یافتن اطلاعات در بی‌نظمی مادهٔ زنده
در توصیف ویژگی‌های جمعی سیستم‌های فیزیکی ماکروسکوپی، نوسان‌های میکروسکوپی معمولاً میانگین می شوند و توصیفی از رفتار معمولی این سیستم‌ها باقی می‌ماند. اگرچه این ساده‌سازی مزایایی دارد، اما نقش مهم نوسان‌ها که می‌توانند به‌طرز چشمگیری بر پویایی تأثیر بگذارند، به‌خوبی درنظر گرفته نمی‌شود؛ همان‌گونه که مثال‌های شدیدی همچون فوران‌های آتشفشانی و فروپاشی بازارهای مالی نشان می‌دهند.
چالش‌های مطالعهٔ سیستم‌های پیچیده
از طرف دیگر، مطالعه جامع دینامیک درجات آزادی میکروسکوپی منفرد، حتی در سامانه‌هایی با تعداد متوسط ذرات، کار را به‌طور قابل‌توجهی دشوار می‌کند. برای توصیف مرز میان این دو سر مقیاس، نظریه‌های میدانی تصادفی به‌طور معمول برای شناسایی دینامیک سیستم‌های پیچیده و تأثیر نوسان‌های میکروسکوپی به کار می‌روند.
به دلیل پیچیدگی فراوان این سیستم‌ها، پیش‌بینی نتایج از طریق تجزیه و تحلیل این نوسان‌ها در سامانه‌های مادهٔ زنده یا فعال، با روش‌های سنتی فیزیک امکان‌پذیر نیست. چون این سامانه‌ها به‌طور مستمر انرژی مصرف می‌کنند، ویژگی‌های دینامیکی نشان می‌دهند که قوانین ترمودینامیک تعادلی را نقض می‌نمایند و این پدیده ارتباطی با جهت زمان دارد.
پیشرفت‌های نظری جدید در سامانه‌های غیرتعادلی
در پژوهش‌های اخیر، مارتین جانسرود و رامین گلستانیان از بخش فیزیک مادهٔ زنده (LMP) در MPI‑DS موفق به توسعهٔ توصیف نظری شدند که می‌تواند به‌دقت نقش نوسان‌ها را در سامانه‌ها مشخص کند. جانسرود، نویسندهٔ اصلی دو نامه منتشرشده در Physical Review Research می‌گوید: «پیش‌بینی رفتار چنین سامانه‌هایی با ابزارهای سنتی مکانیک آماری از نظر ریاضی دشوار است».
به همین منظور، فیزیک‌دانان ابزار ریاضی مناسبی را برای گسترش نظریه‌های میدانی موجود توسعه دادند و اکنون قادر به پیش‌بینی سامانه‌های برون‌تعادلی، نظیر مادهٔ فعال، هستند. گلستانیان در پایان می‌گوید: «با این چارچوب می‌توانیم کمیت‌های قابل‌اندازشی تعریف کنیم که به شناسایی دینامیک‌های غیرتعادلی مادهٔ زنده کمک کرده و طراحی تجربی سامانه‌های فعال مصنوعی را ممکن می‌سازد».
اطلاعات بیشتر: مارتین Kjøllesdal Johnsrud و همکاران، روابط نوسان‑دیسِیپیتیشن برای نظریه‌های میدانی فعال، Physical Review Research (2025). DOI: 10.1103/xx4z‑lj5c
مارتین Kjøllesdal Johnsrud و همکاران، روابط نوسان‑دیسِیپیتیشن برای مدل غیرمتقابل کاهن‑هیلیارد، Physical Review Research (2025). DOI: 10.1103/flzv‑lq7x
اطلاعات مجله: Physical Review Research
استناد: یافتن اطلاعات در بی‌نظمی مادهٔ زنده (2025، 28 نوامبر)؛ دریافت‌شده 29 نوامبر 2025؛ از https://phys.org/news/2025-11-randomness.html