https://frosthead.com

Как само една птица може да подтикне цял стадо да промени посоките

Звездите се появяват над Рим около здрач и се отправят към корените си след ден на хранене в провинцията. В стада от няколкостотин до няколко хиляди те образуват сивни потоци, въртящи се цилиндри, конуси или панделки, разпространени по небето като гигантски знамена. Въртящи се и потапяйки заедно, те напомниха на Андреа Каваня, физик от Националния съвет за научни изследвания на Италия, за атомите, които попадат на мястото си в свръхтечно състояние на веществото, наречено кондензат Бозе-Айнщайн. От любопитство Каваня разположи камера за запис на полетите. Като физик на частиците той казва: „беше освежаващо да работя с нещо, което всъщност можете да видите.“ Но следенето на хиляда птици се оказа много по-сложно от един милиард милиарда атома.

Каваня едва ли беше първият учен, заинтригуван от тези акробатики - известен в рядък случай на технически език, съвпадащ с поезията, като „мърморения. се придвижвайте видимо в унисон от хищник или към хранителен източник. Един орнитолог от 20-ти век сериозно предложи те да координират движенията си чрез телепатия. Тази възможност не намери голяма подкрепа в биологията. Другото обяснение е, че сигнал за промяна на посоката се поражда от един или няколко индивида, вероятно в периферията (тези, които най-вероятно виждат заплаха) и пътува като вълнен фронт през стадото, като пулсация, разпространяваща се в езерце от паднало камъче. Това е само артефакт на човешкото зрение, което не можем да видим да се случи в реално време. Но високоскоростните камери могат да го заснемат, а компютрите могат да моделират поведението.

Природата на вълните е, че те могат да преминават през среда по-бързо от самата среда: Звукът на велосипедна камбана достига до ушите ви със скорост, много по-голяма от самия велосипед или от всеки вятър, който някога е духал на земята. Биологът от Принстън Аййн Кузин и океанографът от MIT Никола Макрис показаха, че в присъствието на хищник или потенциален хранителен източник или възможност за хвърляне на хайвера, вълна от движение преминава през училище с риба пет до десет пъти по-бързо от всеки един от тях могат да плуват - „невероятно добре оркестрирани“, казва Кузин, „като балет.“ Рибите, които са изследвали, проявяват прагова реакция, променяйки курса само когато има достатъчно голяма част от видимите им съседи.

Що се отнася до скорците, наскоро Каваня и неговите сътрудници показаха, че всеки следи шест-седемте най-близки скорци, коригирайки полета му, за да остане в синхрон. В нов документ те показват как сигнал, произхождащ от един индивид, може да пресече стадо с ширина сто двор за части от секундата, без почти никакво изкривяване или намаляване. Уравненията, които описват това, са тези, които управляват вълните - а не, да речем, дифузията на газ или течност. В най-широк смисъл се прилагат същите закони, на които се подчиняват фотоните, когато ято звезди се натъкне на сокол от пергрин.

За момента Каваня е агностик относно еволюцията на такава забележителна способност, въпреки че той приема, че целта й е да се защитава срещу хищници, които предпочитат да атакуват самотни индивиди. "Искам да знам как птиците го правят", казва той, "не защо."

Вълновите явления се проявяват в много биологични системи. Кузин ги е намерил в гнездата на някои видове мравки, които проявяват вълнообразен модел на възбуда и спокойствие. На всеки 20 минути или около избликът на дейност започва близо до средата на гнездото и се разпространява навън чрез физически контакт между индивидите. Той прави аналогия с мозъчните вълни, като спекулира, че и двамата са се развили, за да пестят енергия. Дейността - независимо дали носи лист или консолидира памет - е метаболитно скъпа и не може да бъде поддържана за неопределено време, така че мравките или невроните почиват, докато не получат щеката си. В своето безкрайно търсене на най-ефикасното решение, еволюцията открива отново и отново фундаментална структура, открита във физическата вселена.

Както отбелязва Макрис, хората понякога показват същото поведение. Помислете за „Вълната“, когато критична маса фенове на стадион застане и вдигне ръце; движението пътува през арената със скорост, която унгарският физик Тамас Виссек изчислява на 40 фута в секунда.

Но ние не прекарваме голяма част от времето си седнали в подредени редици и човешкото общество не прилича много на обикновения масив от школа на херинга. Ние сме бомбардирани от всички страни с информация и се движим от мотиви, далеч по-сложни от бягството на риба тон. Ако хората могат да бъдат водени толкова лесно, колкото скорци, рекламата би била наука, а не изкуство. Вълните се разграждат и разсейват в шумна или неуредична среда - което, оказва се, сме ние.

Как само една птица може да подтикне цял стадо да промени посоките