1475. Экзотическая форма материи: физики создали самый сложный лабиринт в мире

Инженер Дедал, создавший лабиринт на острове Крит для чудовища Минотавр в греческой мифологии, мог бы чему-то научиться у группы физиков.

Согласно исследованию, опубликованному в журнале Physical Review X, физики создали самый сложный лабиринт из всех, когда-либо созданных. Для этого они использовали принципы фрактальной геометрии и игры в шахматы. Ученые создали линии под названием гамильтоновы циклы в мозаике Амманна-Бинкера. Таким образом получился лабиринт, который описывает экзотическую форму материи под названием квазикристаллы, пишетScienceAlert. 

Квазикристаллами называется очень редкая форма материи, которая является странным гибридом упорядоченных и неупорядоченных кристаллов в твердых телах. В упорядоченных кристаллах, например, в алмазах, атомы расположены очень аккуратно и их расположение повторяется в трех измерениях. Если взять одну часть кристаллической решетки и наложить на другу, то они идеально совпадут. В неупорядоченных кристаллах, например, в стекле, атомы расположены хаотично.

В квазикристаллах атомы создают решетку, которая не является идеальным узором. Хотя части кристаллической решетки похожи, но, когда наложить их друг на друга, но не будет совпадения. Такой узор похож на апериодическую мозаику в математике, где фигуры не повторяются одинаковым образом. Примером этого является мозаика Амманна-Бинкера.

Физики создали самый сложный лабиринт из всех, когда-либо созданных. Для этого они использовали принципы фрактальной геометрии и игры в шахматы Фото: ScienceAlertФизики использовали двухмерные мозаики Амманна-Бинкера и создали гамильтоновы циклы, которые, как они считают, описывают атомную структуру квазикристалла. По словам ученых, формы созданных линий образуют невероятно сложный лабиринт, размер которого может увеличиваться бесконечно при увеличении масштаба. Ученые объясняют, что примером гамильтонова цикла является перемещение шахматного коня по доске, когда фигура посещает каждую клетку шахматной доски только один раз, прежде чем вернуться на исходную клетку. Гамильтоновым циклом является маршрут перемещения с посещением всех точек остановки только один раз.

Одно из возможных решений, как найти выход из созданного физиками лабиринта Фото: ScienceAlertСозданные физиками циклы посещают каждый атом квазикристалла только один раз и соединяют все атомы в единую линию, которая никогда не пересекает сама себя, но четко продолжается от начала до конца. Таким образом создается математическая модель под названием фрактал. Эта линия естественным образом создает лабиринт с начальной точкой и выходом.

Но данное исследование имеет гораздо большее значение, чем создание самого сложного лабиринта. Гамильтоновы циклы найти очень сложно, поэтому решение, помогающее их обнаружить, может помочь в решении других сложных задач: от создания сложных систем поиска маршрутов до изучения сворачивания белков. Также есть и много других потенциальных применений данного открытия.