Стаи птиц подчинились законам жидкого гелия

Стаи скворцов
Изображение: COBBS LAB, ISC-CNR

Ученые из Италии, США и Аргентины нашли в поведении стаи скворцов аналогию с движением сверхтекучего гелия. Результаты своего исследования авторы опубликовали в журнале Nature Physics, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте интернет-издания Science News.

Ученые установили, что информация об изменении направления движения в стае птиц распространяется по линейному закону дисперсии. Приблизительно так свет распространяется без препятствий, например, в вакууме, для которого показатель преломления равен единице (скорость света в вакууме максимальна); в среде же скорость света уменьшается, и показатель становится больше единицы. Нелинейная дисперсия света проявляется в том, что он по-разному преломляется в зависимости от длины его волны.

Также специалистам удалось сформулировать уравнения, описывающие незатухающее распространение информации при образовании и движении стаи птиц. По форме они оказались похожими на уравнения движения сверхтекучего гелия — квантовой жидкости, частицы которой находятся в квантово-коррелированном и основном состояниях при температуре ниже лямбда-точки. Физики также использовали соображения симметрии: чем сильнее ориентационный порядок в стае птиц — ее степень упорядоченности, тем быстрее распространяется информация.

Ученые проанализировали наблюдения с камер, установленных на железнодорожном вокзале в Риме. Физики наблюдали зарождение стаи птиц от небольшой группы до сообщества в 400 особей.

Результаты исследований ученых противоречат распространенным теориям о моделях коллективного поведения птиц, которые предсказывают механизм распространения информации, напоминающий диффузию. Ученые считают, что их работа поможет также объяснению коллективного поведения стай рыб, а также будет способствовать выяснению роли скорости принятия решения одним членом группы на поведение всей группы в целом.