если рассматривать отдельно, также является гипергубным. Поэтому исследователи предположили, что отдельные члены каждого типа конуса должны быть «тонко связаны с областями исключения, которые они используют для самоорганизации в узоры».

Авторы исследования пришли к выводу, что, учитывая вариации в конусах, эта картина делает наилучшую из плохой ситуации:

Поскольку конусы имеют разные размеры, системе нелегко перейти в кристалл или упорядоченное состояние. Система расстроена тем, что может найти оптимальное решение.,, типичная упорядоченная компоновка. Хотя шаблон должен быть неупорядоченным, он должен быть как можно более однородным. Таким образом, неупорядоченная гипергубность является отличным решением.