Некоторые законы физики считаются настолько фундаментальными, что служат основой науки на протяжении нескольких столетий. Однако современные технологии позволяют ученым создавать системы, которые временно обходят эти строгие правила. В недавнем исследовании японские физики создали систему из более чем десяти тысяч частиц, которая нарушала третий закон Ньютона на протяжении целого часа. Согласно этому фундаментальному принципу, пассивные тела воздействуют друг на друга с равными силами, а действие всегда рождает равное противодействие. В результате ни одна пассивная частица не может внезапно самостоятельно толкнуть себя вперед без внешнего воздействия.

При разработке этой необычной системы команда исследователей подвергла микроскопические коллоидные частицы воздействию переменного электрического поля. Частицы поместили в воду и заключили между специально изготовленными электродами. Изначально более крупные элементы создавали больший электрический поток, притягивая к себе мелкие частицы. Это привело к заметному дисбалансу, из-за которого элементы начали спонтанно образовывать пары и двигаться как самодвижущиеся единицы через жидкую среду. Пассивные частицы буквально начинали гоняться друг за другом, что полностью противоречит классической механике.

Для сравнения команда провела похожий опыт с суспензиями, содержавшими частицы только одного размера. Результаты оказались совершенно иными, ведь элементы демонстрировали стандартные взаимные взаимодействия и постепенно организовывались в кристаллическую решетку. Соавтор исследования Ютака Сумино отметил, что обычные притягивающиеся частицы со временем слипаются в крупные скопления. Система с элементами разного размера тоже группировалась, но никогда не слипалась навсегда, постоянно собираясь и разделяясь. Ученый подчеркнул, что нарушение симметрии действия и противодействия порождает совершенно новые формы коллективного движения и самоорганизации материи.

Исследователи предполагают, что похожие взаимодействия могут происходить и в сложных биологических системах. Подобные механизмы часто наблюдаются в колониях живых клеток и организованных группах животных. Если эти предположения подтвердятся в ходе дальнейших экспериментов, изученный механизм может вдохновить инженеров на создание принципиально новых технологий. Открытие способно стать основой для разработки программируемых материалов и продвинутых микроробототехнических систем. Физики продолжают открывать удивительные свойства материи на микроскопическом уровне, расширяя границы нашего понимания окружающего мира.