خبر

  • تک بورد - بیومکانیک بسیار خوب راه رفتن چوبی خرس آبی شایان ستایش ممکن است الهام بخش میکروربات ها باشد.

    بیومکانیک بسیار خوب راه رفتن چوبی خرس آبی شایان ستایش ممکن است الهام بخش میکروربات ها باشد.


    26 روز و 7 ساعت قبل

    همچنین: ادعای بحث برانگیز مبنی بر دستیابی یک خرس آبی منجمد به حالت درهم تنیده کوانتومی
    آیا کاری وجود دارد که تاردیگرید کوچک نتواند انجام دهد؟ این ریزحیوانات شگفت‌انگیز که بیشتر به عنوان خرس‌های آبی شناخته می‌شوند، می‌توانند در سخت‌ترین شرایط زنده بمانند: فشار شدید، دمای شدید، تشعشع، کم آبی، گرسنگی - حتی قرار گرفتن در معرض فضای بیرونی. این سرسختی آنها را به مطالعه موردی مورد علاقه دانشمندان تبدی

    به ندرت زمانی وجود دارد که در مورد هر داستان علمی جالبی که به سراغ ما می آید بنویسیم. بنابراین امسال، ما یک بار دیگر یک سری پست‌های ویژه دوازده روز کریسمس را اجرا می‌کنیم، که هر روز از ۲۵ دسامبر تا ۵ ژانویه، یک داستان علمی را برجسته می‌کند که در سال ۲۰۲۰ از بین رفت. امروز: فیزیک شگفت‌انگیز افراد دیرپای فروتن .

    طبق مقاله‌ای که در آگوست در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم منتشر شد، اوایل امسال، محققان دانشگاه راکفلر راه رفتن متمایز خرس آبی را بررسی کردند و به این نتیجه رسیدند که حرکت این موجود شبیه حرکت حشرات است که 500000 برابر اندازه آنهاست. p>

    پیش‌چاپ جدیدتری که در این ماه در مورد فیزیک منتشر شد، ادعا می‌کند arXiv - که بحث‌برانگیز است، باید گفت - که دیرگریدهای منجمد می‌توانند به حالت "درهم تنیدگی کوانتومی موقت" دست یابند که در یک کیوبیت ابررسانا (واحد اساسی محاسبات کوانتومی اطلاعات)، و سپس دوباره احیا شود. اگر یافته‌ها پس از بررسی همتایان پایدار بماند، این اولین باری است که هر حیوان زنده‌ای به حالت درهم‌تنیدگی کوانتومی دست می‌یابد.

    "آهسته راه‌روان"

    نام "خرس آبی" می‌آید. به لطف جانورشناس آلمانی یوهان آگوست افرایم گوزه، که اولین بار در سال 1773 این موجودات را مشاهده کرد و نام آنها را kleiner Wasserbär ("خرس آبی کوچک") گذاشت. یک زیست شناس ایتالیایی به نام لازارو اسپالانزانی در سال 1777 به این موجودات لقب tardigrades را از لاتین Tardigradum ("آهسته راهرو") داد.

    ادامه مطلب

    خرس های آبی می توانند تمام مایع بدن خود را با یک ماتریکس شیشه ای جایگزین کنند

    هر دو نامبرده از راه رفتن آهسته و سخت این موجود و همچنین بشکه ای شکل عجیب آنها الهام گرفته شده اند. بدن هایی با چهار جفت پاهای کلفت. اکثر حیوانات کوچک به اندازه تاردیگراد (که فقط حدود 0.02 اینچ طول دارند) حتی پا ندارند، از این رو تیم راکفلر به بررسی بیشتر حرکات آنها جالب توجه است.

    "Tardigrades یک راه قوی و واضح برای انجام آنها دارند. جاسمین نیرودی، از مرکز مطالعات فیزیک و زیست‌شناسی راکفلر، یکی از نویسندگان مقاله PNAS، می‌گوید: «این چیزهای ناشیانه‌ای نیستند که در صحرا یا لاشبرگ‌ها دست و پا می‌زنند.» "شباهت بین استراتژی لوکوموتیو آنها و استراتژی حشرات و بندپایان بسیار بزرگتر، چندین سوال تکاملی بسیار جالب را به وجود می آورد." ، با پتانسیل ارائه بینشی در مورد چگونگی ساخت ربات های نرم در مقیاس میکرو کارآمدتر. "ما چیز زیادی در مورد آنچه که در نهایت حرکت اتفاق می افتد نمی دانیم - چگونه یک واکر کوچک کارآمد بسازیم، یا چیزهایی با بدن نرم چگونه باید حرکت کنند."

    در ابتدا، نیرودی و همکاران. خرس‌های آبی را روی سرسره‌های شیشه‌ای قرار دادند، اما سرسره‌ها به‌قدری نرم بودند که تاردیگرادها نمی‌توانستند خود را در امتداد سطح به‌طور مؤثری حرکت دهند. آنها نیاز داشتند که بتوانند سطحی را حفر کنند و با چنگال های خود فشار بیاورند. بنابراین محققان اسلایدهای شیشه ای را با ژل جایگزین کردند. سپس میکروسکوپ‌ها و دوربین‌هایی را در آزمایشگاه نصب کردند تا ساعت‌ها و ساعت‌ها فیلم از حرکات موجودات را جمع‌آوری کنند، که همه آن‌ها را تیم بررسی کردند.

    تبلیغات Tardigrades به گونه‌ای راه می‌روند که <b>بسیار</b> شبیه حشرات است. 500,000 برابر اندازه آنها. بزرگ کردن / تاردگرادها به شیوه ای شبیه حشرات راه می روند که 500000 برابر اندازه آنهاست. Lisset Duran

    نیرودی گفت: "اگر به مدت کافی طولانی زیر یک میکروسکوپ نوری تاردیگرادها را تماشا کنید، می توانید طیف وسیعی از رفتارها را ثبت کنید." ما آنها را مجبور به انجام کاری نکردیم. گاهی اوقات آنها واقعاً سرد هستند و فقط می خواهند در اطراف بستر قدم بزنند. مواقع دیگر، آنها چیزی را می دیدند که دوست دارند و به سمت آن می دویدند."

    ادامه مطلب

    خرسهای کوچک تاردیگراد در ماه فرود آمدند و احتمالا جان سالم به در بردند

    وقتی خرسهای آبی در اطراف قدم می زدند، معمولاً با سرعتی حدود نیمی از طول بدن در ثانیه حرکت می کردند. ، زمانی که دریچه گاز تمام می شود به دو طول بدن در ثانیه افزایش می یابد. این تیم با تعجب متوجه شد که خرس‌های آبی برای هر سرعت راه رفتن مشخصی ندارند، مانند اسب‌هایی که از پیاده‌روی به گالوپ می‌روند. در عوض، حرکت آن‌ها بسیار شبیه حرکت حشرات و بندپایان بود، که سریع‌تر و سریع‌تر بدون تغییر در الگوی گام‌های اصلی حرکت می‌کردند.

    به‌ویژه، وقتی دیرگرادها سرعت می‌گرفتند، آن‌ها بین داشتن پنج پا بر روی بدنه حرکت می‌کردند. زمین، سپس چهار پا روی زمین، سپس سه پا روی زمین - درست مانند حشرات و بندپایان، با وجود فاصله تکاملی 20 میلیون ساله بین آنها. نیرودی به Live Science گفت: «این بدان معناست که علیرغم داشتن ساختارهای بدن، اندازه‌های بدن و محیط‌هایی که آنها در حال حرکت هستند، چیزی در مورد این طرح هماهنگی خاص وجود دارد که در همه این شرایط کارآمد است.

    دو فرضیه اصلی برای اینکه چرا ممکن است چنین باشد وجود دارد. شاید خرس های آبی، حشرات و بندپایان اجداد مشترکی داشته باشند که یک مدار عصبی مشترک داشتند. از طرف دیگر، ممکن است موجودات زنده این راه رفتن سریع را به طور مستقل از طریق انتخاب طبیعی تکامل داده باشند.

    نیرودی گفت: «اگر سیستم عصبی اجدادی وجود داشته باشد که تمام راه رفتن پانارتروپادها را کنترل کند، ما چیزهای زیادی برای یادگیری داریم. از سوی دیگر، اگر بندپایان و دیرگریدها به طور مستقل با این استراتژی همگرا شوند، در مورد اینکه چه چیزی این استراتژی را برای گونه ها در محیط های مختلف بسیار دلپذیر می کند، باید گفت.

    به گفته ولاتکو ودرال فیزیکدان کوانتومی از دانشگاه آکسفورد، یکی از نویسندگان همکار در پیش‌چاپ اخیر arXiv، بیومکانیک جالب است، اما دیرگرادها ممکن است زمانی که در حالت خواب زمستانی (تن) هستند، قادر به شاهکارهای کوانتومی منحصر به فردی باشند. . درهم تنیدگی یکی از عجیب‌ترین جنبه‌های مکانیک کوانتومی است که به موجب آن دو ذره زیر اتمی می‌توانند به قدری به هم متصل شوند که به نظر می‌رسد یکی حتی در فواصل طولانی بر دیگری تأثیر می‌گذارد. آنقدر ضد شهود بود که آلبرت انیشتین به آن لقب معروف «اقدام شبح وار از راه دور» داد.

    تبلیغات

    ادامه مطلب

    رکوردشکنی 20 کیوبیت برای ساختن "گربه شرودینگر" در آزمایشگاه

    درهم تنیدگی کوانتومی با این وجود یک پدیده بسیار واقعی است. بدون آن، کامپیوترهای کوانتومی غیرممکن خواهد بود. در واقع، همانطور که در سال 2019 گزارش دادیم، فیزیکدانان با موفقیت رکورد 20 کیوبیت را برای دستیابی به نسخه ای از گربه شرودینگر در آزمایشگاه درگیر کردند.

    در حالی که معمولاً در سطح زیراتمی مشاهده می شود، یک مطالعه در سال 2018 نشان داد که برخی از باکتری های فتوسنتزی می توانند در شرایط مناسب با فوتون های نور درگیر شوند. (بر اساس Live Science، این شرایط زمانی به وجود می‌آیند که فرکانس تشدید نور در یک اتاق آینه‌ای در نهایت با فرکانس الکترون‌های موجود در مولکول‌های فتوسنتزی باکتری همگام شود.)

    اما درهم‌تنیدگی هرگز با یک چندگانه به دست نیامده است. - ارگانیسم سلولی وردال و همکاران سه تاردیگراد را از یک ناودان پشت بام در دانمارک جمع آوری کرد و سپس آنها را تا زمانی که به حالت تون تبدیل شدند منجمد کرد - در این فرآیند تا حدود یک سوم اندازه طبیعی خود کوچک شد. سپس تیم تاردگرادها را حتی بیشتر از آن پایین آورد، تا کمی بالاتر از صفر مطلق.

    در فصل اول emStar Trek: Discovery/em، موجود بیگانه "Ripper" که استفاده شده برای "پیمایش" از طریق شبکه میسلیوم کهکشانی به عنوان پسر عموی غول پیکر tardigradeEnlarge / در فصل اول Star Trek: Discovery، موجود بیگانه "Ripper" که مورد استفاده قرار می گیرد برای "پیمایش" از طریق یک شبکه میسلیوم کهکشانی به عنوان پسرعموی غول پیکر tardigradeCBS توصیف می شود

    بعد آنها هر تاردگراد را بین دو صفحه خازن یک مدار ابررسانا قرار دادند (که یک کیوبیت را تشکیل می دهد). فرکانس تشدید کیوبیت زمانی که با یک تاردیگراد منجمد تماس پیدا کرد، هر چند اندکی تغییر کرد و یک هیبرید کیوبیت تاردیگراد را تشکیل داد. در نهایت، وردال و همکارانش آن هیبرید را با کیوبیت دوم جفت کردند و آنها را درگیر کردند. چندین آزمایش روی کیوبیت‌های درهم‌تنیده نشان داد که یک تغییر در فرکانس به طور همزمان بین هر دو کیوبیت و دیرگرید اتفاق می‌افتد - دقیقاً مانند سه کیوبیت درهم. این تیم حتی پس از پایان آزمایش‌ها توانستند دیرگرادها را احیا کنند.

    "در حالی که ممکن است انتظار نتایج فیزیکی مشابه از اجسام بی‌جان با ترکیبی مشابه با دیرگرم باشد، ما تأکید می‌کنیم که درهم تنیدگی با [یک] کل مشاهده می‌شود. ارگانیسمی که عملکرد بیولوژیکی خود را پس از آزمایش حفظ می کند." نتیجه گیری. "در همان زمان، tardigrade از شدیدترین و طولانی ترین شرایطی که تا به حال در معرض آن قرار گرفته است جان سالم به در برد."

    اما بعید است به این زودی شاهد اجرای کامپیوترهای کوانتومی بر روی تاردگریدهای درهم تنیده باشیم. نتیجه گیری وردال و همکاران با تردید فوری سایر فیزیکدانان مواجه شد. به عنوان مثال، بن بروابکر، فیزیکدان سابق که به نویسندگی علم تبدیل شده بود، یک موضوع طولانی در توییتر پست کرد که یافته‌ها را زیر سوال برد، در حالی که داگلاس ناتلسون، فیزیکدان دانشگاه رایس، در وبلاگ خود، دیدگاه‌های مقیاس نانو، این موضوع را بررسی کرد:

    این درهم تنیدگی معنادار نیست. احساس، مفهوم. اگر چنین بود، می‌توانستید با همان استدلال بگویید که کیوبیت‌ها با زیرلایه تراشه سیلیکونی ماکروسکوپی درهم‌تنیده‌اند. دیرگرید به عنوان یک جسم کوانتومی منفرد با درجه آزادی کمی عمل نمی کند. پویایی درجات آزادی درونی دیرگرید به طور مؤثری برای جداسازی کیوبیت عمل نمی کند (این همان چیزی است که وقتی یک کیوبیت با درجات آزادی دینامیکی زیادی درگیر می شود که سپس ردیابی می شوند).

    وردال از خود دفاع کرد. ادعای بحث برانگیز تیم در پادکست اخیر FQXI.

    DOI: PNAS، 2021. 10.1073/pnas.2107289118  (درباره DOIs).


    تگ ها:

    بیومکانیک , بسیار , رفتن , چوبی , شایان , ستایش , ممکن , الهام , میکروربات , باشد.


    v 8




خبرهای دیگر از علوم پایه